太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹

1、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。獨立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲能裝置，主要用于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū)，整個系統(tǒng)造價很高；在有公共電網(wǎng)的地區(qū)，光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接并網(wǎng)運(yùn)行，省去蓄電池，不僅可以大幅度降低造價，而且具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。一套基本的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成，下面對各部分的功能做一個簡單的介紹：太陽電池板    太陽電池板的作用是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成直流電，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用

2、。一般根據(jù)用戶需要，將若干太陽電池板按一定方式連接，組成太陽能電池方陣，再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成。充電控制器    在不同類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器不盡相同，其功能多少及復(fù)雜程度差別很大，這需根據(jù)系統(tǒng)的要求及重要程度來確定。充電控制器主要由電子元器件、儀表、繼電器、開關(guān)等組成。在太陽發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗、盡量延長蓄電池的使用壽命；同時保護(hù)蓄電池，避免過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。如果用戶使用直流負(fù)載，通過充電控制器還能為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電（由于天氣的原因，

3、太陽電池方陣發(fā)出的直流電的電壓和電流不是很穩(wěn)定）。逆變器    逆變器的作用就是將太陽能電池方陣和蓄電池提供的低壓直流電逆變成伏交流電，供給交流負(fù)載使用。    蓄電池組    蓄電池組是將太陽電池方陣發(fā)出直流電貯存起來供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，電池處于浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，除了供給負(fù) 載用電外，還對蓄電池充電。在冬天日照量少時，這部分貯存的電能逐步放出。白天太陽能電池方陣給蓄電池充電，同時方陣還要給負(fù)載用電，晚上負(fù)載用電全部由 蓄電池供給。因此，要求蓄電池的自放電要小，而且充電效率要高，同時還

4、要考慮價格和使用是否方便等因素。常用的蓄電池有鉛酸蓄電池和硅膠蓄電池?熏要求較 高的場合也有價格比較昂貴的鎳鎘蓄電池。太陽能光伏電源系統(tǒng)概述    清上園期太陽能光伏電源系統(tǒng)是一種典型的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，是以太陽電池作為主供電源，由太陽能電池方陣、接線箱、控制器、逆變器、輸出配電柜、蓄電池組和支架等組成的可完全獨立運(yùn)行的交流電源系統(tǒng)，太陽能光伏電源系統(tǒng)為固定安裝，供電可用率99.9%以上。    太陽能光伏電源系統(tǒng)的設(shè)計計算主要依據(jù)現(xiàn)場實際情況，為滿足符合能量的需求,在系統(tǒng)設(shè)置地點的日照條件和環(huán)境溫度等情況下，優(yōu)選出合適的太陽能電池方

5、陣和蓄電池容量，并使系統(tǒng)中所有設(shè)備相互匹配，保證系統(tǒng)的合理性和適用性。一個完善的太陽能光伏電源系統(tǒng)需要考慮多種因素進(jìn)行設(shè)計，如電氣性能設(shè)計、熱力設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計等，對地面應(yīng)用的獨立電源系統(tǒng)來說，最主要的是根據(jù)使用要求，決定太陽能電池方陣和蓄電池規(guī)模，以滿足正常工作的需求。    太陽能光伏電源系統(tǒng)總體設(shè)計原則是在保證滿足負(fù)載用電量需要的前提下，確定最少的太陽能電池組件和蓄電池容量。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，合理確定太陽能電池組件數(shù)量和蓄電池容量、包括安全性、可靠性等諸多方面的要求。    系統(tǒng)配置的設(shè)計主要考慮兩種因素： 

6、0;  (1)根據(jù)負(fù)荷需求，環(huán)境參數(shù)和太陽能光伏電源系統(tǒng)部件的電氣參數(shù)，選擇不同的系統(tǒng)部件。    (2)需要確定的數(shù)據(jù)主要包括：安裝地點的日照輻射、太陽能電池方陣傾斜面的日照輻射、環(huán)境溫度參數(shù)。系統(tǒng)電壓、負(fù)荷能量需求，最大和平均的放電電流?？刂破?、逆變器調(diào)節(jié)特性與參數(shù)，太陽能電池組件和蓄電池的特征參數(shù)和系統(tǒng)供電可靠性和供電電源可用率。    系統(tǒng)設(shè)計系數(shù)的選擇：    有關(guān)太陽能電池設(shè)計方面的設(shè)計系數(shù)    太陽能電池方陣組合損耗系數(shù)1%。太陽能電池組件在組合成方

