การออกแบบระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ที่สมบูรณ์จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายอย่างและดำเนินการออกแบบต่างๆ เช่น การออกแบบประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การออกแบบสายดินป้องกันฟ้าผ่า การออกแบบการป้องกันไฟฟ้าสถิต การออกแบบโครงสร้างทางกล เป็นต้น สำหรับระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบกระจายอิสระ บนพื้น. กล่าวว่าสิ่งสำคัญที่สุดคือการกำหนดความจุของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่สำรองตามความต้องการใช้งานเพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการในการทำงานปกติ หลักการออกแบบทั่วไปของระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบกระจายคือการกำหนดส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ขั้นต่ำและความจุของแบตเตอรี่บนฐานเพื่อให้มั่นใจว่าโหลดจะต้องได้รับการตอบสนอง เพื่อลดการลงทุน นั่นคือการพิจารณาความน่าเชื่อถือและความประหยัดที่ ในเวลาเดียวกัน
แนวคิดการออกแบบของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์แบบอิสระคือ ขั้นแรกให้กำหนดกำลังของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ตามการใช้พลังงานของโหลดไฟฟ้า แล้วจึงคำนวณความจุของแบตเตอรี่สำรอง อย่างไรก็ตาม ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์แบบกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับกริดนั้นมีลักษณะเฉพาะของมัน มีความจำเป็นเพื่อให้มั่นใจในเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของการทำงานของระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบกระจาย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องให้ความสนใจกับรายการต่อไปนี้ในระหว่างการออกแบบ:
1) สเปกตรัมและความเข้มแสงของแสงที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ที่ส่องมาบนแผงโซลาร์เซลล์สี่เหลี่ยมบนพื้นจะได้รับผลกระทบจากความหนาของชั้นบรรยากาศ (นั่นคือ คุณภาพของชั้นบรรยากาศ) ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ ภูมิอากาศ และสภาพอากาศของสถานที่นั้น ภูมิประเทศและคุณลักษณะต่างๆ เป็นต้น มีความแตกต่างอย่างมากทั้งภายในหนึ่งเดือนและภายในหนึ่งปี และยังมีความแตกต่างอย่างมากของปริมาณรังสีรวมต่อปีระหว่างปีอีกด้วย พื้นที่ที่ใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์แบบกระจายแสงอาทิตย์ การแผ่รังสีของพื้นที่ ลองจิจูดและละติจูดของสถานที่ที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ทำความเข้าใจและเชี่ยวชาญทรัพยากรทางอุตุนิยมวิทยาของสถานที่ที่ใช้งาน เช่น การแผ่รังสีดวงอาทิตย์เฉลี่ยรายเดือน (ประจำปี) อุณหภูมิเฉลี่ย ลมและฝน เป็นต้น ตามเงื่อนไขเหล่านี้ ชั่วโมงสูงสุดมาตรฐานแสงอาทิตย์ในท้องถิ่น (h) และมุมเอียง และ ราบ
2) เนื่องจากการใช้งานที่แตกต่างกัน การใช้พลังงาน เวลาการใช้พลังงาน และข้อกำหนดสำหรับความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟจึงแตกต่างกัน อุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิดมีรูปแบบการใช้พลังงานคงที่ ในขณะที่โหลดบางชนิดมีรูปแบบการใช้พลังงานที่ไม่สม่ำเสมอ กำลังขับ (W) ของระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีผลโดยตรงต่อพารามิเตอร์ของทั้งระบบ ประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกของอาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์นั้นได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์เอง ความเข้มของแสงแดด และแรงดันประจุลอยตัวของแบตเตอรี่ และทั้งสามสิ่งนี้จะเปลี่ยนแปลงภายในหนึ่งวัน ดังนั้น ประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกของแสงอาทิตย์ อาร์เรย์เซลล์ยังเป็นตัวแปร ดังนั้นกำลังขับของแผงโซลาร์เซลล์จึงผันผวนตามการเปลี่ยนแปลงของปัจจัยเหล่านี้ด้วย
3) เวลาทำงาน (h) ของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นพารามิเตอร์หลักที่กำหนดขนาดของส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ โดยการกำหนดเวลาในการทำงาน จะสามารถคำนวณการใช้พลังงานรายวันของโหลดและกระแสไฟชาร์จที่สอดคล้องกันของส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ได้
