10KW離網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)設(shè)計課程匯報

1、類型：課程設(shè)計名稱：10KW離網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵詞：離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)；容量設(shè)計；設(shè)備選型；蓄電池；經(jīng)濟性分析第一章前言1.1 能源與環(huán)境問題21世紀后，隨著人類發(fā)展的不斷向前，全球的工業(yè)化進程不僅沒有減退，反而比以前更加測涌。推動工業(yè)化不斷向前的基礎(chǔ)是能源，能源是一切發(fā)展的前提。目前各國對能源的需求不斷增長，能源決定著國家發(fā)展的前途，能源是國家發(fā)展的經(jīng)濟命脈。因此，能源不僅是國家之間的經(jīng)濟問題，也是關(guān)系到人類生存環(huán)境的政治問題。能源的合理開發(fā)和有效利用關(guān)系到世界的未來，當(dāng)今世界正面臨著人口與資源、社會發(fā)展與環(huán)境保護等多重壓力的挑戰(zhàn)，而支持社會發(fā)展的傳統(tǒng)能源資源儲量卻越來越少，因此，開發(fā)新能

2、源和可再生能源特別是把它們轉(zhuǎn)化為高品位能源，以逐步減少化石能源的使用，是保護生態(tài)環(huán)境、走經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大措施。目前占主導(dǎo)地位的是化石能源，但由于其使用過程中可產(chǎn)生大量污染且具有不可再生性，因而人們一直在探尋新的清潔能源及可再生能源，新能源中太陽能是眾多可利用再生能源的佼佼者，成為許多科學(xué)家重點研究的對象，并被認為是未來能源利用中的重要資源之一。1.2 光伏發(fā)電簡介1.2.1 光伏發(fā)電太陽能光發(fā)電是指無需通過熱過程直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式，包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽能級半導(dǎo)體電子器件有效吸收太陽光輻射能，并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式。1.

3、2.2 光伏發(fā)電優(yōu)缺點光伏發(fā)電的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：一是無枯竭且安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；二是不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢在無電地區(qū)，以及地形復(fù)雜地區(qū)使用；三是無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電且能源質(zhì)量高；四是建設(shè)周期短，獲取能源花費的時間短。五是可靠性高，壽命長，并且應(yīng)用范圍廣。光伏發(fā)電的缺點主要體現(xiàn)在一是照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；二是獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)；三是產(chǎn)生的電力接入電網(wǎng)需要增加無功補償設(shè)備；四是儲能困難；五是發(fā)電成本離，在無政府補貼的情況下，與居民用電價格相比無競爭優(yōu)勢。1.2.3 國外太陽能發(fā)電技

4、術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)自世紀年代以來持續(xù)高速發(fā)展，每年以30%-40%勺速度遞增。光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今世界，特別是在非洲、南美、澳洲及亞洲等各國，普遍受到重視。盡管利用太陽能光伏發(fā)電具有許多優(yōu)點，但是其發(fā)電的價格比常規(guī)電力價格高出許多，在電力市場上無法與常規(guī)能源進行競爭。20世紀90年代以前，太陽能光伏發(fā)電主要應(yīng)用在邊遠的農(nóng)村無電地區(qū)以及遠距離通訊、光伏水泵等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。為了鼓勵太陽能的開發(fā)和利用，各國政府分別積極制定各種優(yōu)惠政策來推動太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展。其中，以美日德等西方發(fā)達國家為主。1.2.4 我國太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀我國的光伏電池技術(shù)是從20世紀60年代時發(fā)展空間用太陽

5、能電池開始起步的，地面用太陽能電池的生產(chǎn)是從70年代初期開始，主要的低成本技術(shù)及生產(chǎn)能力則是在80年代中期建立起來的，90年代以來是我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的時期光伏組件生產(chǎn)能力逐年增強成本不斷降低市場不斷擴大裝機容量逐年增加，2006年累計裝機容量達35MW約占世界份額的3%目前我國的太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模已位居世界第一是全球重要的太陽能光伏電池生產(chǎn)國。1.3 論文選題意義由于太陽能光伏發(fā)電目前成本較高，近期在國內(nèi)的大規(guī)模推廣應(yīng)用還存在一定的困難。但是從長遠的角度來看，隨著技術(shù)的進步以及其他能源利用形式的逐漸飽和，到2050年前后,太陽能將成為主流能源利用形式，有著不可估量的發(fā)展?jié)撃堋Ｌ柲馨l(fā)電由于

