如何为离网太阳能系统选型（Sizing）

要为离网（off-grid）太阳能系统正确 sizing，需完成四个独立步骤：首先计算每日总用电量（瓦时 Wh）；其次为电池组选型，使其能支撑 2–3 个阴天；第三为组件阵列选型，使其在您所在地的有限 peak sun hours（峰值日照小时） 内充满电池；最后按您可能同时运行的所有负载的 并发峰值功率（含启动 surge）为逆变器选型。

四步必须平衡。阵列过小 → 阴天之后电池永远追不上；储能过小 → 中午光伏盈余无处可存；逆变器过小 → 冰箱或深井泵一启动就整机跳闸，即使电池仍有电量。

请按 负载 → 电池 → 组件 → 逆变器 顺序计算，使每一部分基于真实 Wh 而非猜测。延伸阅读：离网日用电量与自治天数。

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步骤 1：计算日能量负载（最关键）

离网系统每个部件都取决于用电量。猜错这一数字是系统失败最常见原因。

您需要以 瓦时（Wh） 表示的日总负载。

1. 列出所有用电器： 照明、冰箱、水泵、充电器、电视、路由器等。
2. 查功率： 铭牌或插座 watt 表；对循环负载（冰箱）记录 48 小时比额定功率 × 24 更可靠。
3. 日运行小时要 realistic： 冰箱 24 小时插电，但压缩机常仅约 8 小时/天。
4. 相乘： 瓦 × 小时 = Wh/天，各行相加。

负载示例：

• LED 灯（合计 50 W）× 4 小时 = 200 Wh
• 笔记本（60 W）× 6 小时 = 360 Wh
• 冰箱（运行 150 W）× 8 小时 = 1,200 Wh
• 深井泵（800 W）× 1 小时 = 800 Wh
• 日总负载： 2,560 Wh（2.56 kWh）

区分经逆变器的 AC 负载（约 10–15% 损耗）与可直连电池的 DC 负载。请用负载清单而非凭感觉。

步骤 2：电池组 sizing

电池组是离网的「油箱」，须支撑夜间与阴天。

1. 自治天数： 无日照要撑几天？常住离网住宅通常 2–3 天。
2. × 日负载： 2,560 Wh × 2 = 5,120 Wh 总储能需求。
3. 逆变器损耗（约 15%）： 5,120 × 1.15 = 5,888 Wh。
4. 放电深度（DoD）： LiFePO4 安全 80% → 5,888 ÷ 0.80 = 7,360 Wh。
5. 安时（Ah）： 7,360 Wh ÷ 24 V = 306 Ah（24 V 系统最低）。

本例需至少 310 Ah 的 24 V 锂电池组。参见离网需要多少电池与DoD。

步骤 3：组件阵列 sizing

组件须在一天内产出足以覆盖前一日用量并留阴天缓冲的电量。

组件不会全天输出额定功率——峰值出现在太阳较高时的 peak sun hours（PSH）。

1. 当地 PSH： 取 冬季（最差月）平均，例如 12 月 3.5 小时。
2. 阵列功率： 日负载（含逆变器损耗）÷ PSH → 3,000 Wh / 3.5 = 857 W。
3. 系统损耗（约 25%）： 热、线缆、控制器——现实按 75% → 857 / 0.75 = 1,142 W。

可靠过冬至少需要 1,150 W 阵列（如四块 300 W）。详见PSH 说明与最差月 sizing。

步骤 4：逆变器 sizing

逆变器将电池 DC 转为 120/230 V AC。按 最大同时功率 选型，而非日 Wh。

1. 连续负载： 可能同时运行的设备瓦数相加——冰箱 150 + 灯 50 + 电视 100 + 泵 800 = 1,100 W。
2. 启动 surge： 电机启动瞬间需极大峰值——800 W 泵启动可能需 2,400 W。
3. 留 20–25% 裕量： 勿让设备长期顶格运行。

连续 1,100 W、峰值 2,400 W 时，3,000 W pure sine 逆变器合适。系统电压：12 V / 24 V / 48 V。

基础之外：常见指南遗漏项

简易计算器给出「完美」数字，真实离网须计入隐藏变量：

• 逆变器待机耗电： 4,000 W 逆变器仅开机就可能持续耗 40–50 W——24 小时 1.2 kWh，常超过现代冰箱日用电。须加入步骤 1。
• 冬夏 sizing： 按全年平均 5 PSH 选型会在 12 月仅 2.5 PSH 时失效。务必按 使用最差月 sizing。
• 充电控制器限制： 不能将 2,000 W 组件随意接任何电池——MPPT 按电流选型（阵列 W ÷ 电池 V）；注意低温 Voc。
• 发电机现实： 常为最恶劣天气约 80% 靠光伏、20% 靠备用油机/丙烷机更经济。仅靠光伏撑两周暴风雪会多花数万美元过剩容量。

算例：周末小屋

1. 负载： 灯、收音机、小冰箱、咖啡机——1,800 Wh/天 + 15% 逆变器 + 300 Wh 待机 = 2,370 Wh/天 有效。

2. 电池（12 V）： 2 天自治 → 4,740 Wh；LiFePO4 80% DoD → 5,925 Wh；÷ 12 V = 493 Ah——两块 200 Ah（400 Ah）可能偏紧；460–500 Ah 更安全。

3. 光伏： 冬季 3.0 PSH → 2,370 / 3.0 = 790 W；/ 0.75 = 1,053 W → 三块 400 W（1,200 W）。

4. 逆变器： 同时最大 1,200 W，surge 1,800 W → 2,000 W pure sine，峰值 4,000 W。

常见问题

离网能开空调吗？

可以，但系统巨大且昂贵——常 1,000–2,000 W 连续与大 surge。需 48 V 电池组、4,000 W+ 逆变器与大阵列。推荐 inverter 型 mini-split，启动 surge 较小。

Pure sine 与 modified sine 区别？

Pure sine 波形接近市电；modified 便宜但电机发热、音频嗡嗡，可能损坏笔记本、CPAP 与数字时钟电器。离网住宅请 始终 pure sine。

12 V、24 V 还是 48 V？

12 V 逆变器约 2,000 W 以下（房车）。24 V 2,000–3,000 W。48 V 3,000 W 以上（整屋）——电流更低，线缆更细更安全。

充满 100 Ah 电池要多少块板？

12 V 100 Ah = 1,200 Wh。4 PSH 需日产 300 W；按 75% 现实 → 约 400 W 组件可在好天一天充满。

充电控制器用 MPPT 还是 PWM？

住宅离网请用 MPPT——可比 PWM 高效约 30%；将组件多余电压转为可用充电电流。

来源

• U.S. Energy Information Administration (EIA) - Solar Energy Explained
• National Renewable Energy Laboratory (NREL) - Off-Grid Solar Systems

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下一步： 在 WattSizing 计算器 中录入负载清单、PSH 与自治天数，将组件、电池与逆变器作为一套匹配系统 sizing。另阅接地安全与组件串并联。

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