1、光伏系统设计2目录一：设计背景及意义二：基本原理 三：发电系统设计（1）资源条件（2）用户用电需求（3）蓄电池(组)的选型与容积计算（4）太阳电池方阵功率的设计及计算（5）控制器选择（6）逆变器的功率选择（7）太阳电池方阵的计算（8）太阳电池方阵的安装角度计算四：总结五：参考文献3一：设计背景及意义一：设计背景及意义 随着全球经济的迅猛发展，能源危机已经成为世界各国的共同问题。与此同时，环境污染和生态失衡等问题也成为经济发展的绊脚石。在此背景下，太阳能作为一种清洁的可再生能源引起了世界各国的关注。光伏发电是太阳能直接应用的一种重要方式，已成为太阳能利用的重点领域。 农村房屋中使用光伏发电系统的
2、前景更好，由此我们结合光伏发电技术的发展和应用，给出了系统设计方法，包括蓄电池容量的计算与选型、太阳电池板的设计、控制器和逆变器的选择、太阳电池方阵的计算和布置等。4二：小型光伏发电系统的基本原理二：小型光伏发电系统的基本原理 本设计项目是独立型光伏发电系统，图1为其工作原理示意图。光伏发电的核心部件是太阳电池方阵，它将太阳光的光能直接转化成电能，并通过控制器把太阳电池产生的电能存储于蓄电池中。当负载用电时，蓄电池中的电能通过控制器合理地分配到各个负载上。该系统主要结构由太阳电池方阵、太阳能控制器、蓄电池(组)、逆变器以及一些测试、监控、防护等附属设施构成。5(1) 太阳电池方阵将太阳辐射能转
3、换为电能，是光伏发电系统的核心部分。(2) 太阳能控制器不但控制整个系统的工作状态，还能对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。(3) 在有光照时，蓄电池将太阳电池方阵所发出的电能储存起来，到用户需要时再释放出。(4) 逆变器把太阳电池方阵或蓄电池输出的直流电转换成交流电供应给交流负载或者电网使用的设备。(5) 光伏发电系统附属设施包括直流配线系统、交流配线系统、运行监控和检测系统、防雷和接地系统等。6三：家用小型光伏发电系统设计三：家用小型光伏发电系统设计 徐州市位于江苏西北部，地理坐标为北纬34i15、东经11711，年平均日照时间2500h，接收太阳辐射量为13931625 kWh/(
4、m2a)，该地区的平均峰值日照时数为4 h。系统要求：蓄能天数为3d，蓄电池放电深度50%，转换效率85%，线损5% 。7用户负载分别为：彩色电视机、节能灯、电扇、水泵、冰箱8铅酸蓄电池的技术成熟程度和性价比最高。因此，设计考虑采用铅酸蓄电池。蓄电池的容积是根据系统日用电量、蓄能天数及蓄电池放电的深度(DOD)来确定的，其计算公式为3： (1)式中：L 为系统日耗电量，Wh；D 为估计最多无风、无光照的天数，或要求的蓄能天数；DOD为蓄电池的最大放电深度，为50%80%；E1为系统能量转换率，为80%90%，E2为电力传输损失。本次设计中：L=4970Wh，DOD=50%，E1=80%，E2=
5、5%。则由式(1)可计算出C=39236.8Wh。选择12V 标称电压铅酸蓄电池单体，串联成48V 电池蓄电池组。根据电池组容量安时数等于所需瓦时除以电池组电压，得电池组的容量为C=C/U=39236.8/48=817Ah (2)由计算可得电池组总容量为817Ah，由36块100Ah/12V蓄电池先四四串联再并联组成此蓄电池组。（3）蓄电池(组)的选型与容积计算 常用的蓄电池是典型的电化学电池，它把化学反应中氧化还原所释放出来的能量直接转变为直流电能，供负载使用。910（4）：太阳电池方阵功率的设计及计算 由于系统日耗电L 为4970 Wh，根据当地平均峰值日照时数为T=4h，可得出太阳电池方
6、阵需要的时均总功率P=L/T=4970/4 =1242.5W (3)太阳电池的光电转换效率为90%，控制器和逆变器的转换效率为75%，则太阳电池方阵的功率为：P方阵=P总/(0.90.75)=1242.5/(0.90.75)=1841WI 方阵=P方阵/U=1841/48=38.35 A (5)11（5）控制器选择由于控制器与蓄电池采用串联，依据式(5)的I 方阵=P方阵/U=1841/48=38.35 A的计算结果，选择48V/40A的控制器，型号为TS48V（6）根据实际的负载实况，其负载总功率为：P负载= 1012+40+200+100+2200=860W (6)由于负载的总功率大于逆变
7、器总功率的80%时，逆变器会发热过度，从而减少逆变器的使用寿命，所以选择逆变器时需要考虑其损耗率。逆变器的功率计算为：P逆=P负/80%=860/80%=1075W 因此本设计选用1200W的逆变器最为合适，型号为SMS1200-362。12（7）太阳电池方阵的计算根据式(4)计算得到太阳电池方阵的功率为1841W，本设计选择总功率为1900W的太阳电池方阵，该方阵由19 块100WpHYT100D-24 型单晶硅太阳电池标准组件构成，单晶硅太阳电池组件规格尺寸为1000mm750mm，则太阳电池方阵占用面积为S=190.75=14.25m2（8）太阳电池方阵的安装角度计算根据太阳能光伏发电系
8、统设计施工与维护可知，当纬度为2640时，倾斜角等于纬度加上510。根据徐州市当地纬度进行粗略计算安装，计算如下：Q倾= 341548.37 + 8= 421548.37 依据以上计算可得太阳电池方阵安装的倾斜角度为421548.37。在不降低太阳电池方阵发电效率的基础上，本设计选择方便安装的43倾斜角。13四：总结(1) 通过对系统的容量设计，得出了蓄电池组容量为817Ah，蓄电池组由36 块100Ah/12V蓄电池先四四串联再并联组成。(2) 计算出太阳电池方阵功率为 1841W。(3) 确定太阳电池方阵选用19块HYT100D-24型单晶硅太阳电池标准组件，占用面积为14.25m2，方阵安装倾斜角为43。 随着经济的发展和世界各国对“低碳经济”的重视，太阳能发电系统必将在提高能源效率、改善环境，促进经济社会全面协调可持续发展等方面起到积极的推动作用。14五：参考文献五：参考文献1 李钟实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护M.北京：人民邮电出版社，2010.2 潘柏英.太阳能光伏发电系统的设计J.湖南师范学院学报,2008, 30(2):45 483 冯垛生, 王飞.太阳能光伏发电技术M.北京：人民邮电出版社, 2011.4 JGJ26 1995,民用建筑节能设计标准S.
