小型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計

1、小型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計摘要：本文對小型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)闡述，主要包括：太陽能光 伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、太能能光伏發(fā)電系統(tǒng)容量的選擇與計算、太陽能電池組件功率 和方陣的設(shè)計與計算、蓄電池容量的設(shè)計與計算、控制器和逆變器的選型等內(nèi)容，最后本文給出了一個裝 機(jī)容量為3kW的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的典型配置。關(guān)鍵詞：小型光伏發(fā)電設(shè)計；成本分析；小型光伏系統(tǒng)典型配置一、引言2013年以來，中國各地持續(xù)加重的霧霾天氣，一再引發(fā)人們對環(huán)境的關(guān)注。2014年伊始，我國中東部地區(qū)因霧霾天氣造成中重度空氣污染，嚴(yán)重影響 了公眾的健康，不僅成為社會關(guān)注的焦點，而且也已經(jīng)成為嚴(yán)重的社會問題。治 理霧霾已成為政府工作的重中

2、之重，繼國務(wù)院出臺大氣污染防治行動計劃后， 相關(guān)部門陸續(xù)出臺大氣治理措施。當(dāng)前，以光伏發(fā)電為代表的清潔能源為治理霧 霾提供了破解路徑，并得到了國家高度重視。然而，當(dāng)前由于大型光伏電站投資成本過高、對大型光伏發(fā)電站的成本測算、預(yù)期投資回收期以及運營費用等各方面的研究還不成熟，導(dǎo)致資本不敢貿(mào)然 投資光伏發(fā)電，當(dāng)前看似如火如荼進(jìn)展的光伏發(fā)電站則主要還是依賴政府補貼， 大型光伏發(fā)電站真正進(jìn)入市場還有較長一段路要走。小型光伏發(fā)電系統(tǒng)相對而言具有投資成本小、技術(shù)瓶頸低、成本回收期短等優(yōu)勢。在當(dāng)前各投資資本對大型光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)持觀望態(tài)度時期，小型光伏發(fā) 電系統(tǒng)無疑會成為各資本進(jìn)入光伏產(chǎn)業(yè)的探路石。在此背景下，

3、本文提出一種小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計，并對該系統(tǒng)中的各關(guān)鍵問題進(jìn)行研究分析。二、小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)計思路太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載大小有別、用途各異、發(fā)電系統(tǒng)所處的地理位置、氣象條件等都是光伏發(fā)電系統(tǒng)需要考慮的因素。因此要設(shè)計一個合理、實用、高 可靠性和高性價比的光伏發(fā)電系統(tǒng)，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)成本之間的關(guān)系，在滿足需要保證質(zhì)量的前提下，如何盡量節(jié)省投資是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工 作。因此一個小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該包含如下步驟和內(nèi)容：圖1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容和步驟三、小型光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成小型光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池組件、蓄電池組、光伏控制器、逆變器以及一些測試、監(jiān)控、防護(hù)等附

4、屬設(shè)施構(gòu)成。光伏發(fā)電系統(tǒng)有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 本文考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與實用性，對小型家用光伏發(fā)電系統(tǒng)推薦采用如下拓 撲結(jié)構(gòu)：圖2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的推薦拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能兼顧太陽能光伏系統(tǒng)的實用性與經(jīng)濟(jì)性。使得太陽電能池板和蓄電池的容量可設(shè)計得小一些，基本上是當(dāng)天有陽光，當(dāng)天就用太陽 能發(fā)的電，遇到陰雨天時就用市電能量作為補充。采用該系統(tǒng)能明顯減少太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)的一次性投資，是現(xiàn)階段小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)推廣和普及較為 適宜的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。四、光伏發(fā)電需求分析1、用戶用電需求分析普通家庭用戶一般負(fù)載及全天用電情況如下表所示：通過以上統(tǒng)計分析，家庭內(nèi)的一般用電負(fù)荷最大約為3.6Kw，日

5、最大用電量 約為7.21kWh?？紤]到用電設(shè)備的同時系數(shù)，對一般家庭用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 本文將以3kW負(fù)荷、日均用電量6kWh作為系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實際設(shè)計中，光伏 系統(tǒng)用電量需求分析可根據(jù)文獻(xiàn)【3】進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)論證。2、資源條件分析本文資源條件以天津市為例，天津市位于北緯39.1度，東經(jīng)117.2度，年平均日照時間為2477小時，接收太陽輻射量為5240MJ/mF,該地區(qū)的平均峰 值日照時數(shù)為4.65小時【1】。五、蓄電池組容量計算與設(shè)計儲能蓄電池的容量應(yīng)按照下式進(jìn)行計算：根據(jù)所選擇逆變器、光伏組件參數(shù)以及系統(tǒng)所在地條件，由式（2）（3）可 得光伏組件的串聯(lián)數(shù)。3、太陽能電池方陣的安裝角度計

6、算根據(jù)光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范GB50797-2012附錄B，本光伏發(fā)電系統(tǒng)最佳 傾角為39.1 0+50=44.1 0，在不降低太陽能方陣發(fā)電效率的基礎(chǔ)上，本設(shè)計選擇 方便安裝的440傾角。七、光伏控制器和逆變器的選型1、光伏控制器的選型光伏控制器要根據(jù)系統(tǒng)功率、系統(tǒng)直流工作電壓、電池方陣輸入路數(shù)、蓄電 池組數(shù)、負(fù)載狀況及用戶的特殊要求等確定其類型。為便于選擇現(xiàn)有的光伏控制器以及方便電池單體串并聯(lián)，光伏控制器直流 側(cè)電壓設(shè)計為48V，型號為SD4815。2、光伏逆變器的選型本文選用3kW的家庭負(fù)荷作為設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，故逆變器選用型號為 SN485KS，額定容量為5kVA的逆變器。七、3kW太陽能光伏

7、發(fā)電系統(tǒng)典型配置3kW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)典型配置如下表所示：本文通過對天津地區(qū)小型家用光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，基本結(jié)論如下：（1）通過對系統(tǒng)的容量設(shè)計，當(dāng)放電深度取80%，損耗率取80%時，對日 用電量為6kWh，蓄電池考慮維持一天負(fù)荷用電的情況，所需蓄電池容量為 9.84kWh。實際運用中可根據(jù)家庭典型日用電量及需要蓄電池持續(xù)供電時間，按 照本文提供的計算公式進(jìn)一步核算所需蓄電池容量。本光伏系統(tǒng)太陽能電池組件功率為2450W。確定太陽能電池方陣采用10塊245Wp的多晶硅組件串聯(lián)構(gòu)成，占地 面積約為16.33m2，方陣安裝傾角為440。本文對小型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并給出了一個裝機(jī)容量為 3kW的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的典型配置，可為小型家用光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計提供 有益參考。參考文獻(xiàn)：1李鐘實太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計施工與應(yīng)用M北京：人民郵電出版社， 2012 年韓學(xué)棟小型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計J電力建設(shè)，2014年1月；104-1083李冬梅 小型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)成本分析 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006, 33-354史珺光伏發(fā)電成本的數(shù)學(xué)模型分析太陽能技術(shù)與產(chǎn)品，2012, 53-585楊金煥21世紀(jì)太陽能發(fā)電的展望J.上海電力學(xué)院學(xué)報.2001，17(4)： 22286李安定太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程M.北京工業(yè)大學(xué)出版社.20