6、不受能源資源、原材料和應(yīng)用環(huán)境的限制，具有廣闊的發(fā)展前景，是各國最著力發(fā)展的可再生能源技術(shù)之一。據(jù)歐洲聯(lián)合研究中心(JRC)對光伏發(fā)電的未來做出如下預(yù)測：2020年世界太陽能發(fā)電的發(fā)電量占世界總能源需求的1%,2050年占至IJ20%,2100年將超過50%。由此我們有理由相信光伏發(fā)電是未來世界能源和電力的主要來源。通過建設(shè)屋頂離網(wǎng)光伏電站，可以有效地利用建筑物屋頂，無需占用寶貴的土地資源。離網(wǎng)光伏電站可以自發(fā)自用，而且光伏電站的不釋放污染物、廢料，也不產(chǎn)生溫室氣體破壞大氣環(huán)境，是造福社會的一件好事。1.4 本論文的主要工作太陽能作為一種綠色、可再生能源，越來越廣泛地受到各國政府的關(guān)注，太陽能

7、光伏發(fā)電技術(shù)也逐漸成為熱點研究問題。太陽能光伏電站的設(shè)計方案直接影響到電站的運行性能，電站的運行性能也從很大程度上反應(yīng)著電站設(shè)計方案存在的問題。因此，太陽能光伏電站的設(shè)計具有十分重要的意義。本課題主要研究了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計，其中包括：(1)課題研究背景、光伏發(fā)電簡介、意義及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；(2)掌握光伏發(fā)電的原理，了解光伏電站的設(shè)計標準和流程；對光伏電站的構(gòu)成，進行可行性分析并進行合理布局；(3)根據(jù)太陽能資源分布及光照輻射量進行選址；(4)根據(jù)擬設(shè)光伏電站的發(fā)電量、所選太陽能電池的單板發(fā)電量算出所需太陽能板的數(shù)量。(5)計算出電池組件之間最優(yōu)的間距和傾斜角度；(6)對哈密地區(qū)冬季時刻太

8、陽能發(fā)電效率進行深刻分析；(7)進行光伏電池板、支架、匯流箱、逆變器、電氣設(shè)備等的選材、選型，設(shè)計組件的排布；(8)計算系統(tǒng)的發(fā)電量和成本，進行經(jīng)濟分析；第二章光伏電站介紹2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理太陽能電池通過光生伏打效應(yīng)的原理，將光能變換為電能。在太陽光的照射下，當(dāng)光伏電池吸收一定的太陽輻射能后，其內(nèi)部產(chǎn)生光生電子一空穴，然后在內(nèi)電場的作用下，光生電子一空穴對被分離，集中在電池兩端，則在電池兩端出現(xiàn)異號電荷積累，即產(chǎn)生光生電壓。2.2 光伏電站分類2.2.1 離網(wǎng)型光伏電站離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)是指沒有任何輔助電源光伏發(fā)電是唯一電力來源的電源系統(tǒng)。通過太陽能光伏方陣將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為直流電

9、能，再經(jīng)過逆變器（直流供電無需逆變）將直流電能逆變?yōu)?20V或380V交流電能，逆變輸出的交流電未并入公共電網(wǎng)，而是直接供交流負載使用，這樣的一個發(fā)電系統(tǒng)被稱為太陽能離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，也稱離網(wǎng)光伏電站。2.2.2 并網(wǎng)型光伏電站并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)相比離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，減少了其中的能量消耗，節(jié)約了占地空間，還降低了配置成本。2.3 離網(wǎng)光伏電站結(jié)構(gòu)2.3.1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及工作原理離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