7、陣的過程中因組件失配而引起的損耗。同時，在對各站點組件配置時，整套系統(tǒng)要求組件電壓、電流失配控制、電壓失配控制值為±2%，電流失配控制值為±1%，功率失配控制值為±1%。    環(huán)境系數(shù)為100%。太陽能光伏電源系統(tǒng)要求安裝地點無陰影、太陽能電池方陣向正南，無樹木及房屋遮擋、發(fā)電時期太陽高度無影響。    溫度系數(shù)為89%。太陽能光伏電源的安裝地點室外設(shè)計溫度為-2055。根據(jù)太陽能電池組件的溫度因數(shù)取值。    污濁系數(shù)為95%。根據(jù)系統(tǒng)安裝地點的風(fēng)沙塵土情況，考慮對組件發(fā)

8、電量的影響。    衰減系數(shù)為10%。電池組件隨時間推移，紫外線照射引起的物理反應(yīng)，發(fā)電量會有所衰減。因此選用的組件實際衰減率10年為5%。    有關(guān)蓄電池設(shè)計方面的設(shè)計系數(shù)    無日照天數(shù)為5天。此數(shù)據(jù)根據(jù)太陽能電池安裝的具體地理位置，并考慮實際運(yùn)行情況選擇。    安全系數(shù)130%。為安全起見蓄電池具有30%的備用容量，即意味著電池在完全放電后具有30%的剩余容量。        充電效率92%，放電效率98

9、%。上述2個數(shù)據(jù)為太陽能光伏電池方陣發(fā)電對蓄電池充電過程和蓄電池對負(fù)荷放電過程引起的損耗。    最大放電深度70%。為保證蓄電池的使用壽命和電氣性能，系統(tǒng)設(shè)計在各種運(yùn)行環(huán)境條件下的最大DOD系數(shù)為70%。    最大日放電深度16%。正常運(yùn)行時，太陽能光伏電源系統(tǒng)中的蓄電池以近似浮充電的方式淺循環(huán)運(yùn)行。每日的設(shè)計最大日放電深度為16%，以保證不影響蓄電池的實際使用壽命。    溫度系數(shù)為1.20。蓄電池性能和壽命受溫度影響很大。雖然控制器設(shè)有運(yùn)行參數(shù)溫度補(bǔ)償功能，但還應(yīng)考慮溫度影響。 

10、0;  有關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行和安全方面的設(shè)計系數(shù)    平均無故障時間MTBF為10000h。系統(tǒng)可靠性除組成部件的MTBF影響外，系統(tǒng)的合理優(yōu)化組合也影響系統(tǒng)的MTBF。    太陽能電池，支架風(fēng)力系數(shù)20m/s。考慮北京地區(qū)年平均2.5m/s的風(fēng)速，支架設(shè)計按照30m/s進(jìn)行計算。    電壓電流回路安全系數(shù)不低于1.5。設(shè)備運(yùn)行安全?？煽浚紤]對電壓和電流回路合理的選擇，同時對電壓電流保護(hù)操作進(jìn)行合理地選擇。    設(shè)備容量安全系數(shù)最小值120%。包括控制器(整流器

11、，調(diào)壓裝置、配電盤)、接線箱和電纜導(dǎo)線等。工程概述    清上園II期內(nèi)建有4050m高塔樓6座，南北樓間距2040m。在相鄰建筑物之間將無法獲得有效日照時數(shù)或有效日照時數(shù)將大打折扣。因此社區(qū)內(nèi)的照明燈具除將采用太陽能集中供電方式，即在建筑屋頂安裝太陽能光伏電站，以便使照明燈具獲得充足的電力供應(yīng)。   系統(tǒng)配置     太陽能電池方陣  該社區(qū)內(nèi)太陽能光伏電源系 統(tǒng)總裝機(jī)容量4560Wp，選用保定天威英利新能源公司生產(chǎn)的120(17)D優(yōu)質(zhì)單晶硅電池組件38塊。該組件采用高效率晶體硅太陽電池片，轉(zhuǎn)換效率

12、高：14%；使用壽命長：20年，衰減小；采用無螺釘緊固鋁合金邊框，便于安裝.杭機(jī)械強(qiáng)度高；采用高透光率鋼化玻璃封裝，透光率和機(jī)械強(qiáng)度高；采用 密封防水的多功能接線盒；具有良好的耐候性，防風(fēng)。防雹；可有效抵御濕氣和鹽霧的腐蝕，不受地理環(huán)境影響。    太陽能充電控制器  該太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)選用德國Steca公司生產(chǎn)的Power-Tarom2140控制器2臺。Power Tarom系列充電控制器，均帶有直流輸出功能，可為直流負(fù)載供電?？梢栽敿?xì)反映蓄電池的狀態(tài)，以此調(diào)整充電電壓和電流，使其完全符合蓄電池充電的實際需要，提高充電效率，達(dá)到快速、平穩(wěn)充電的目的。

