光伏電站設計方案和對策

前言太陽能光伏發(fā)電是新能源和可再生能源的重要組成部分，由于它集開發(fā)利用綠色可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境、改善人民生活條件于一體，被認為是當今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術，因而越來越受到人們的青睞。隨著世界光伏市場需求持續(xù)高速增長、我國《可再生能源法》的頒布實施以及我國光伏企業(yè)在國際光伏市場上舉足輕重的良好表現(xiàn)，我國光伏技術應用呈現(xiàn)了前所未有的快速增長的態(tài)勢并表現(xiàn)出強大的生命力。它的廣泛應用是保護生態(tài)環(huán)境、走經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必由之路。太陽能發(fā)電的利用通常有兩種方式，一種是將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的電力輸送到電網(wǎng)中供給其他負載使用，而在需要用電的時候則從電網(wǎng)中獲取電能，稱謂并網(wǎng)發(fā)電方式。另一種是依靠蓄電池來進行能量存儲的所謂獨立發(fā)電方式，它主要用于因架設線路困難市電無法到達的場合，應用十分廣泛。1.項目概況1.1項目背景及意義本項目擬先設計一個獨立系統(tǒng)，安裝在客戶工廠的屋頂上，用于演示光伏陣列采取跟蹤模式和固定模式時發(fā)電的情況，待客戶參考后再設計一套發(fā)電量更大的系統(tǒng)，向工廠提供生產(chǎn)生活用電。本系統(tǒng)建成后將為客戶產(chǎn)品做出很好的宣傳，系統(tǒng)會直觀的顯示采用跟蹤系統(tǒng)后發(fā)電總量的提升情況。1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求因本系統(tǒng)僅是一個參考項目，所以這里就只設計一個2.88kWp的小型系統(tǒng)，平均每天發(fā)電5.5kWh,可供一個1kW的負載工作5.5小時。2.系統(tǒng)方案2.1現(xiàn)場資源和環(huán)境條件江陰市位于北緯31°40’34”至31°57’36”，東經(jīng)119°至120°34’30”。氣候為亞熱帶北緯濕潤季風區(qū)，冬季干冷多晴，夏季濕熱雷雨。年降水量1041.6毫米，年平均氣溫15.2℃。具有氣候溫和、雨量充沛、四季分明等特點。其中4月-10月平均溫度在10℃以上，最冷為1月份，平均溫度2.5℃；最熱月7月份，平均溫度27.6℃。NatureResources:Dailysolarradiation-horizontalAirtemperaturehumidityRelativeAtmosphericWindEarthtemperatureMonthpressurespeedkWh/m2/d2.69°C%kPam/s°CJanuaryFebruaryMarchApril3.95.476.50%75.30%75.50%76.20%78.70%83.40%86.20%86.50%82.60%77.90%102.3102.2101.8101.2100.8100.3100.1100.3100.9101.64.24.23.93.73.33.43.53.43.53.53.65.53.149.13.339.614.719.222.926.125.622.1174.2515.419.923.626.926.322.417.2May4.78June4.58July5.05AugustSeptemberOctober4.713.993.4NovemberDecember11.6676.70%76.50%2.812.68102.1102.43.8411.55.7Annual15.379.30%3.78101.33.715.62.2光伏系統(tǒng)方案的確定本項目采用獨立型光伏系統(tǒng)方案。系統(tǒng)由電池組件PV陣列，充電控制器、逆變器、蓄電池等部件組成。(原理圖如下:)獨立系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)由太陽電池組件，跟蹤控制系統(tǒng)，控制器，逆變器，蓄電池等部分組成。