10、如圖2-1所示，主要由光伏陣列、匯流箱、控制器、蓄電池、逆變器和負載。圖2-1離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理是在太陽光的照射下，太陽能電池方陣吸收太陽光將其轉(zhuǎn)化成電能，在充放電控制器的作用下將產(chǎn)生的直流電直接驅(qū)動直流負載工作，或者通過交流逆變器的逆變功能將直流電轉(zhuǎn)換為交流電為交流負載供電，同時將多余的電量通過控制器的智能充放電控制儲存在蓄電池組中，在夜間或陰雨天時，則由蓄電池組向負載供電。2.3.2 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)各部件功能(1)太陽能電池組件(光伏陣列)。太陽能電池組件也叫太陽能電池板，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。其作用是吸收太陽光并將其轉(zhuǎn)化成電能后，在防反充電二極管的控制下

11、為蓄電池組充電，也可以直接用于推動負載工作。(2)光伏匯流箱。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽能光伏電池陣列與逆變器之間的連線使用到匯流箱。其作用是將一定數(shù)量、規(guī)格相同的光伏電池串聯(lián)起來，組成一個個光伏申列，然后再將若干個光伏申列并聯(lián)接入到光伏匯流箱中。(3)控制器?？刂破鞯淖饔檬遣会?控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，還能對蓄電池起到保護作用，防止出現(xiàn)過充或過放電狀態(tài)，即在蓄電池達到一定的放電深度時，控制器將自動切斷負載當(dāng)蓄電池達到過充電狀態(tài)時，控制器將自動切斷充電電路。有的控制器能夠顯示獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電狀態(tài)，并能貯存必要的數(shù)據(jù)，甚至還具有遙測、遙信和遙控的功能。直流或交流負載通過開關(guān)與控

12、制器連接。(4)蓄電池。蓄電池的作用主要是存儲太陽能電池發(fā)出的電能，并可隨時向負載供電。太陽能電池發(fā)電對所用蓄電池組的基本要求是：自放電率低、使用壽命長、深放電能力強、充電效率高、少維護或免維護、工作溫度范圍寬、價格低廉。(5)逆變器。逆變器是把太陽能電池組件或者蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供應(yīng)給電網(wǎng)或者交流負載使用的設(shè)備。逆變器按運行方式可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。2.3.3離網(wǎng)光伏發(fā)電應(yīng)用(1)獨立光伏電站在實際用電需求量較大的海島、比較偏遠的山村，可以利用獨立光伏電站為其供電。規(guī)模一般都在幾千瓦到幾百千瓦之間。(2)風(fēng)光互補發(fā)電風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)指的是在光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中再加入風(fēng)能發(fā)

13、電系統(tǒng)，來補充僅靠光伏發(fā)電系統(tǒng)本身無法獨立提供足夠電能的電能需求地區(qū)。它的規(guī)模一般比較大，目前最大的甚至能達到兆瓦級。(3)戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)主要指的是用作照明和小型家電的電源，其次也有用在對外無人設(shè)備的供電方面，如廣播差轉(zhuǎn)臺、通信塔、燈塔等。也可為小區(qū)住戶本身供電，規(guī)模一般在幾十到幾百瓦。目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用形式和規(guī)模各異。其應(yīng)用形式多種多樣，在空間、交通、通信、家用等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。具規(guī)?？缍群艽?，大到兆瓦級的光伏電站，小到公路兩邊的太陽能路燈；盡管光伏系統(tǒng)存在著以上差異，但其工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同。2.4家用太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展前景至2007年底，已

14、有大約75萬套家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進入用戶家庭，在這些用戶之中，大多數(shù)都是牧區(qū)的牧民家庭，這些家庭的通電水平還比較低，一般只能滿足基本的照明需要，除此之外，還有林區(qū)和農(nóng)區(qū)的農(nóng)戶和養(yǎng)蜂戶以及無電的學(xué)校、商店等小單位已在使用家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，還有一些缺電地區(qū)的城鎮(zhèn)居民，也成為家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的用戶。由于居住條件的限制，大多數(shù)用戶只能采用分散的供電方式，即采用家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。而許多已經(jīng)用上光伏系統(tǒng)的用戶也將升級換代，提高用電水平。因此，我國的光伏市場潛力仍然很大。在人口稠密的都市中，光伏發(fā)電系統(tǒng)也正在起著越來越重要的作用。沒有油田煤礦的溫州擁有許多的屋頂，每天只要有陽光，每個屋

