太陽能發(fā)電系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

PDFPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建#/20PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建我國可分為：豐富地區(qū)、比較豐富地區(qū)、可以利用地區(qū)、貧乏地區(qū)。他們的年光輻射量分別是大于等于586KW/平方米，502—586KW/平方米、419—502KW/平方米、小于419KW/平方米。由于以上的原因，所以我們計算太陽能電池的工作時間的時候就不能都以8小時來計算了，根據(jù)不同地區(qū)我們不同的選擇：他們的不同平均峰值時間分別是:5.10—5.42小時，4.46—4.78小時，3.82—4.14小時,3.19—3.50小時。只有根據(jù)這些參數(shù)才能準(zhǔn)確計算各地區(qū)的光照時間，和準(zhǔn)確計算太陽能光伏系統(tǒng)所用的太陽能電池板大小和保險系數(shù)。那些只應(yīng)用電子電工原理上的歐姆定律和一些能量守衡定律計算太陽能光伏系統(tǒng)是不夠的光伏發(fā)電系統(tǒng)計算方法光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽?，小到幾瓦的太陽能庭院燈，大到MW級的太陽能光伏電站。其應(yīng)用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)用。盡管光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或11OV，還需要配置逆變器。各部分的作用為：（一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項;（三）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。（四）逆變器：在很多場合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負(fù)載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。光伏系統(tǒng)的設(shè)計包括兩個方面：容量設(shè)計和硬件設(shè)計。在進(jìn)行光伏系統(tǒng)的設(shè)計之前，需要了解并獲取一些進(jìn)行計算和選擇必需的基本數(shù)據(jù)：光伏系統(tǒng)現(xiàn)場的地理位置，包括地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度和海拔；該地區(qū)的氣象資料，包括逐月的太陽能總輻射量、直接輻射量以及散射輻射量，年平均氣溫和最高、最低氣溫，最長連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風(fēng)速以及冰雹、降雪等特殊氣象情況等。蓄電池的設(shè)計包括蓄電池容量的設(shè)計計算和蓄電池組的串并聯(lián)設(shè)計。首先，給出計算蓄電池容量的基本方法。（1）基本公式第一步，將每天負(fù)載需要的用電量乘以根據(jù)實(shí)際情況確定的自給天數(shù)就可以得到初步的蓄電池容量。第二步，將第一步得到的蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。因為不能讓蓄電池在自給天數(shù)中完全放電，所以需要除以最大放電深度，得到所需要的蓄電池容量。最大放電深度的選擇需要參考光伏系統(tǒng)中選擇使用的蓄電池的性能參數(shù)，可以從蓄電池供應(yīng)商得到詳細(xì)的有關(guān)該蓄電池最大放電深度的資料。通常情況下，如果使用的是深循環(huán)型蓄電池，推薦使用80%放電深度（DOD）；如果使用的是淺循環(huán)蓄電池，推薦選用使用50%D0D。設(shè)計蓄電池容量的基本公式見下：自給天數(shù)X日平均負(fù)載蓄電池容量二最大放電深度這些當(dāng)然都沒有修正，以下為正確計算公式：蓄電池的容量BC計算公式為：BC二AXQLXNLXTO/CCAh（l）式中：A為安全系數(shù)，取1.1?1.4之間；QL為負(fù)載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時數(shù)；NL為最長連續(xù)陰雨天數(shù)；TO為溫度修正系數(shù)，一般在0°C以上取1,—10°C以上取1.1,—10°C以下取1.2；CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池取0.85。下面我們介紹確定蓄電池串并聯(lián)的方法。每個蓄電池都有它的標(biāo)稱電壓。為了達(dá)到負(fù)載工作的標(biāo)稱電壓，我們將蓄電池串聯(lián)起來給負(fù)載供電，需要串聯(lián)的蓄電池的個數(shù)等于負(fù)載的標(biāo)稱電壓除以蓄電池的標(biāo)稱電壓。負(fù)載標(biāo)稱電壓串聯(lián)蓄電池數(shù)二蓄電池標(biāo)稱電壓太陽電池組件設(shè)計的基本思想就是滿足年平均日負(fù)載的用電需求。計算太陽電池組件的基本方法是用負(fù)載平均每天所需要的能量（安時數(shù)）除以一塊太陽電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量（安時數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些組件并聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的電流。將系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓除以太陽電池組件的標(biāo)稱電壓，就可以得到太陽電池組件需要串聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些太陽電池組件串聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的電壓?；居嬎愎饺缦拢翰⒙?lián)的組件數(shù)量=日平均負(fù)載（AH）/組件日輸出（AH）串聯(lián)組件數(shù)量=系統(tǒng)電壓（V）/組件電壓（V）以上都是沒有修正過的公式.以下公式供參考太陽能電池方陣設(shè)計：Ns二UR/Uoc二（Uf+UD+Uc）/Uoc（2）式中：UR為太陽能電池方陣輸出最小電壓；Uoc為太陽能電池組件的最佳工作電壓；Uf為蓄電池浮充電壓；UD為二極管壓降，一般取0.7V；UC為其它因數(shù)引起的壓降。太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np在確定NP之前，我們先確定其相關(guān)量的計算方法。將太陽能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽能日輻射量Ht，轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時數(shù)H（日輻射量參見表1）：H=HtX2.778/lOOOOh（3）式中：2.778/10000（h?m2/kJ）為將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)（1000W/m2）下的平均日輻射時數(shù)的系數(shù)。太陽能電池組件日發(fā)電量QpQp二IocXHXKopXCz（Ah）（4）式中：Ioc為太陽能電池組件最佳工作電流;Kop為斜面修正系數(shù)(參照表1)；Cz為修正系數(shù)，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取0.8。兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)Nw,此數(shù)據(jù)為本設(shè)計之獨(dú)特之處，主要考慮要在此段時間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來，需補(bǔ)充的蓄電池容量Bcb為：Bcb二AXQLXNL(Ah)⑸太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計算方法為：Np=(Bcb+NwXQL)/(QpXNw)(6)式(6)的表達(dá)意為：并聯(lián)的太陽能電池組組數(shù)，在兩組連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)內(nèi)所發(fā)電量，不僅供負(fù)載使用，還需補(bǔ)足蓄電池在最長連續(xù)陰雨天內(nèi)所虧損電量。太陽能電池方陣的功率計算根據(jù)太陽能電池組件的串并聯(lián)數(shù)，即可得出所需太陽能電池方陣的功率P：P二PoXNsXNpW(7)式中：Po為太陽能電池組件的額定功率。一個真正好的設(shè)計人員具體要考慮以下因素：1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？2、系統(tǒng)的負(fù)載功率多大？3、系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交