太陽能光伏系統(tǒng)評價指標(biāo)及設(shè)計方案

1、太陽能一、我國太陽能等新能源開展法律法規(guī)的出臺二、太陽能根本概念及資源計算三、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)根本設(shè)計方法四、太陽能光伏系統(tǒng)案例分析五、總結(jié) 太陽能開展必要性太陽能法律法規(guī)及優(yōu)惠政策太陽能清潔能源開展機制 太陽的組成和地球的關(guān)系 太陽能根本概念和參量的意義 太陽能資源一般計算方法 太陽能，風(fēng)能屬于可再生綠色能源，分布廣泛，蘊含能量巨大。太陽能發(fā)電與風(fēng)電技術(shù)日趨成熟，隨著技術(shù)的不斷提高，本錢也在逐漸降低，開展前景廣闊，已開始從“補充能源朝“戰(zhàn)略替代能源的方向開展。 我國經(jīng)濟高速增長，已經(jīng)成為能源消耗的第二大國家。隨著化石能源的日益稀缺、環(huán)境的惡化，開發(fā)太陽能和風(fēng)能等綠色能源是國家重要的能源目標(biāo)

2、。 國家制定了一系列法律法規(guī)1995年，?國家電力法?1998年，?中國節(jié)能法?2006年1月1日起，?可再生能源法? ?可再生能源法? 第二十五條規(guī)定：對列入國家可再生能源產(chǎn)業(yè)開展指導(dǎo)目錄、符合信貸條件的可再生能源開發(fā)利用工程，金融機構(gòu)可以提供有財政貼息的優(yōu)惠貸款。 第十七條規(guī)定：國家鼓勵單位和個人安裝和使用太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能供熱采暖和制冷系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等太陽能利用系統(tǒng)。 國務(wù)院建設(shè)行政主管部門會同國務(wù)院有關(guān)部門制定太陽能利用系統(tǒng)與建筑結(jié)合的技術(shù)經(jīng)濟政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)前款規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在建筑物的設(shè)計和施工中，為太陽能利用提供必備條件。 再有，國家財政設(shè)立

3、專項資金，以支持可再生能源的開展。對綠色能源實行保護型固定電價，在本錢上保證有合理的利潤；電網(wǎng)無條件收購太陽能發(fā)電和風(fēng)電，價差由參加網(wǎng)分?jǐn)偅粐邑斦O(shè)立專項資金，支持可再生能源開展。清潔能源開展機制CDM清潔開展機制CDMClean Development Mechanism，是開展中國家參與環(huán)保合作的一種新型國際合作機制。該機制是興旺國家提供資金和技術(shù)援助，在開展中國家境內(nèi)實施溫室氣體減排工程；通過購置開展中國家二氧化碳減排指標(biāo)，興旺國家抵消國內(nèi)溫室減排高本錢的指標(biāo)。從目前發(fā)電方式的碳排放量來看，煤發(fā)電為275克，油發(fā)電為204克，天然氣發(fā)電為181克，風(fēng)力發(fā)電為20克，而太陽能發(fā)電那么接近

4、零排放 。 中國被視為最具潛力的CDM市場，約占全球市場的40-50%。我國已經(jīng)建立了CDM的管理機構(gòu)，公布了“清潔開展機制工程運行管理暫行方法。今后在國際碳交易的良好開展環(huán)境下，利用CDM機制能夠更加積極的推進(jìn)我國綠色能源的開展。C日冕層B色球?qū)覣光球?qū)犹柎髿饨Y(jié)構(gòu)厚度(約)溫度（約）光球?qū)?00km5700K色球?qū)?000km4600K日冕層不均，可延伸到 km100多萬K大氣層（總厚度高1200km）對流層（1012km）平流層（1250km）電離層（50950km）對流層（1012km）平流層（1250km）太陽的能量以傳導(dǎo)、對流和輻射三種方式傳播。太陽參數(shù)介紹直徑：質(zhì)量： 密度：由外