15、頂將會是一個小型的綠色發(fā)電廠。第三章離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計3.1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方法離網(wǎng)太陽能系統(tǒng)主要有太陽電池組件、匯流箱、控制器、蓄電池、逆變器以及交流等構(gòu)成，沒有多少部件，看似簡單，但要真正做到比較理想的設(shè)計卻非易事。首先，由于光伏發(fā)電得依靠太陽能輻射，所以要盡可能的掌握當(dāng)?shù)氐臍庀?、環(huán)境狀況。其次，還要考慮用戶的用電需求情況，然后在這兩者的基礎(chǔ)上，需要對幾十個參數(shù)做出綜合考慮和計算，才能最大限度發(fā)揮系統(tǒng)各部件的性能。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計步驟如圖3-1所示。圖3.1離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法3.2 系統(tǒng)配置原則普通家庭的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般設(shè)計用于固定使用，但由于目前的太陽

16、能光伏發(fā)電產(chǎn)品普及率不高，所以在配置光伏發(fā)電系統(tǒng)時，應(yīng)考慮系統(tǒng)整體牢固耐用，減少因外力破壞的可能。止匕外，為了維護維修方便應(yīng)盡量選用組裝簡單、通用性強的產(chǎn)品。3.3 系統(tǒng)負載用電需求分析由于家用用電設(shè)備中存在較多待機電氣設(shè)備難以用額定功率及用電時間求取耗電量，最為簡捷的方法就是通過月平均耗電量來核算電氣設(shè)備每天耗電量。但是，對離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)來說要保證系統(tǒng)全年缺電率為零。只要保證該系統(tǒng)在耗電量最多的月份或時間段內(nèi)，且光照資源等氣象因素最差的情況下能正?？煽窟\行就可。如果能保證上述最惡劣情況下，系統(tǒng)能正常運行那么該系統(tǒng)也能滿足其他時間段的用電需求。3.4 離網(wǎng)系統(tǒng)直流電壓確定系統(tǒng)直流電壓U也稱為

17、系統(tǒng)電壓，其實是蓄電池、控制器、逆變器輸入端的直流電壓值常見離網(wǎng)系統(tǒng)直流電壓12V、24V、48V、96V、110V等。根據(jù)本項目實際情況結(jié)合后續(xù)蓄電池組逆變器控制器的選配情況本方案系統(tǒng)電壓設(shè)置48VO第四章離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的選型設(shè)計4.1 光伏組件選型及設(shè)計4.1.1 光伏組件的選型光伏電站太陽能電池種類應(yīng)選用技術(shù)成熟、轉(zhuǎn)換效率較高、已規(guī)?；a(chǎn)的且在國內(nèi)有工程應(yīng)用實例的太陽能組件作為光電轉(zhuǎn)換的核心器件。廣泛使用的硅光電池大致可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅這3類硅光電池。其中單晶硅轉(zhuǎn)換效率最高，但是價格昂貴，通過轉(zhuǎn)換率、成本等各方面因素考慮，多晶硅光伏電池的性價比略高。如表4.1所示，轉(zhuǎn)換

18、效率最高的單晶硅光伏電池，成本也是最高的，制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)過程耗能最高。多晶硅光伏電池雖然轉(zhuǎn)換效率低于單晶硅，但制作相對簡便，生產(chǎn)過程中耗能也低于單晶硅，市場占有率最高。非晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率最低，生產(chǎn)過程中耗能最少。表4.1光伏電池對比表種類轉(zhuǎn)換效率/%原材料生產(chǎn)成本優(yōu)點單晶硅15單晶硅高最廣泛獲取的原料，最成熟多晶硅12多晶硅較局制造簡便，市場使用量最大非晶硅8非晶硅較便宜對于弱光下性能控制好，價格相對便宜綜合考慮，本課題選用由佛山德九新能源光電有限公司生產(chǎn)的250W瓦多晶太陽能電池板，共需40塊組件。組件詳細參數(shù)如表4.2所示。表4.2太陽能電池DJ-156P-250規(guī)格參數(shù)產(chǎn)品型號D

