这个离网光伏计算器是怎么算的
离网光伏系统没有电网兜底，所以必须按它一年里会遇到的最差条件来配置，而不是按平均年份来算。这个计算器沿用 IEEE 1562 和 Sandia 设计手册里经典的独立系统设计方法，并使用你所在地点的真实气候数据。
- **负载。**列出你的电器（或直接输入每日总用电量）。计算器把它们按每天消耗的瓦时数逐项加总，同时估算同时运行时的峰值负载，以及水泵、冰箱压缩机这类电机的启动冲击电流。
- **能量链。**交流用电量除以逆变器效率，再加上逆变器 24 小时的空载功耗。傍晚和夜间用掉的那部分电要经过电池，所以还要扣掉电池的往返损耗。
- **日照。**计算器取你所在地点 NASA POWER 的长期逐月辐照、气温和风速数据，换算到你的组件倾角上，再逐月算出每 kWp 每天实际送进电池的 kWh 数，其中已计入电池片温度损失和充电控制器效率。
- **设计月。**阵列按最暗的月份配置（如果深冬由发电机兜底，就按第四暗的月份；季节性小屋则按夏季最暗的月份），再加一定的安全裕量。
- **电池、逆变器、控制器。**电池组要在该化学体系的放电深度限制之内，撑满你选定的自主天数，还要考虑电池在最低温度下的容量损失。之后再拆分成串联和并联的单体。
计算公式
计算示例：布加勒斯特附近一间全年居住的小屋
默认负载清单加起来是每天 3.18 kWh：八盏 LED 灯、一台节能冰箱、一台电视、一台笔记本电脑、一个路由器、一台每天运行一小时的 750 W 水泵，以及每周两次洗衣。逆变器效率 92%、空载功耗 15 W，电池母线每天要供 3.81 kWh。其中 60% 经过效率 95% 的磷酸铁锂电池循环，阵列每天就要发 3.94 kWh。
组件倾角 55° 时，12 月每天的日照是 2.12 kWh/m²，扣除温度、积灰、线缆和控制器损耗后，每 kWp 每天只能送出 1.76 kWh。加上 10% 裕量，需要 2.46 kWp，也就是六块 450 W 组件（2.70 kWp）。到了 8 月，同一阵列每天能收 10.7 kWh，全年夏季富余约 1,670 kWh。
按自主 2 天、80% DoD、10 °C 计算，电池组需要约 10.4 kWh 标称容量。在 48 V 系统里，就是四块 12.8 V 100 Ah 电池串联成一串，再把三串并联起来：15.4 kWh（300 Ah），实际自主时间接近三天。峰值负载（水泵、冰箱和洗衣机加热同时运行）需要一台 4 kW 逆变器，冲击功率至少 4.4 kW，外加一台 80 A MPPT 控制器。硬件加安装的粗略估算约为 10,900 欧元。
怎么看计算结果
- 设计月和它的日照时数决定了阵列大小。看看逐月阵列规模图。如果只是其中一两个月在拉高阵列规模，那么配一台发电机，或者按季节调整组件倾角，可能比多装组件更便宜。
- 实际自主天数可能超过你设定的目标，因为电池只能按整块来配，容量会向上取整。
- 需要备用电源的月份在按最暗月份设计时为零。选了发电机选项，这里会显示发电机需要补多少 kWh。
- 电池寿命综合了额定循环次数和日历老化。离网系统里的磷酸铁锂电池组很少因为循环次数用到头而报废；铅酸电池组则常常是冬季长期充不满，慢慢被拖垮的。
典型数值
| 地点 | 12 月 55° 组件面日照 | 12 月每 kWp 每天发电量 | 每天约 3 kWh 负载所需 kWp |
|---|---|---|---|
| 芬兰赫尔辛基 | 0.3–0.6 kWh/m² | 0.3–0.5 | 10 以上（通常配发电机更便宜） |
| 德国柏林 | 0.9–1.2 kWh/m² | 0.7–1.0 | 4.5–6 |
| 罗马尼亚布加勒斯特 | 2.0–2.3 kWh/m² | 1.6–1.9 | 2.3–2.7 |
| 西班牙马德里 | 3.5–4.2 kWh/m² | 2.8–3.3 | 1.3–1.6 |
以上数字来自本计算器的模型，采用默认负载清单、12% 光伏损耗、MPPT 控制和 10% 裕量。
让离网系统更可靠的建议
- **先砍负载。**在中纬度地区的冬天，每天每省下 1 kWh，就能少装约 0.5–0.8 kWp 组件和 2–3 kWh 电池。买节能冰箱，用 LED 照明，别用电取暖。做饭和烧热水改用燃气、木柴或太阳能集热器。
- **倾角装陡一点。**在欧洲取 55–65°，12 月发电更多，积雪也容易滑落。用倾角计算器选冬季模式核对一下。
- **优先选磷酸铁锂。**可用容量、效率和循环寿命都胜过铅酸电池。只是别在 0 °C 以下给它充电。
- **用 48 V。**只要比小木屋大，就上 48 V，再用线径计算器按低损耗选线。
- **组串要和控制器匹配。**阵列在低温下的开路电压必须低于 MPPT 控制器的最大输入电压。组串计算器可以帮你核对。
- 考虑配一台小发电机应付最暗的那几周。在北方气候下，按第四暗的月份设计，阵列和电池的成本往往能减半。
局限
逐月平均气候数据反映不出连续多日阴天，也反映不出年际波动，所以才设了自主天数和裕量这两个输入项。负载按全年恒定不变处理；取暖风扇或夏季制冷这类季节性负载，要按你设计的那个月份填写。遮挡、积雪覆盖和电池自放电没有单独建模。成本只是粗略估算，实际价格在不同国家、不同安装商之间差别很大。
方法与假设
日用电量 E = Σ 所有交流负载的（功率 × 小时数）。电池母线处：E_dc = E ÷ η_逆变器 + 空载功耗 × 24 h。阵列需要提供的电量：E_pv = E_dc × [（1 − f）+ f ÷ RTE]，f 为夜间经电池使用的比例。
阵列 = E_pv ÷（Y_设计）×（1 + 裕量），Y_设计 为设计月份每 kWp 每天提供的 kWh，由 NASA 月均辐照转换到你的倾角、考虑电池温度和损耗后得出，再乘以控制器效率（MPPT 97%，PWM 约 80%）。
电池标称 Wh = E_dc × 自主天数 ÷ √RTE ÷ DoD ÷ 温度系数；Ah = Wh ÷ 系统电压；串联数 = V_系统 ÷ V_单体，并联串数 = ⌈Ah ÷ Ah_单体⌉。逆变器 ≥ 1.25 × 峰值负载，冲击功率 ≥ 最大电机启动功率。控制器电流 = 阵列 W ÷ V_系统 × 1.25。
常见问题
离网光伏系统需要装多大？
离网光伏系统需要多少块电池？
离网系统该选 12 V、24 V 还是 48 V？
什么是自主天数？
选 MPPT 还是 PWM 控制器？
为什么阵列比我夏天的需求大这么多？
资料来源与参考
- IEEE Std 1562 — Guide for Array and Battery Sizing in Stand-Alone Photovoltaic (PV) Systems
- IEC TS 62257 — Recommendations for renewable energy and hybrid systems for rural electrification
- NASA POWER：长期逐月太阳辐射与气象气候数据
- Sandia National Laboratories — Stand-Alone Photovoltaic Systems, A Handbook of Recommended Design Practices (SAND87-7023)
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