光伏發(fā)電設(shè)計(jì)方案

1、家用光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案家用離式光伏發(fā)電系統(tǒng)原理及系統(tǒng)組成在光照條件下，太陽(yáng)電池根據(jù)光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)， 通過(guò)組件的 串并聯(lián)形太陽(yáng)能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。 再通過(guò)充放 控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能貯存起來(lái)。 晚上，蓄電池組 為逆變器提供輸入電，通過(guò)逆變器的作用，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，輸送到配電 柜，由配電柜的切換作用進(jìn)行供電。 蓄電池組的放電情況由控制器進(jìn)行控制， 保 證蓄電池的正常使用。光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護(hù)和防雷裝置， 以保護(hù)系統(tǒng)設(shè) 備的過(guò)負(fù)載運(yùn)行及免遭雷擊，維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。從而實(shí)現(xiàn)：太陽(yáng)能一電 能f化學(xué)能f電能的轉(zhuǎn)換，滿足我

2、們的日常生活需求。圖1-1家用光伏發(fā)電系統(tǒng)二各部分的作用為：（一）太陽(yáng)能電池板：太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分， 也是太陽(yáng) 能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往 蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。（二）太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì) 蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)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堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器 的可選項(xiàng)；（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(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，至懦

3、要的時(shí)候再釋放出來(lái)。（四）逆變器：太陽(yáng)能的直接輸出一般都是 12VDC24VDC48VDC為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽(yáng)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。三各參數(shù)計(jì)算與設(shè)計(jì)1農(nóng)村一般家庭用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)序號(hào)負(fù)載名稱規(guī)格描述單位數(shù)量每天工作時(shí)間日耗電量1節(jié)能燈20W/220V個(gè)55小時(shí)500WH2電視機(jī)150W/220V臺(tái)14小時(shí)600WH3洗衣機(jī)300W/220V臺(tái)11小時(shí)300WH4冰箱200W/220V臺(tái)124小時(shí)1000WH5電飯煲1200W/220V個(gè)10.5小時(shí)600WH6總計(jì)3000WH 度）表1-1 用電量統(tǒng)計(jì)2根據(jù)表1-1設(shè)計(jì)蓄電

4、池組(1) 蓄電池的先用：能夠和太陽(yáng)能電池配套使用的蓄電池種類很多，目前 廣泛采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、 普通鉛酸蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池三種。 國(guó) 內(nèi)目前主要使用鉛酸免維護(hù)蓄電池，因?yàn)槠涔逃械摹懊狻本S護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較 少污染的特點(diǎn)，很適合用于性能可靠的太陽(yáng)能電源系統(tǒng)，特別是無(wú)人值守的工 作站。普通鉛酸蓄電池由于需要經(jīng)常維護(hù)及其環(huán)境污染較大，所以主要適于有維護(hù)能力或低檔場(chǎng)合使用。堿性鎳鎘蓄電池雖然有較好的低溫、過(guò)充、過(guò)放性 能，但由于其價(jià)格較高，僅適用于較為特殊的場(chǎng)合。(1)蓄電池容量計(jì)算：蓄電池的容量對(duì)保證連續(xù)供電是很重要的。 在一年內(nèi), 方陣發(fā)電量各月份有很大差別。方陣的發(fā)電量在不能滿足用電

5、需要的月份，要 靠蓄電池的電能給以補(bǔ)足；在超過(guò)用電需要的月份，是靠蓄電池將多余的電能 儲(chǔ)存起來(lái)。所以方陣發(fā)電量的不足和過(guò)剩值，是確定蓄電池容量的依據(jù)之一。 同樣，連續(xù)陰雨天期間的負(fù)載用電也必須從蓄電池取得。所以，這期間的耗電 量也是確定蓄電池容量的因素之一。根據(jù)蓄電池容量計(jì)算公式：BC=AX QD NLX TO/ CC (AH)BC=1.2 X (3000 - 24) X 5X 1十 0.75=1000(AH)注式中：A為安全系數(shù)，取1.11.4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(shí)數(shù);NL為最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)；TO為溫度修正系數(shù)，一般在0C以上取1, 10C以上取1.110C以

6、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 。根據(jù)以上計(jì)算，需要4個(gè)250AH/12V的電池，兩個(gè)串聯(lián)成一組，共兩組。3 太陽(yáng)能電池方陣設(shè)計(jì)（1）太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)數(shù) Ns將太陽(yáng)能電池組件按一定數(shù)目串聯(lián)起來(lái)，就可獲得所需要的工作電壓， 但是，太陽(yáng)能電池組件的串聯(lián)數(shù)必須適當(dāng)。串聯(lián)數(shù)太少，串聯(lián)電壓低于蓄 電池浮充電壓，方陣就不能對(duì)蓄電池充電。如果串聯(lián)數(shù)太多使輸出電壓遠(yuǎn) 高于浮充電壓時(shí)，充電電流也不會(huì)有明顯的增加。因此，只有當(dāng)太陽(yáng)能電 池組件的串聯(lián)電壓等于合適的浮充電壓時(shí)，才能達(dá)到最佳的充電狀態(tài)。計(jì)算方法如下：Ns=UR/Uoc=（UfUDUc）/Uoc=