19、J-156P-250峰值功率（PmaR250Wp峰值工作電壓（Vmpp34.4V峰值工作電流（Impp）7.27A開路電壓（Voc）34.4V短路電流（Isc）8.05A功率偏差（正）+3%功率偏差（負）-3%電池片類型多晶硅溫度特性-4085C取大系統(tǒng)電壓1000V保險絲額定電流20A4.1.2 光伏組件串并聯(lián)設(shè)計在離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中電池組件用并聯(lián)后要通過控制器給蓄電池充電此時串聯(lián)后的組件峰值電壓Uf必須滿足下列關(guān)系。錯誤！未找到引用源。（4.1）錯誤！未找到引用源。（4.2）式中廿為單體電池組件的峰值電壓，錯誤！未找到引用源。為組件串聯(lián)后的峰值電壓，錯誤！未找到引用源。為充電電壓系數(shù)，取值

20、范圍為1.40-1.49。U為系統(tǒng)電壓，其電壓為48V。所以組件串聯(lián)后的峰值電壓應(yīng)在134.4V-143.0V范圍內(nèi)。故本項目的組件實行20申2并。4.1.3 光伏組件的最佳傾角對于全年負載均勻的固定式光伏方陣，如果設(shè)計斜面的輻射量小，需要更多的太陽電池來保證向用戶供電；如果傾斜面各月太陽輻射量很大，需要大量的蓄電池來保證太陽輻射量低月份的電力供應(yīng)。這些都會提高整個系統(tǒng)的造價，因此確定方陣的最佳傾角是光伏發(fā)電系統(tǒng)中一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)。為了使太陽能電池獲得最大的發(fā)電量，需要考慮設(shè)計太陽能電池方陣的最佳傾斜角。傾角的不同造成各個月份方陣面接受的太陽輻射量差別很大。在家用系統(tǒng)中，鑒于系統(tǒng)造價、用

21、戶使用條件和可能發(fā)電增益的考慮，最佳傾角可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥扔邢铝嘘P(guān)系粗略確定如表4.3所示。表4.3光伏電池方陣傾斜角度日MHtfifWBzc;siIffinMMtmtflinjIfIV)?!jlLmmCl*3T|I411I以IFtipw,b-MJUyinw餐懶*方*日jit（b）修斜角M度，圖4.2Retscreen傾斜角設(shè)置用STIT*網(wǎng)4月IT月HIT.«-ZJmsEwtw?u+nQIa）陵斜角20度，（C）城斜角40JS緯度太陽能電池方陣傾角025°等于緯度2640°+510°4155°+1015°>55°+15

22、20°離網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)考慮一年里發(fā)電量的均衡性，尤其是冬季低發(fā)電量問題，而不是使系統(tǒng)在一年內(nèi)獲取最大太陽資源。所以對于本課題的離網(wǎng)系統(tǒng)傾斜角主要是保證在冬天2月份獲取最大輻照度，為了獲取更優(yōu)傾斜角可以采用Retscreen軟件進行分析圖4.1為浙江地區(qū)3種傾斜角獲取太陽資源的情況。從圖4.1中可以看出傾斜角為30度時，該地區(qū)2月份可以獲取最大太陽資源其日峰值日照時數(shù)為2.58h,同時年平均日峰值日照時數(shù)也獲取較大達到2.88h。故傾斜角設(shè)置為30度。4.1.4 光伏陣列設(shè)計及安裝方式光伏組件方陣的安裝形式對系統(tǒng)接收到的太陽能輻射量有很大影響，從而影響系統(tǒng)的發(fā)電能力，其主要安裝方式有固定式、

