光伏發(fā)電設(shè)計方案

1、1家用光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方案2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，太陽電池根據(jù)光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生一定的電動勢， 通過組件的 串并聯(lián)形太陽能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。 再通過充放 控制器對蓄電池進(jìn)行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來。 晚上，蓄電池組 為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用，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) 備的過負(fù)載運行及免遭雷擊，維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。從而實現(xiàn)：太陽能一電 能f化學(xué)能f電能的轉(zhuǎn)換，滿足

2、我們的日常生活需求。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堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_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

3、來，至懦要的時候再釋放出來。（四）逆變器：太陽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。3三各參數(shù)計算與設(shè)計1 農(nóng)村一般家庭用電負(fù)荷統(tǒng)計序號負(fù)載名稱規(guī)格描述單位數(shù)量每天工作時間日耗電量1節(jié)能燈20W/220V個55 小時500WH2電視機(jī)150W/220V臺14 小時600WH3洗衣機(jī)300W/220V臺11 小時300WH4冰箱200W/220V臺124 小時1000WH5電飯煲1200W/220V個10.5 小時600WH6總計3000WH度）表 1-1 用

4、電量統(tǒng)計2 根據(jù)表 1-1 設(shè)計蓄電池組(1)蓄電池的先用：能夠和太陽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 內(nèi)目前主要使用鉛酸免維護(hù)蓄電池，因為其固有的“免”維護(hù)特性及對環(huán)境較 少污染的特點，很適合用于性能可靠的太陽能電源系統(tǒng)，特別是無人值守的工 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)能力或低檔場合使用。堿性鎳鎘蓄電池雖然有較好的低溫、過充、過放性 能，但由于其價格較高，僅適用于較為特殊的場合。(1)蓄電池容量計算：蓄電池的容量對保證連續(xù)供電是很重要的。 在一年內(nèi), 方陣發(fā)電量各月份有很

5、大差別。方陣的發(fā)電量在不能滿足用電需要的月份，要 靠蓄電池的電能給以補(bǔ)足；在超過用電需要的月份，是靠蓄電池將多余的電能 儲存起來。所以方陣發(fā)電量的不足和過剩值，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)蓄電池容量計算公式：BC=AXQD NLXTO/ CC (AH)BC=1.2X(3000 - 24)X5X1十 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 0C以上

6、取 1, 10C以上取 1.110C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40.85 。根據(jù)以上計算，需要 4 個 250AH/12V 的電池，兩個串聯(lián)成一組，共兩組。3 太陽能電池方陣設(shè)計（1）太陽能電池組件串聯(lián)數(shù) Ns將太陽能電池組件按一定數(shù)目串聯(lián)起來，就可獲得所需要的工作電壓，但是，太陽能電池組件的串聯(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，充電電流也不會有明顯的增加。因此，只有當(dāng)太陽能電 池組件的串聯(lián)電壓等于合適的浮充電壓時，才能達(dá)到最佳的充電狀態(tài)。計算

7、方法如下：Ns=UR/Uoc=（UfUDUc）/Uoc=（5+0.7+0）/36=1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。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)的電池數(shù)。（2）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。1將太陽能電池方陣安裝地點的太陽能日輻射量Ht，轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時數(shù) Ho 設(shè)地點為成都，則斜面日均輻射量為：10304。H=1030 朶

8、2.778/ 10000h=2.862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)。2太陽能電池組件日發(fā)電量 Qp5Qp=locX HXKopXCz=5.0 X 2.862 X 0.885 X 0.8=10.13(AH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)；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。3兩組最長連續(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)計之獨 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

9、為：Bcb=AXQLXNL=1.2X(3000/24)X5=750(AH) Qp=3000/24=125(AH)4太陽能電池組件并聯(lián)數(shù) Np 的計算方法為：Np=(BcbNwXQL)/(QpXNw)=(750+30X125)/(10.13X30)=14.81上式表達(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。(3) 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=PoXNsXNp=180X1X14=2520W式中：Po 為太陽能電池組件的額定功率。所

10、以，需要 180W/24V 電池板 14 塊。四控制器的安裝目前，家用系統(tǒng)大部分使用 12V、24V 和 48V 的直流太陽能系統(tǒng)，計 算出太陽能板的總電流。公式如下：180W 太陽能板 14 片/48V 控制器=52.5A 電流那么，采用兩個 24V/30A 太陽能充電控制器就可以滿足了。注意事項：如超過 1000W 的系統(tǒng)，盡量采用雙控制器，以便于檢測發(fā) 電狀況和使用維護(hù)。控制器因為太陽能板在發(fā)電時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6逆變器是連接負(fù)載和電池的最后一個關(guān)鍵組件，采用純正弦波逆變器不 會對任何電器電機(jī)的使

11、用壽命造成影響。逆變器的計算公式如下：使用電器的功率之和 X1.25=要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24W/2500W 輸出 220V/20HZ 的逆變器。六 綜合上述計算該家用光伏發(fā)電系統(tǒng)方案及報價如下表:序 號產(chǎn)品名稱描述單位數(shù) 量 單價(元)總價(元)1太陽能電池組 件BSM180-72180w/24v 單晶硅塊141224171362太陽能充電控 制器CM3048(30A/24V)LED顯示臺24008003太陽能逆變器HX4K 24/48/96VDC3000臺2320064004鉛酸免維護(hù)蓄電池塊4150060005其他支架、電線等40006總計34336七方案分析及討論從整套家用獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的大概成本看要3.5 萬元，成本較高按一般農(nóng)村家庭來計算要十年后才能免費用電。對于成本較高的原因分析為以下幾點：1. 系統(tǒng)設(shè)計還不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。我對各部件產(chǎn)品的市場價格及性能不夠了解， 所以在產(chǎn)品采購上的規(guī)劃還不是最優(yōu)化的，從而導(dǎo)致成本較高。2. 從地點選擇上看：我設(shè)計地點在成都，而