太陽電池組件在太陽光的照射下產(chǎn)生直流電流；而充電控制器則協(xié)調(diào)太陽能電池板、蓄電池和負載的工作,具有自動防止太陽能光伏系統(tǒng)的儲能蓄電池過充電和過放電的功能。蓄電池在系統(tǒng)中的作用就是存儲能量，還能對系統(tǒng)起著調(diào)節(jié)電量、穩(wěn)定輸出的作用。逆變器的作用是將蓄電池的直流電轉變?yōu)檫m合負載使用的正弦波交流電，逆變器輸出的交流電能進入配電柜；在配電柜內(nèi)裝有用于輸出控制、過流保護、防雷保護等器件。2.3計算機仿真2.3.1太陽能資源2.3.2能源模型2.4系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖2.5配置方案太陽能組件功率160W（43.7V,5.1A）數(shù)量18片連接方式2串9并充電電壓控制器48V最大電流數(shù)量50A1說明無規(guī)格48V，3KW，輸出電壓：220VAC，50HZ逆變器蓄電池數(shù)量1規(guī)格400AH，2V數(shù)量（節(jié)）連接方式2424串附注年供應電量預計3642kWh1.本系統(tǒng)共使用了18塊電池組件，組件每2塊為一串，在接線盒里9串并聯(lián)后輸出。占地面積約22m2。2.充電控制器選用48V50A的直流控制器，它是是具有自動防止太陽能光伏系統(tǒng)的儲能蓄電池過充電和過放電的設備，由它協(xié)調(diào)太陽能電池板、蓄電池和負載的工作。在系統(tǒng)運行時，它能對蓄電池的荷電狀況和環(huán)境溫度自動、連續(xù)地進行監(jiān)測，按照用戶設置的參數(shù)對其充、放電過程進行控制，起到有效管理光伏系統(tǒng)能量、保護蓄電池及保證整個光伏系統(tǒng)正常工作的作用。3.逆變器選用的規(guī)格為48V，3KVA，輸出電壓：220VAC，它的作用是將蓄電池的直流電壓轉變?yōu)檫m合負載使用的正弦波交流電壓。在本系統(tǒng)中采用的正弦波逆變器具有波形失真小、保護功能全、轉換效率高、可靠性高的特點。4.蓄電池在系統(tǒng)中的作用就是存儲能量。由于系統(tǒng)采用48V電壓，蓄電池組由24節(jié)2V800Ah的蓄電池串聯(lián)而成。太陽能電池將太陽輻射能轉換為直流電能，通過蓄電池將直流電能轉換為化學能儲存起來。另外它還能對系統(tǒng)起著調(diào)節(jié)電量、穩(wěn)定輸出的作用。全部蓄電池置于兩排雙層電池架上。電池架上裝有輸出控制開關，可方便地進行投入和切除。2.6系統(tǒng)主要設備2.6.1電池組件本系統(tǒng)擬采用江蘇林洋新能源有限公司生產(chǎn)的SF-160單晶硅電池組件。江蘇林洋新能源有限公司是一家集晶體硅太陽能電池和組件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務為一體并在美國成功上市的國際性公司。公司采用世界上最先進的電池片和組件生產(chǎn)設備加之完善的質(zhì)量管理體系，從而保證了完美的產(chǎn)品品質(zhì)。產(chǎn)品通過了IEC61215、TUV、和UL國際認證，在國內(nèi)享有盛譽。該太陽能電池片轉換效率高，表面玻璃為高透光低鐵鋼化玻璃，邊框材料為輕質(zhì)電鍍鋁合金。SF-160單晶硅電池組件性能SF-160單晶硅太陽能電池的機械特性。圖2SF-160單晶硅太陽能電池的I-V特性2.6.2充電控制器光伏控制器性能、參數(shù)額定電壓(V)額定電流Ip(A)最大太陽能電池組件功48503率(kWp)太陽能電池組數(shù)N≤6每路太陽能電池電流Ib(A)Ib=Ip/N環(huán)境溫度電壓降落蓄電池與負載之間(V)機械尺寸－20℃～＋50℃太陽能電池與蓄電池之間(V)0.10.7深×寬×高(mm)IP20421*488*177防護等級海拔高度≤5500性能特點：1)微電腦芯片控制充放電各參數(shù)點、溫度補嘗系數(shù)可編程任意設定，可適應不同場合的特殊要求；2)LCD液晶模塊點陣顯示，中英文操作菜單，用戶可根據(jù)需要選擇；