23、單軸跟蹤式和雙軸跟蹤式。對于離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由于受其環(huán)境影響，光伏陣列將更多的采用固定傾斜角放置方式。4.2 光伏匯流箱的選型為了降低光伏組件陣列和逆變器之間的連線的復(fù)雜難度、減少損耗、方便維護、提高光伏系統(tǒng)的安全性和可靠性，可在光伏陣列和逆變器之間接入智能匯流裝置。通常智能匯流裝置都采用匯流箱的使用形式?？蓪⒁欢〝?shù)量的相同規(guī)格的光伏組件串聯(lián)后，再將其并聯(lián)接入光伏匯流裝置，在匯流裝置內(nèi)匯流后，通過內(nèi)部直流斷路器輸出，最后經(jīng)光伏逆變器。本課題選用由安科瑞電氣股份有限公司生產(chǎn)的智能光伏匯流箱。智能匯流箱詳細參數(shù)如表4.4所小。表4.4智能匯流箱APV-M12規(guī)格參數(shù)產(chǎn)品型號APV-M12輸入路數(shù)1

24、2路輸入范圍DC±20A絕緣電阻>100MQ溫度/濕度工作溫度：-25+60C,濕度95%無凝露、無腐蝕性氣體場所機殼防水等級IP654.3 光伏控制器的選型為了更高效率的利用太陽能，使太陽能電池和蓄電池高效、安全、可靠的工作，提高蓄電池使用效率，延長光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行時間等一系列問題，從而引入光伏系統(tǒng)控制器。光伏控制器可實現(xiàn)蓄電池充放電控制、系統(tǒng)保護、系統(tǒng)狀態(tài)顯示、系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲、故障報警、溫度補償、遠程通信控制、防逆流等功能。本課題選用由合肥傷尚碩新能源有限公司生產(chǎn)的高性能太陽能控制器。高性能太陽能控制器詳細參數(shù)如表4.5所示。表4.5高性能太陽能控制器參數(shù)系統(tǒng)電壓48V系統(tǒng)

25、電流30A空載損耗<15mA太陽能輸入電壓100V超壓保護66.0V±1%超壓恢復(fù)60.0±1%溫度補償系數(shù)-4mV/C/2V工作溫度-25C+60C防護等級IP304.4 光伏逆變器的選型據(jù)不完全統(tǒng)計，當(dāng)今世界上絕大多數(shù)國家民用電都為純正弦波交流電。而絕大多數(shù)用電設(shè)備，不管是工業(yè)的或者民用軍用的，不管是大至功率幾千瓦的機床，或是小至我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔X電視等。日常生活中的設(shè)備大部分采用的是220V、50Hz的交流電而光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生的電流又為直流電，因此家用太陽能電源系統(tǒng)中加入逆變器。逆變器是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最關(guān)鍵的電氣設(shè)備之一，逆變器的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)效率的高低

26、。逆變器的逆變效率隨著負載變化而變化，逆變器最大逆變效率對系統(tǒng)不具有決定意義。負載長時間工作點對應(yīng)的逆變器效率，才具有實際意義。逆變器的種類多種多樣，按照分類的方法的不同，可分為不同種類的逆變器。按輸出的電壓波形分類，則為方波逆變器、修正波逆變器、正弦波逆變器。其中正弦波逆變器的優(yōu)點是性能最好，輸出波形最好，干擾、噪聲方面相對最低，功能完整，帶保護。故本課題選用周德威10KW純正弦波帶穩(wěn)壓充電的逆變器。純正弦波帶穩(wěn)壓充電逆變器的詳細參數(shù)如表4,6所示。表4.6固德威10KW太陽能逆變器規(guī)格參數(shù)產(chǎn)品型號10KW太陽能逆變器額定電網(wǎng)頻率50/60HZ功率電壓跟蹤范圍200-850V輸入路數(shù)2路額定

27、輸出400V防護等級IP65功率因數(shù)0.8超前-0.8滯后重量約24kg效率98.2%體積（寬X高X厚）347*432*145mm4.5 蓄電池的容量計算及選型4.5.1 蓄電池如果將光伏電池組件產(chǎn)生的電能直接用于生產(chǎn)，會出現(xiàn)電流、功率等不穩(wěn)定的情況這對生產(chǎn)設(shè)備的損害極大。鑒于這種情況家用太陽能光伏電源系統(tǒng)中采用蓄電池搭配使用。蓄電池，即可反復(fù)充放電使用的二次電池，可以提供給負載穩(wěn)定、方便、可靠的電源。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池組的加入保障了離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定正常工作，而且還能將太陽能電池發(fā)出的多余的電能儲存起來。4.5.2 蓄電池種類目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)貯能用蓄電池的需求量在蓄電池的市場銷售中

