摘要：文章根據我國國情，論述我國目前能源結構的現狀，隨著科學技術的發展，結合新疆本地的特點，筆者在應用實踐中，因地制宜的提出了新疆獨立光伏電站的設計方法，。
　　關鍵詞：新疆獨立光伏電站，設計，方法
　　近二十年來，隨著我國工農業的高速發展及人民生活對能源的迫切需求造成了能源危機。據統計,我國可采儲量的化石能源僅為:原煤114年,原油20年,天然氣50年。地球上超過50億年積累的能源,或許在幾十至上百年間將被耗盡,能源危機正引起全球關注。燃燒化石能源釋放的大量二氧化碳所造成的環境污染和溫室效應,或許不等這些能源耗光之前,地球環境就已被破壞得讓人類無法居住了。因此,大力發展可再生能源,已成為人類可持續發展和生存延續的首要問題。尋求化石燃料的替代能源,已經成為我國乃至世界能源戰略安全的一個重大問題。而太陽能是一種取之不盡、用之不竭的自然能源,地球表層99.8%的能量都來源于太陽。
　　自2000年以來，世界上越來越多的地區加大了對太陽能研究和應用的投入，我國自2005年以來，政府和社會投入到光伏產業鏈的資金已高達2萬億人民幣，我國光伏產業的產能在全球的份額已接近40%左右。今年來我國政府推進新能源應用的力度也越來越大，2009年3月23日國家財政部和建設部聯合發文對太陽能光電建筑應用進行財政補助，這無疑會使我國的光伏產業和應用得到更快的發展。
　　近幾年新疆地區的光伏應用，主要是在邊遠地區進行的獨立光伏電源系統的示范型應用，獨立光伏電源系統的設計大多數是委托內地沿海發達地區的機構進行設計，因所處的地域環境不同，產生的設計思路不同，在實際使用過程中存在一定的問題。筆者在學習各專家的設計方法時發現，未將新疆特殊的地域氣象條件與經驗公式結合，是問題的關鍵所在。另外，繁瑣的計算公式只有專業人員才能理解和應用，也不利于設計便捷推廣，本文綜合以往各設計方法的優點，結合筆者多年來實際從事光伏電源系統設計工作的經驗，引入典型的氣象條件作為設計的依據，并綜合考慮了各種影響太陽能輻射條件的因素，提出了太陽能電池、蓄電池容量的計算公式，及相關設計方法。
　　1、 獨立光伏電源系統設計要素
　　光伏陣列所受的太陽輻射能量是設計中的最重要的參數，它會受太陽照射光譜、光強、大氣層厚度、地理位置、所在地的氣候和氣象、地形地物等的影響，其能量在一日、一月和一年內都有很大的變化，新疆太陽總輻射量的特點是冬季(12～2月)太陽總輻射量最小,為520～890MJ/m2,占全年的10%～16%。地區分布主要受緯度支配,由南向北遞減,變化比較均勻。春季(3～5月)太陽總輻射量為1490～1930MJ/m2,占全年的28%～33%。夏季(6～8月)太陽總輻射量最多,達1800～2200MJ/m2,占全年的32%～39.6%,南北疆差異不明顯。秋季(9～11月)太陽總輻射量為900～1450MJ/m2,占全年總輻射量的18%～23.5%。根據新疆太陽總輻射量的特點獨立光伏電源系統的設計應主要考慮冬季的輻射量是否滿足使用要求。
　　光伏陣列的光電轉換效率，它受到電池組件本身的工作溫度、太陽光強和蓄電池電壓浮動的影響，而這三者在一天內都會發生變化，所以太陽能電池方陣的光電轉換效率也是變量。
　　蓄電池組也是工作在浮充電狀態下的，其電壓隨方陣發電量和負載用電量的變化而變化，蓄電池提供的能量還受環境溫度的影響。
　　太陽能電池充放電控制器由電子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使用的元器件的性能、質量等也關系到耗能的大小，從而影響到充電的效率等。
　　負載的用電情況，也視用途而定，如通信中繼站、無人氣象站等，有固定的設備耗電量。而有些設備如燈塔、航標燈、民用照明及生活用電等設備，用電量是經常有變化的，對于光伏陣列的負載除用電設備外，還應包含蓄電池充放電過程中的能量損失及線路、控制器的能量消耗。
　　設計者在了解設計要素后，其任務就是在光伏陣列所處的環境條件下（即現場的地理位置、太陽輻射能、氣象、負載等），設計的太陽能電池方陣及蓄電池電源系統既要講究經濟效益，又要保證系統的高可靠性。
　　2、 蓄電池組的設計
　　光伏電源系統的儲能裝置主要是蓄電池，與光伏陣列配套的蓄電池通常工作在浮充狀態下，其電壓隨陣列發電量和負載用電量的變化而變化，它的容量比負載所需的電量大得多。蓄電池提供的能量受環境溫度的影響很大，對溫度變化適應能力較好的是膠體閥控電池，它可以在-20度的環境下，保持80%～90%的儲能效率，如使用環境低于這個溫度，應對蓄電池進行嚴格的保溫及防護設計，以使電池的活性得到保障，延長電池的使用壽命。
　　在應用于新疆的蓄電池組設計時，主要考慮負載日耗電量、連續陰雨天數、允許蓄電池放電深度、溫度修正系數等指標。
　　3、 光伏陣列的設計
　　光伏陣列是光伏電源系統的能量提供單元，它由太陽能光伏組件構成，目前光伏組件主要分為單晶硅電池組件、多晶硅電池組件和薄膜電池組件等，它們的轉化效率和使用壽命也有一定的區別。根據新疆地區太陽輻射成分主要為垂直分量的特性，推薦采用單晶硅電池組件作為光伏陣列的組成單元。
　　在設計時主要考慮冬季太陽水平輻射量、陣列防雪傾角及修正系數、組件轉化效率和陣列轉化效率、連續陰雨天最小間隔等指標。
　　4、 設計實例
　　以烏魯木齊達板城區某通訊站為例，基本情況：野外無建筑，負載為200W，工作電壓為48V，每天工作24小時，全年不間斷。
　　根據新疆氣象條件，近十年來該地區最低溫度-30度，冬季平均日照輻射能量2KWH/M2，連續陰雨最長時間3天，連續陰雨最長間隔30天。
　　（1） 蓄電池組的設計
　　根據獲取的氣象資料可知，蓄電池不能采用露天放置，應采用特殊防護措施，建議采用蓄電池深埋或配置蓄電池保溫箱，如采用深埋方式，埋藏深度應達到1.6米以下，低于該地區凍土層深度，并做防水處理，可保證蓄電池環境溫度高于0度；如采用保溫箱方式，在保溫箱內部加裝高效率電熱膜，保證蓄電池環境溫度高于0度。
　　蓄電池容量BC計算公式：
　　BC=A×QL×NL×TO/C/D
　　A：為容量安全系數，根據控制器、蓄電池充放電損失特性指標，選擇1.1～1.3之間；

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