13、    采用該套太陽能充電器，為以后系統(tǒng)的擴(kuò)容打下了基礎(chǔ)；同時該控制器還可以存儲光伏發(fā)電系統(tǒng)的各項運(yùn)行數(shù)據(jù)，這為評估系統(tǒng)的各項性能提供了可靠的依據(jù)。    逆變器  直流12V/24V輸入，交流220V輸出；純正正弦波輸出(THD4%；輸入與輸出完全隔離設(shè)計；高效率8894%；指示燈顯示輸入電壓與負(fù)載功率；多種保護(hù)功能；負(fù)載控制風(fēng)扇冷卻。    蓄電池  蓄電池組選用廣東叵達(dá)蓄電池總廠TOYO單體12V200AH閥控式鉛酸蓄電池。    密封閥控免維護(hù)鉛酸

14、蓄電池與傳統(tǒng)的敞開型電池比較，具有以下優(yōu)點：    1.密封程度高，電解液不會輕易流動，所以電池可以橫放；2.密封閥控免維護(hù)鉛酸蓄電池的 極板柵采用無銻鉛合金，電池的自放電系數(shù)很??；3.電池的正負(fù)極板完全被隔離板包圍，有效物質(zhì)不易脫落，使用壽命長；4.密封閥控免維護(hù)鉛酸蓄電池的體積 比老式的電池小，而容量卻比老式敞開型電池高；5.電池在長期運(yùn)行中無需補(bǔ)充任何液體，同時在使用過程中不會產(chǎn)生酸霧、氣體、維護(hù)工作量極??；6.電池的 內(nèi)阻很小，大電流放電特性好。設(shè)計安裝實例    太陽能電池方陣的安裝    方陣

15、支架方位角的設(shè)計：一般情況下，太陽能電池方陣應(yīng)面向正南安裝，方位角0°。    固定式支架傾角設(shè)計：根據(jù)年發(fā)電量計算結(jié)果，傾角定為40°。    安裝方式設(shè)計：固定式、結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，安裝調(diào)試及管理維護(hù)都很方便。    蓄電池組的安裝方式：    蓄電池組由單體蓄電池、蓄電池支架、連接線及銅母排等組成。    蓄電池組 安放在蓄電池室內(nèi)，同時要求與電池組件有較近的直流傳輸距離。安裝蓄電池的地點應(yīng)干燥、清潔。必須有良好的通氣

16、、排風(fēng)條件，電池遠(yuǎn)離熱源或易產(chǎn)生火花處， 其安全距離要大于2m，避免陽光直射。根據(jù)電池安裝面積以及電池極限負(fù)荷重量，選擇相應(yīng)的電池組安裝方式(地面安裝或疊層安裝)。    避雷、防雷及接地保護(hù)的設(shè)置    場地防雷：    方式：避雷帶。將金屬導(dǎo)體沿被保護(hù)物頂部輪廓敷設(shè)，并保持適當(dāng)距離，消引雷電荷，避免直接雷擊。    直流側(cè)的防雷：控制器內(nèi)部有防雷擊保護(hù)；    系統(tǒng)接地保護(hù)：雷電保護(hù)系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)符合DL/T620-1997交流電氣裝置的過

17、電壓保護(hù)和絕緣配合的要求(一般不應(yīng)大于10n)；線路接地系統(tǒng)應(yīng)符合DL/T62-1997交流電氣裝置的接地的要求，以及DL499-92農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)范的技術(shù)要求(一般不應(yīng)大于4。    電源控制柜的安裝：光伏系統(tǒng)的效率分析及發(fā)電量預(yù)測    光伏陣列效率：    光伏陣列在10002太陽輻射強(qiáng)度下，實際的直流輸出功率與標(biāo)稱功率之比。    光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換與傳輸過程中的損失包括：    組件匹配損失：對于精心設(shè)計、精心施工的系統(tǒng)，約有4的損失；    太陽輻射損失：包括組件表面塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽輻射損失，取值5；    偏離最大功率點損失：如溫度的影響等，取值4；    直流線路損失：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，應(yīng)小于3，得：196×95×96×9785    逆變器的轉(zhuǎn)換效率：逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比對于進(jìn)口逆變器，可取187，控制器以及逆變后交流線路損失，取值3    系統(tǒng)的總效率等于上述各部分效率的乘積：1×2&#