7、（5+0.7+0）/36=1式中：UR為太陽(yáng)能電池方陣輸出最小電壓；Uoc為太陽(yáng)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。蓄電池的浮充電壓和所選的蓄電池參數(shù)有關(guān)，應(yīng)等于在最低溫度下所選蓄 電池單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池?cái)?shù)。（2）太陽(yáng)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(jì)算方法。 將太陽(yáng)能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽(yáng)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(shí)數(shù)Ho設(shè)地點(diǎn)為成都，則斜面日均輻射量為：10304。H=1030朶 2.778/ 10000h=2.862式中：2.778/10000（h m2

8、/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(shí)數(shù)的系數(shù)。 太陽(yáng)能電池組件日發(fā)電量 QpQp=locX HX KopX Cz=5.0 X 2.862 X 0.885 X 0.8=10.13 (AH式中： Ioc 為太陽(yáng)能電池組件最佳工作電流；Kop為斜面修正系數(shù)；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(zhǎng)連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù) NW=3，0 此數(shù)據(jù)為本設(shè)計(jì)之獨(dú) 特之處，主要考慮要在此段時(shí)間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來(lái)，需補(bǔ)充 的蓄電池容量 Bcb 為：Bcb=AXQLXNL=1.2X(3000/24)X 5=750(AH)

9、 Qp=3000/24=125(AH) 太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計(jì)算方法為：Np= (BcbNwX QL) /(QpXNw) =(750+30X125)/(10.13 X 30)=14.81上式表達(dá)意為：并聯(lián)的太陽(yáng)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(zhǎng)連續(xù)陰雨天內(nèi)所虧損電量。(3) 太陽(yáng)能電池方陣的功率計(jì)算根據(jù)太陽(yáng)能電池組件的串并聯(lián)數(shù)， 即可得出所需太陽(yáng)能電池方陣的功率 P：P=PoX NsX Np=180X 1 X 14=2520W式中：Po為太陽(yáng)能電池組件的額定功率。所以，需要180W/24V電池板14塊。四 控制器的安裝目前

10、，家用系統(tǒng)大部分使用 12V、 24V 和 48V 的直流太陽(yáng)能系統(tǒng)，計(jì) 算出太陽(yáng)能板的總電流。公式如下：180W太陽(yáng)能板14片/48V控制器=52.5A電流那么，采用兩個(gè) 24V/30A 太陽(yáng)能充電控制器就可以滿足了。注意事項(xiàng)：如超過(guò) 1000W 的系統(tǒng)，盡量采用雙控制器，以便于檢測(cè)發(fā) 電狀況和使用維護(hù)。 控制器因?yàn)樘?yáng)能板在發(fā)電時(shí)候并不是始終處于最大電 壓和電流，所以在選控制器是可以按 40%50% 的電流，就可以滿足了。五 逆變器的安裝逆變器是連接負(fù)載和電池的最后一個(gè)關(guān)鍵組件，采用純正弦波逆變器不 會(huì)對(duì)任何電器電機(jī)的使用壽命造成影響。逆變器的計(jì)算公式如下：使用電器的功率之和X1.25=要

11、使用的逆變器容量逆變器容量=(100+150+300+200+1200 ) X.25=2437.5 (W) 因此，需要一個(gè)24W/2500W 輸出220V/20HZ的逆變器。六 綜合上述計(jì)算該家用光伏發(fā)電系統(tǒng)方案及報(bào)價(jià)如下表:序 號(hào)產(chǎn)品名稱描述單 位數(shù) 量單價(jià)(元)總價(jià)(元)1太陽(yáng)能電池組 件BSM180-72180w/24v 單晶硅塊141224171362太陽(yáng)能充電控 制器CM3048(30A/24V)LED顯示臺(tái)24008003太陽(yáng)能逆變器HX4K 24/48/96V DC 3000臺(tái)2320064004鉛酸免維護(hù)蓄電池塊4150060005其他支架、電線等40006總計(jì)34336七方案分析及討論從整套家用獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的大概成本看要3.5萬(wàn)元，成本較高按一般農(nóng)村家庭來(lái)計(jì)算要十年后才能免費(fèi)用電。對(duì)于成本較高的原因分析為以下幾點(diǎn)：1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)還不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。我對(duì)各部件產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格及性能不夠了解， 所以在產(chǎn)品采購(gòu)上的規(guī)劃還不是最優(yōu)化的，從而導(dǎo)致成本較高。2. 從地點(diǎn)選擇上看：我設(shè)計(jì)地點(diǎn)在成都，而成