4) พารามิเตอร์ของจำนวนวันที่ฝนตกติดต่อกัน (d) ในสถานที่ที่ใช้ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์กำหนดขนาดของความจุของแบตเตอรี่และพลังงานของส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ที่จำเป็นในการคืนค่าความจุของแบตเตอรี่หลังจากวันที่ฝนตก การกำหนดจำนวนวัน D ระหว่างวันที่ฝนตกติดต่อกันสองวันคือการกำหนดพลังงานส่วนประกอบของแบตเตอรี่ที่ระบบต้องการเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มหลังจากวันที่ฝนตกต่อเนื่อง
5) ก้อนแบตเตอรี่ทำงานในสถานะของประจุไฟฟ้าลอยตัว และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเปลี่ยนไปตามการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และการใช้พลังงานของโหลด พลังงานที่ได้รับจากแบตเตอรี่จะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิโดยรอบด้วย
6) ตัวควบคุมการประจุและการปล่อยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อทำงานจะมีการใช้พลังงานซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพในการทำงาน ประสิทธิภาพและคุณภาพของส่วนประกอบที่เลือกโดยคอนโทรลเลอร์และอินเวอร์เตอร์ยังสัมพันธ์กับการใช้พลังงานอีกด้วย ขนาดของพลังงานจึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์แบบกระจาย
ปัจจัยเหล่านี้ค่อนข้างซับซ้อน โดยหลักการแล้ว ระบบผลิตไฟฟ้าแต่ละระบบจำเป็นต้องคำนวณแยกจากกัน สำหรับปัจจัยที่มีอิทธิพลบางอย่างที่ไม่สามารถกำหนดปริมาณได้ สามารถใช้ค่าสัมประสิทธิ์บางตัวในการประมาณค่าได้ เนื่องจากการพิจารณาปัจจัยที่แตกต่างกันและความซับซ้อน วิธีการที่นำมาใช้จึงแตกต่างกันด้วย
งานออกแบบระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์แบบกระจายแสงอาทิตย์คือการเลือกแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสี่เหลี่ยมภายใต้สภาพแวดล้อมของเซลล์แสงอาทิตย์แบบสี่เหลี่ยม แบตเตอรี่ ตัวควบคุม และอินเวอร์เตอร์ประกอบกันเป็นระบบจ่ายไฟฟ้าที่ไม่เพียงแต่มีประโยชน์ทางเศรษฐกิจสูงเท่านั้น แต่ยังรวมถึง ทำให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือสูงของระบบ
วงจรการเปลี่ยนแปลงของแสงแดดและการแผ่รังสีในภูมิภาคต่างๆ บนโลกคือ 24 ชั่วโมงต่อวัน และการผลิตไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ในบางภูมิภาคก็เปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ภายใน 24 ชั่วโมง กฎเหมือนกัน แต่การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศจะส่งผลต่อปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ หากมีวันที่ฝนตกต่อเนื่องหลายวัน แผงโซลาร์เซลล์แทบจะไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ และใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เท่านั้น และต้องเติมแบตเตอรี่ให้เร็วที่สุดหลังจากที่แบตเตอรี่หมด ในการออกแบบ ควรใช้พลังงานรังสีรวมรายวันของดวงอาทิตย์หรือค่าเฉลี่ยของชั่วโมงแสงแดดต่อปีที่สถานีอุตุนิยมวิทยากำหนดให้เป็นข้อมูลหลักในการออกแบบ เนื่องจากข้อมูลในภูมิภาคจะแตกต่างกันไปในแต่ละปี ดังนั้นควรใช้ข้อมูลขั้นต่ำในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาเพื่อความน่าเชื่อถือ ตามการใช้พลังงานของโหลด แบตเตอรี่จำเป็นต้องได้รับพลังงานทั้งภายใต้แสงแดดและไม่มีแสงแดด ดังนั้นการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ทั้งหมดหรือชั่วโมงที่มีแสงแดดทั้งหมดจากสถานีอุตุนิยมวิทยาเป็นข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการกำหนดความจุของแบตเตอรี่
สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ โหลดควรรวมถึงการใช้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานทั้งหมดในระบบ (ยกเว้นเครื่องใช้ไฟฟ้า แบตเตอรี่และสายไฟ ตัวควบคุม อินเวอร์เตอร์ ฯลฯ) กำลังขับของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะสัมพันธ์กับจำนวนโมดูลที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน การเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือการรับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ และการเชื่อมต่อแบบขนานคือการรับกระแสการทำงานที่ต้องการ ตามกำลังไฟฟ้าที่ใช้โดยโหลด สำหรับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ในจำนวนที่เหมาะสม หลังจากการเชื่อมต่อแบบขนาน จะเกิดกำลังเอาต์พุตที่ต้องการของแผงโซลาร์เซลล์