28、所占份額很少，開發(fā)和生產(chǎn)在性能上更適合貯能用的蓄電池尚未引起足夠的重視。光伏系統(tǒng)用的蓄電池主要有光伏發(fā)電儲能專用鉛酸電池、固定型鉛酸蓄電池、閥控式密封型鉛酸蓄電池、堿性蓄電池。大多數(shù)用戶采用開口式固定型鉛酸蓄電池，有的為減少維護工作量選用密封鉛酸蓄電池。目前常見的堿性蓄電池有鎘鍥電池和鐵鍥電池。堿性蓄電池（指鎘鍥電池）與鉛酸蓄電池相比，主要優(yōu)點是對過充電、過放電的耐受能力強，反復(fù)深放電對蓄電池壽命無大的影響,在高負荷和高溫條件下仍具較高的效率，維護簡單，循環(huán)壽命長。缺點是內(nèi)阻大，電動勢小,輸出電壓較低，價格高。雖然蓄電池的種類和類型很多，但目前在離網(wǎng)光伏電站中常用的蓄電池主要為鉛酸蓄電池。4.

29、5.3 蓄電池容量計算正確選擇蓄電池容量是至關(guān)重要的。如果蓄電池選擇不當(dāng)，蓄電池供電時間將不能滿足工程要求，甚至?xí)斐赏ｋ?。對于一個特定的電站系統(tǒng)，儲電天數(shù)越多，放電深度越淺，系統(tǒng)效率越低，傳輸損耗越大，則相應(yīng)需配置的蓄電池組容量就越大，系統(tǒng)在蓄電池組上的投入也就越多。離網(wǎng)光伏系統(tǒng)中蓄電池容量設(shè)計要考慮負載耗電量逆變器效率氣象參數(shù)等因素一般計算公式如下：錯誤！未找到引用源。(4.6)式中C為蓄電池容量，單位Ah;F蓄電池放電效率修正系數(shù)，通常取1.05;錯誤！未找到引用源。逆變器平均負荷容量，本課題取10kWL蓄電池的維修保養(yǎng)率，取0.8,S蓄電池的放電深度取0.5,D表示無日照期間用天數(shù)，該

30、地區(qū)2月份最惡劣條件下D為3天。由此計算出C=1640.6Ah,系統(tǒng)電壓為48V。實際可選擇標稱電壓為12V100AH的蓄電池40個，進行4并10用的連接方式。4.5.4 蓄電池選型蓄電池組是離網(wǎng)光伏電站中使用壽命最短的部件，一定時間后要進行更新。離網(wǎng)型系統(tǒng)的蓄電池組選型要考慮以下因素：自放電率低、使用壽命長、深放電能力強、充電效率高、少維護或免維護、工作溫度范圍寬、價格低廉。鉛酸蓄電池容量大，成本低廉，因此選取鉛酸蓄電池作為儲能電池。所以本課題選用松下蓄電池(中國)有限公司生產(chǎn)的12V-100AH的蓄電池，共需40個。蓄電池詳細參數(shù)如表4.7所示。表4.7蓄電池LC-P12100ST規(guī)格參數(shù)

31、產(chǎn)品信號LC-P12100ST電池蓋排氣拴結(jié)構(gòu)閥控式密閉蓄電池化學(xué)類型同酸蓄池維護類型免維護額定容量100AH電壓12V設(shè)計壽叩10年工作溫度范圍放電:-40C到71C;充電:-23C到60c浮充電壓13.55±0.15V25C均充電壓13.55±0.15V25C第五章經(jīng)濟性分析5.1 光伏系統(tǒng)發(fā)電量分析5.1.1 光伏系統(tǒng)無故障率光伏發(fā)電系統(tǒng)實際發(fā)電量不僅要考慮系統(tǒng)效率，還要考慮系統(tǒng)的無故障率，系統(tǒng)無故障率是個小于1的數(shù)，一般在0.9以上，越接近1,說明系統(tǒng)的可靠性越高。本課題設(shè)計安裝容量為10kW,固定300傾角安裝，發(fā)電量統(tǒng)計時間間隔為2015.12.31-2016.

