16、独立光伏系统的能量平衡与电池容量计算

独立光伏系统的能量平衡与电池容量计算

1. 引言

独立光伏系统旨在实现能源的自给自足，其设计涉及到多个关键因素，如电池容量的确定、能量平衡的计算等。本文将详细探讨独立光伏系统的每日和季节性能量平衡，以及如何计算电池容量和评估负载损失概率。

2. 每日能量平衡

在独立光伏系统中，负载的用电时间不同会导致不同的能量平衡情况。下面分别讨论夜间负载、白天负载和全天负载三种情况。

2.1 全天负载示例

在之前的示例中，负载全天消耗能量。通过对 mismatch.cir 文件的模拟结果分析，电池电流和进入电池的能量情况得以呈现。计算得出的功率乘以 12V 为 176.5W，该值用于平衡当天负载与发电量。同时，结果表明电池的每日循环电量至少应为 64.35Wh + 42.99Wh = 107.34Wh。

2.2 夜间负载

在许多独立光伏系统中，负载主要在夜间消耗能量。假设负载从 19:00 到 23:00 消耗能量，且总能量消耗仍为 176.5Wh/天。此时，负载电阻的新值计算如下：
[I_L = \frac{176.5}{12 \times 4} = 3.677A]

为了模拟这种情况，需要对 PSpice 文件进行修改，主要是在夜间时段开启负载电阻。具体修改包括添加以下代码：

rload 8 0 0 3.263
sload 74 8 0 8 1 0 switch
.model switch vswitch roff = 1e8 ron = 0.01 vof