5、到里，逐漸增大；平均密度中心溫度：亮度：太陽距離地球的距離：太陽常數(shù)：平均來說，在地球大氣外面正對著太陽的 的面積上每分鐘接收太陽能量大約為1367w，只是每分鐘釋放的22億分之一。太陽每秒釋放的能量： ， 相當(dāng)于 煤。太陽輻射：太陽以輻射的形式向廣闊無垠的宇宙?zhèn)鞑ニ臒崃亢臀⒘?。對于大多?shù)太陽能設(shè)備來說，主要利用直接輻射局部。到達(dá)地球外表的太陽能輻射 投射到地球外表的那局部光線通過大氣、云、霧、塵埃等散射而到達(dá)地球外表的太陽光線 太陽總輻射能 = 直接輻射 + 散射輻射太陽輻射能 22億分之一到達(dá)地球穿過大氣層到陸地外表相當(dāng)于目前全世界一年內(nèi)消耗各種能源所產(chǎn)生的3萬5千倍光的波粒二象性任何種

6、類的光都是某種頻率或頻率范圍內(nèi)的電磁波，本質(zhì)上與無線電波沒有什么差異，可產(chǎn)生反射，折射，繞射等“波動現(xiàn)象。任何物質(zhì)發(fā)出的光都是由不連續(xù)的運動著的、具有質(zhì)量和能量的粒子所組成的粒子流，叫做光量子或光子，頻率越高能量越大。 把太陽光中各色光按頻率或波長大小排列而成的光帶圖。太陽光譜紫外區(qū)：波長0.76微米 43%到達(dá)地面的太陽光輻射太陽光譜太陽光譜輻照度常定輻射異常輻射可見光局部近紫外線局部近紅外線局部無線電波局部紫外線局部微粒子流局部輻射特點： 能量大且穩(wěn)定，占總輻射的90%左右輻射特點： 隨太陽活動強弱發(fā)生劇烈變化太陽常數(shù)： 在地球大氣層上界的單位面積上，單位時間內(nèi)所能接收太陽能的量的多少。在

7、平均日地距離時，地球大氣層上界，在垂直于太陽光線平面上，單位時間內(nèi)，單位面積上所獲得的太陽總輻射能的數(shù)值，單位 。 1981年10月，墨西哥“世界氣象組織儀器和觀測方法委員會第八屆會議太陽常數(shù)值為 ，變化很小，2%左右。太陽赤緯角 ：太陽光線與地球赤道面的交角。n為一年中的天數(shù)太陽方位角 ：向量 在地平面上投影線與南北方向線之間的夾角；太陽高度角 ：向量 與地平面之間的夾角；影響到達(dá)地球外表的太陽輻射能的因素1太陽高度2大氣質(zhì)量3大氣透明度4地理緯度5日照時間6海拔高度 日地距離、地形、地勢等也有影響。 1太陽高度： 太陽高度就是太陽位于地平面以上的高度角。用太陽光線和地平線的夾角即入射角 表

8、示。入射角增大，太陽高度增大，輻照度增大。 一年中，夏季炎熱，冬季寒冷，一天中正午比早晚氣溫高原因： 1. 地球自轉(zhuǎn)：太陽高度從早到晚 2. 地球公轉(zhuǎn)：地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面不是垂直的，始終保持一定傾斜度 。太陽高度從低緯度到高緯度逐日升高，直到夏至日到達(dá)最高點 ，溫度最高；而冬至日到達(dá)最低點，溫度又變得最低。 2大氣質(zhì)量： 把太陽處于天頂，即太陽垂直照射地面時，光線所穿過的大氣的路程，稱為1個大氣質(zhì)量。在其他位置時，大氣質(zhì)量都1，大氣質(zhì)量越大，衰減越多。3大氣透明度： 大氣透明度是表征大氣對于太陽光線透過程度的一個參數(shù)。與天空中云量的多少以及大氣中所含灰塵等雜志的多少密切相關(guān)的。4地理緯度

9、： 太陽輻射能量是由低緯度向高緯度逐漸減弱的。6海拔高度： 海拔越高，大氣透明度越好，太陽的直接輻射量就越高。5日照時間： 某地區(qū)某日白天有14h，陰天時間6h，出太陽時8h，那么說日照時間為8h。 日照時間越長，地面所獲得的太陽總輻射量就越多。我國豐富的太陽能資源 我國的國土跨度，從南到北，自西至東，距離都在5000km以上，總面積達(dá) ，占世界陸地總面積的7%，居世界第三位。 全國各地 太陽能總輻射能量為，中值為5852 。 我國太陽能資源分布的主要特點：太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯 這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太陽能年總輻射量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而且除西藏和

