光伏发电系统设计是一个涉及多因素的复杂过程，主要目的是确保系统能稳定、高效地提供电力，尤其是在离网型系统中，由于没有电网作为备份，设计的准确性尤为重要。以下将详细阐述光伏发电系统设计的关键步骤和计算方法。
离网型光伏发电系统的设计需要考虑多种因素。这些因素包括但不限于地理位置（如纬度）、年平均光辐射量、电器负荷功率、用电时间、阴雨天数、光伏组件的朝向、倾角、清洁度以及环境温度等。由于光照条件、气候和用电状况的不稳定性，设计时通常基于统计性数据进行计算，通过蓄电池存储和释放电量来平衡发电与用电的差异。
设计计算的基础数据主要包括：
1. 地理位置和年平均光辐射量：这决定了可用的太阳能资源。例如，中国不同地区的光辐射量和日照时间存在显著差异，表1提供了具体的数值。
2. 电器负荷及其用电时间：需要准确计算所有电器的总功率需求和使用时间，以确定系统的最小发电能力。
3. 确保阴雨天供电的天数：这是离网系统设计中的重要参数，影响了蓄电池的容量。
4. 蓄电池放电深度（DOD）：即蓄电池放电量与其总容量的比例，影响蓄电池的寿命和系统性能。
设计计算的核心步骤包括：
1. 计算每天电器用电总量Q：将各电器功率与使用时间相乘后求和。
2. 确定光伏组件总功率Pm：Pm的计算需要考虑年平均每天发电量与用电量之比（a）、年平均每日辐射量f、倾斜光伏组件上的辐射量比例y以及发电系统综合影响系数η。η反映了从组件到最终电能输出的各种损失。
3. 计算蓄电池容量C：根据确保供电天数d、DOD、逆变器效率等因素进行计算。对于交流和直流供电系统，蓄电池的计算略有不同。
4. 蓄电池电压V、安时数AH以及串联和并联数N和M的设计：这些参数取决于系统电压要求和蓄电池规格，确保系统稳定运行。
在实际设计中，还要考虑到各种因素的影响，例如组件表面清洁度、温度升高、方阵组合、最大功率点追踪、固定倾角、逆变器效率、线路损耗、蓄电池充电和放电效率等。这些都会影响系统的整体效率，因此在计算中需综合考虑各种损失。
总结来说，光伏发电系统设计是一门综合科学，需要结合理论知识、经验数据和实地条件，通过精确计算来确保系统的可靠性和经济性。设计师需要不断优化方案，以适应不断变化的环境和用户需求，同时考虑系统的可持续性和环境影响。
