首先確定空調功率,因為你說是普通家用空調,因此我在京東上以柜式空調,自營,按銷量排序,得到美的立式空調(美的(Midea)3匹 FUN星 一級能效 變頻冷暖 立柜式 智能WiFi 客廳圓柱空調柜機 KFR-72LW/WYEN8A1https://item.jd.com/100002100080.html),3匹變頻一級能效,制冷功率2320W,制熱功率為3000W,電鋪熱為2300W。因此,為了保證正常使用,建議按照3000W來計算。
太陽電池板(行業內稱為光伏組件)不要按照面積去算,因為一個電池板的面積并不是無限大的,目前主流60片電池片組成一塊光伏組件,現在72片電池片組成的光伏組件也正在稱為趨勢。所以你應該說多少塊光伏組件或者說多少面積的光伏組件可以帶動你家的空調。
下面開始進行基本功率匹配。由于制熱功率大,直接按照制熱模式來進行計算,冬季,在全天情況下,要保證空調正常運行,輸送到空調端的功率最起碼要剛好滿足3000W,因此,全天24h運行,每天需要72度電。
由于從組件到光伏系統到最后的發電量,存在一個發電效率(也即系統效率),用PR來代替,大型系統一般在85%左右(具體我不做這一塊,也不太清楚,這里有介紹,可以參考http://www.jiapv.com/category/201811/08/51892.html),對于分布式,我們假定系統的PR值為90%。
通常情況下,所說的組件功率是指,在1000W/m2,25℃的情況下的組件的發電功率,實際上,平時我們所接收到的太陽光輻射輕度基本上沒有達到這么高,需要將全年中所有的太陽光輻照能量進行標準轉化,轉換為1000W/m2下的輻照時數,以蘭州為例,根據PVsyst6.4.3,根據MeteoNorm7.1 station數據,全年轉化后的標準輻照小時數為1468.6h,即全年所有的輻射能量,按照1000W/m2去照射的話,能夠照射1468.6h,可參考https://wenku.baidu.com/view/5ba1866081c758f5f61f67fa.html,根據此,鄭州為1333.9h,重慶為886.1h,長沙為1110.2h,長春為1402.0h,廣州為1167.2h,杭州為1205.7h,昆明為1541.8h。
下面我們來算,一臺3000W空調,全天不間斷制熱運行模式下,需要的光伏組件數或者發電面積。我們采用以上幾個城市(包括全國幾大主要地區)的平均值1264.4h的近似值1250h來計算。先有72kWh除以PR值,得到光伏系統從組建去考慮,大概所需要的發電能力為80kWh每天。由于1250h是標況下全年光照時數,因此需要除以365得到每天光照時數,為3.42h/天。由于全年平均每天要在3.42h內發電80kWh,因此,每小時需要發電量為23.4kWh,因此,對應組件的發電功率需要23.4kW。
目前太陽電池效率按照22.5%去計算,則每塊電池面積為244.5cm2,然后用0.1W/cm2(等同于1000W/m2)去計算,得到每塊電池功率為5.5W,那么60塊電池組成的組件功率為330W,這里不考慮組件封裝損失。對面面積至少為244.5cm2×60pcs=14670cm2≈1.5m2,因此每平方米對應組件功率為220W,即220W/m2.
因此,對于用發電面積來計算,要達到功率為23.4kW,直接用23400W÷220=100m2,即需要100m2的發電面積,可以保證,一臺3匹空調,一年24h不間斷運行的電量;如果按照組件數量去計算,則用23400W÷330W=71塊組件,即需要71塊組件,可以保證,一臺3匹空調,一年24h不間斷運行的電量。
總結,以上都是估算,可以作為參考,大概就是這么算的。我不做系統設計,所以有些細節可能沒考慮,另外很多都是近似值,所以僅做參考,了解。
如果是兩匹空調不間斷運行,直接將上邊值乘以三分之二,簡單粗暴,得到66m2發電面積,如果是1匹,33m2發電面積。
考慮到實際情況,空調是不可能24h不間斷運行的,所以對于分布獨立系統,你需要儲電池,那么按照一天運行12h,那么將10中的數值再除以2,得到對于對于2匹空調,33m2發電面積即可保證每天12h間斷運行,對于1匹,僅需要15平米即可保證。對應組件數分別為20塊和10塊。