10、新疆兩個自治區(qū)外，根本上是南部低于北部；由于南方多數(shù)地區(qū)云、雨多，在北緯 地區(qū)，太陽能的分布情況與一般的太陽能隨緯度變化的規(guī)律相反，太陽能不是隨著緯度的增加而減少，而是隨著緯度的增加而增長。太陽能宏觀評估太陽能評估指標(biāo)太陽能資源豐富程度太陽能資源穩(wěn)定程度太陽能資源利用價值太陽能日資源最正確利用時段 以太陽總輻射的年總量為指標(biāo)，進(jìn)行太陽能資源豐富程度評估。 一年中各月日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)最大值與最小值的比值。 利用各月日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)為指標(biāo)，反映一天中太陽能資源的利用價值。 利用太陽能日變化的特征作為指標(biāo)，評估太陽能資源日變化規(guī)律。太陽總輻射年總量資源豐富程度1750KWh/(m2a

11、)或6300MJ/（m2a）資源豐富14001740 KWh/(m2a)或50406300 MJ/（m2a）資源較豐富11601400 KWh/(m2a)或37805040 MJ/（m2a）資源較貧乏1160 KWh/(m2a)或3780 MJ/（m2a）資源貧乏太陽能資源豐富程度等級太陽能資源豐富程度 中國氣象局發(fā)布的?太陽能資源評估方法?對全國太陽能資源豐富程度分布進(jìn)行了區(qū)劃 ： 太陽能資源穩(wěn)定程度 中國氣象局發(fā)布的?太陽能資源評估方法?對全國太陽能資源穩(wěn)定程度分布進(jìn)行了區(qū)劃 ：太陽能資源穩(wěn)定程度等級太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)穩(wěn)定程度2穩(wěn)定2較穩(wěn)定4不穩(wěn)定太陽能總輻射利用常規(guī)氣象資料推算 應(yīng)用

12、衛(wèi)星資料反演用模式計算方便快捷較高精度易于推廣輸入資料的獲取較難精度難易保證 探索階段太陽能資源計算日天文總輻射量式中：月太陽能輻射能對有太陽輻射觀測的地點日射站，月太陽總輻射量 計算如下：對于無太陽輻射觀測的地點日射站，月太陽總輻射量 計算公式：為月日照百分率，無量綱數(shù)，其計算式為：年太陽總輻射量將以上所得各月太陽總輻射量累加，得年太陽總輻射量：因此，總計算過程 日太陽總輻射 月太陽總輻射 年太陽總輻射 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理及組成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計獨立運行系統(tǒng) 與電力系統(tǒng)不發(fā)生任何關(guān)系的閉合系統(tǒng)。 并網(wǎng)運行系統(tǒng) 可為整個電力系統(tǒng)提供電能。 光伏系統(tǒng)形式

13、獨立運行系統(tǒng)并網(wǎng)運行系統(tǒng)按負(fù)載種類直流負(fù)載直接型直流負(fù)載蓄電池使用型交流負(fù)載蓄電池使用型直、交流負(fù)載蓄電池使用型防災(zāi)系統(tǒng)切換式系統(tǒng)有潮流并網(wǎng)訊系統(tǒng)無潮流并網(wǎng)系統(tǒng)1.直流負(fù)載直結(jié)型系統(tǒng)太陽電池?fù)Q氣扇、抽水機2.直流負(fù)載蓄電池使用型系統(tǒng)太陽電池充放電控制器直流負(fù)載： 白熾燈、熒光燈、通訊設(shè)備、換氣扇等蓄電池3.交流負(fù)載蓄電池使用型系統(tǒng)太陽電池充放電控制器逆變器蓄電池交流負(fù)載：電視機、電冰箱等4.直、交流負(fù)載蓄電池使用型系統(tǒng)太陽電池充放電控制器直流負(fù)載逆變器交流負(fù)載：電視機、計算機等蓄電池太陽光發(fā)電：無需通過熱過程直接將太陽能轉(zhuǎn)變成電 能的發(fā)電方式。包括光伏發(fā)電光化學(xué)發(fā)電光感應(yīng)發(fā)電光生物發(fā)電主要方式