32、12.31,平均日峰值瓦時3.59h,無故障日平均發(fā)電量為28kWh,全年所有無故障發(fā)電量28X365=10220kWh,則可獲得系統(tǒng)效率和系統(tǒng)無故障率為如下。實際光照理論發(fā)電量：10kW<3.59hx365=13103.5kWh系統(tǒng)效率=（10220kW-h/13103.5kW-h）乂100喉78%全年實際發(fā)電量：9490kW-h,無故障發(fā)電：10220kWh系統(tǒng)無故障率=（9490kW-h/10220kWh）乂100喉93%系統(tǒng)實際發(fā)電量是理論發(fā)電量的72.4%（9490/13103.5）。5.1.2 光伏系統(tǒng)實際發(fā)電量關(guān)于發(fā)電量的計算有兩種方法，一種是根據(jù)由光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機容量和

33、光伏發(fā)電的年日照峰值小時數(shù)來計，另一種方法是根據(jù)該地區(qū)的太陽能年輻射量和光伏系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換率計算。本文依據(jù)第一種方法計算。對于光伏發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)實際發(fā)電量可由下式表示：錯誤！未找到引用源。（5.1）錯誤！未找到引用源。（5.2）錯誤！未找到引用源。（5.3）本課題擬建的安裝容量為10kW安裝傾角30°,全年平均日輻照量=3.59錯誤！未找到引用源。，年輻照量=1310.35錯誤！未找到引用源。，系統(tǒng)無故障率為92.7%,那么日發(fā)電量為10kW<3.59hX80%X93%=26錯誤！未找到引用源。，年發(fā)電量為26錯誤！未找到引用源。X365=9490錯誤！未找到引用源。5.1.3

34、 節(jié)能減排效益太陽能光伏發(fā)電是一種取用不竭的清潔能源，既不消耗化石燃料，同時又不釋放污染物、廢物，也幾乎不生產(chǎn)溫室氣體破壞大氣環(huán)境，沒有廢渣的堆放、廢水處理等問題，有利于保護周圍環(huán)境。與火力發(fā)電等傳統(tǒng)能源相比，具有建設(shè)周期短、運行維護簡便、系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)、容量規(guī)?？纱罂尚〉葍?yōu)點。本課題是擬建的10KWS網(wǎng)光伏電站，則年平均發(fā)電量為9490錯誤！未找到引用源。與相同發(fā)電量的火電廠相比，為電網(wǎng)節(jié)約標煤約3.7t按火電煤390g/（錯誤！未找到引用源。）計。由此可見，光伏發(fā)電具有明顯的節(jié)能減排效益。5.2 光伏系統(tǒng)成本分析5.2.1 光伏發(fā)電裝機成本當(dāng)前，光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機成本由太陽能電池組件、匯流箱

35、、控制器、逆變器、蓄電池、人工費等費用組成。本課題的裝機成本如表5.1所示。表5.110KW離網(wǎng)光伏電站裝機成本序號名稱單位數(shù)量價格1多晶硅太陽能電池板W4020400元2智能匯流箱14400元3控制器1400元4逆變器kW15600元5蓄電池AH4020000元6人工費8000元7其他費用1200元合計60000元5.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)成本影響因素光伏電站的成本電價錯誤！未找到引用源。與光伏電站的單位裝機成本錯誤！未找到引用源。、投資回收期錯誤！未找到引用源。、運營費用比率錯誤！未找到引用源。、貸款狀況（包括貸款占投資額的比例錯誤！未找到引用源。和貸款利息錯誤！未找到引用源。兩個參數(shù)）、年等效滿負載發(fā)電小時數(shù)錯誤！未找到引用源。、該電站所享受到的其他補貼收入錯誤！未找到引用源。等六大因素的關(guān)系可以用下式表示：錯誤！未找到引用源。（5.4）按上式，可以對現(xiàn)階段光伏發(fā)電