14、光伏發(fā)電：利用太陽能電池這種半導(dǎo)體電子器件吸收太陽光輻射能，使之直接轉(zhuǎn)變成電能。太陽能電池方陣 太陽能電池單體是用于光電轉(zhuǎn)換的最小單元。 大?。?工作電壓： 工作電流：太陽能電池單體串聯(lián)關(guān)關(guān)封裝太陽能電池組件太陽能電池方陣串聯(lián)，并聯(lián)并裝在支架上1硅太陽電池 工作原理：PN結(jié)2硅太陽能電池的種類單晶硅太陽能電池多晶硅太陽能電池非晶硅太陽能電池3太陽能電池組件 簡介 通過導(dǎo)線連接的太陽能電池被密封成的物理單元稱為太陽能電池組件。 一個組件上，太陽能電池標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量是36或40個，大約產(chǎn)生16V電壓?？蔀橐粋€額定電壓為12V的蓄電池進(jìn)行充電。 封轉(zhuǎn)類型雙面玻璃密封：太陽能電池組件正反兩面均是玻璃板，太陽

15、能電池被鑲嵌在一層聚合物中。玻璃合金層疊密封：前面是玻璃板，反面是一層合金薄片，太陽能電池被鑲嵌在一層聚合物中。 電器特性 太陽能電池溫度每升高1攝氏度，最大功率減少0.4%。 性能測試 太陽能電池組件的輸出功率取決于： 太陽福照度、太陽能光譜的分布、 太陽能電池的溫度。 熱斑效應(yīng)和旁路二極管 在太陽能電池組件正負(fù)極間并聯(lián)一個旁路二極管預(yù)防。 連接盒 保護電池與外界的交界面及各組件內(nèi)部連接的導(dǎo)線和其他系統(tǒng)元件。 可靠性和使用壽命 野外測試 加測使用壽命的測試方法 20年 特殊應(yīng)用領(lǐng)域的太陽能電池組件2. 防反充二極管 作用是防止由于太陽能電池方陣在陰雨天和夜晚不發(fā)電時或短路故障時，蓄電池組通過

16、太陽能方陣發(fā)電。3. 蓄電池組 作用是貯存太陽能電池方陣受光照時所發(fā)出的電能，并隨時向負(fù)載供電。4. 充放電控制器 作用是能自動防止蓄電池組過充電和過放電的設(shè)備，具有簡單測量功能。5. 逆變器 將直流電變成交流電的一種設(shè)備。按輸出波形分類方波逆變器正弦波逆變器 6. 測量設(shè)備例：直流負(fù)載：12V/36W電燈，一日使用時間16小時交流負(fù)載：220V/24W計算機，每日使用時間16時間 220V/24W電視機，每日使用時間12時間解：電器消費電流的決定 直流：電燈的消費電流=消費功率/額定電壓 =24W/12V=3A 交流：計算機直流消費電流=24W/12V=2A 電視機直流消費電流=24W/12

17、V=2A太陽電池一日所需發(fā)電電流量的決定 太陽電池一日的必要發(fā)電電流量= 太陽電池必要電流=太陽電池最大出力電壓的計算太陽電池最大出力電壓=12x1.24+0.7 =15.58(V)太陽電池的選定型號：JW-SP60 最大功率Pm(W)：60最大工作電壓Vmp(V)：17.5最大工作電流Imp(A)：3.43開路電壓Voc(V)：21 短路電流Isc(A)：3.84外形尺寸mm：734x535x35電池片使用效率：19.5%組件效率：15.3%額定工作溫度：(46 2)C重量：5.8kg優(yōu)勢： 組件采用Sunpower背電極單晶硅電池片，這種電池片看不到常規(guī)單晶硅電池片的細(xì)柵線，外觀漂亮。太陽

18、能電池片的光電轉(zhuǎn)換效率到達(dá)24.2%。組件特征： 太陽能電池板采用背電極結(jié)構(gòu) 太陽能電池片采用接近24.2%的高效率電池片 可以使用黑色背板生產(chǎn)黑色組件 采用高品質(zhì)的材料確保太陽能電池板的高 可靠性太陽電池并聯(lián)、串聯(lián)的接法 并聯(lián)13個太陽能電池 太陽能電池的必要電流：44.28A 輸出功率：780W 最大輸出動作電壓：15.58V 蓄電池容量計算蓄電池的容量A.h取為920A.h造型：6-CNF-65 特點：容量大，價格較廉價，但 重量較重，期待壽命 515年。充放電控制器的選定蓄電池的輸入電流 A負(fù)載電流A選型：JUTA牌MPPT-10型最大功率跟蹤控制器1.智能調(diào)節(jié)太陽能發(fā)電板工作電壓，使太陽能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點。對太陽能發(fā)電功率