家用小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計

江西太陽能科技職業(yè)學院2014屆?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計） 江西太陽能科技職業(yè)學院2014屆?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計）1?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計）題目：家用小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計系（部）光伏發(fā)電及應用專業(yè)光伏發(fā)電及應用學號201111120****姓名王*指導教師龔**2013年10月6日摘要太陽能是最普遍的自然資源，也是取之不盡的可再生能源。為解決邊遠的農(nóng)牧地區(qū)、偏僻的山區(qū)、孤立的島嶼等地方人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)用電的需要，改善人們的生活水平，進行了家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)當?shù)氐臍庀?、環(huán)境狀況及具體用電情況，給出了系統(tǒng)的設(shè)計方法及施工要求，包括蓄電池容量的計算、控制器的選擇、逆變器功率的選擇、太陽能電池組件的選擇和布置等。安裝運行以來，系統(tǒng)工作穩(wěn)定正常，驗證了設(shè)計的正確性。關(guān)鍵詞：太陽能光伏發(fā)電；太陽能電池組件；系統(tǒng)設(shè)計。Abstract:Solarenergyisthemostcommonformofnaturalresources,itisalsotheinexhaustiblerenewableenergy.Aimingatsolvingthepeople'sdailylifeandproductionelectricityneedsinremotefarming,mountainandislands,ahomeusesolarphotovoltaicgenerationsystemwasdesigned.Accordingtolocalweather,environmentalconditionsandspecificcasewithelectricity,thedesignmethodandconstructionrequirementweredeveloped,includingthecalculationofthebatterycapacity,theselectionofthecontroller,thechoiceofinverterpower,theselectionandlayoutofthesolarcellmodules,etc..Theresultsindicatethatthesystemrunsstabilityandnormal，theaccuracyofthede-signisverified．Keywords：solarphotovoltaicgeneration；solarcellmodule；systemdesign.

目錄1引言11.1太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的背景11.2太陽能光伏發(fā)電應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12太陽能電池基礎(chǔ)32.1PN結(jié)的形成過程32.2光生伏打效應及產(chǎn)生條件32.3太陽能電池的工作原理32.4太陽能電池的主要參數(shù)32.5太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43太陽能電池組件53.1組件構(gòu)成53.2太陽能電池組件生產(chǎn)工藝流程63.3工藝簡介73.4性能參數(shù)83.5測試條件83.6測試參數(shù)94家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計104.1客戶用電需求104.2蓄電池組的容積計算104.3控制器的工作原理及選擇104.4逆變器的工作原理及選擇124.5太陽能電池方陣的計算134.6太陽能電池方陣的安裝角度計算144.7太陽能電池方陣的基礎(chǔ)穩(wěn)定性分析145結(jié)束語15參考文獻16致謝17引言1.1太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的背景化石能源儲量的有限性是發(fā)展可再生能源的主要因素之一。根據(jù)世界能源權(quán)威機構(gòu)的分析，按照目前已經(jīng)探明的化石能源儲量以及開采速度來計算，全球石油剩余可采年限僅有41年，其年占世界能源總消耗量的40.5%，國內(nèi)剩余可開采年限為15年；天然氣剩余可采年限61.9年，其年占世界能源總消耗量的24.1%，國內(nèi)剩余開采年限30年；煤炭剩余可開采年限230年，其年占世界能源總消耗量的25.2%，國內(nèi)剩余開采年限81年；鈾剩余開采年限71年，其年占世界能源總消耗量的7.6%，國內(nèi)剩余開采年限為50年。全球化石能源的大量開采是造成生態(tài)破壞的主要原因之一，而化石能源的大量使用則是造成全球環(huán)境污染的主要原因，相關(guān)研究表明，大面積使用太陽能光伏發(fā)電電能，能有效減少二氧化碳的排放，減少溫室效應，改變地球氣候。從長遠來看，太陽能官府發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要地位，不但要代替部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。根據(jù)歐洲JRC的預測，到2030年可再生能源占總能源機構(gòu)中占到30%以上，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應中達到10%上；2040年可再生能源占總能源耗50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀末可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占到80%以上，太陽能發(fā)電占到60%，顯示出重要戰(zhàn)略地位。1.2太陽能光伏發(fā)電應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢太陽能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)稱為太陽能光伏發(fā)電技術(shù)（簡稱PV技術(shù)）。太陽能光伏發(fā)電不僅可以部分替代石化燃料發(fā)電，而且可以減少CO2和有害氣體的排放，防止地球環(huán)境惡化，因此發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球各國解決能源與經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護之間矛盾的最佳途徑之一。目前發(fā)達國家如美國、德國、日本的光伏發(fā)電應用領(lǐng)域從航天、國防、工業(yè)轉(zhuǎn)向了民用。德國的“百萬屋頂計劃”使許多家庭不僅利用太陽能光伏發(fā)電解決了自家供電，而且這些家庭還辦成了一所所私人的“小型電站”，能夠源源不斷地向公用電網(wǎng)輸送電能［2］。光伏產(chǎn)業(yè)是一種利用太陽能電池直接把光能轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)保型新能源產(chǎn)業(yè)，由于從太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換裝置是利用半導體器件的“光生伏打效應”原理進行轉(zhuǎn)換的，因此把太陽能發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成鏈條關(guān)系的產(chǎn)業(yè)稱為光伏效應。光伏產(chǎn)業(yè)的鏈條包括硅礦、硅礦石、工業(yè)硅、多晶硅，單晶硅、硅圓或多晶硅切片、太陽能電池片、組件、發(fā)電系統(tǒng)。工業(yè)硅的純度一般為98%~99.999%。與其他常規(guī)能源相比，光伏發(fā)電具有明顯的優(yōu)勢：一是高度的清潔性，發(fā)電過程中無損耗、無廢物、廢氣、噪聲、毒害、污染，不會導致溫室效應。二是絕對安全。利用太陽能發(fā)電，對人、動植物無任何損害。三是普遍的實用性，不需開采運輸使用方便。凡是有光照射的地方，就能實現(xiàn)光伏發(fā)電，可廣泛用于通信、交通、海事、軍事等各個領(lǐng)域。上至航天器，下至家用電器。大到兆級電站，小到玩具，都能運行光伏發(fā)電。四是能源充足。近幾年，我國光伏行業(yè)發(fā)展也非常迅速。政府對光伏發(fā)電較為重視，國家發(fā)改委實施“送電到鄉(xiāng)”、“光明工程”等項目，地方政府陸續(xù)啟動光伏照明項目工程。與此同時，偏遠地區(qū)消費者逐漸認可光伏產(chǎn)品，越來越多的居民開始使用家用太陽能電源等產(chǎn)品。光伏應用市場發(fā)展較為迅速。但目前我國的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與國外相比還有很大差距，主要表現(xiàn)為生產(chǎn)規(guī)模小、技術(shù)水平較低、電池效率低、成本高。因此我國還必須不斷改進技術(shù)，擴大生產(chǎn)規(guī)模，使我國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)更上新臺階［3-4］。正因如此，加上由于傳統(tǒng)的石化能源是不可再生資源，越來越近枯竭。世界各國越來越達成必須加快發(fā)展的替代能源的共識。從而加大了政策扶持力度，世界光伏產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展是勢頭！光伏產(chǎn)品正在向大批量生產(chǎn)和規(guī)?；瘧冒l(fā)展！2太陽能電池基礎(chǔ)2.1PN結(jié)的形成過程P型半導體和N型半導體結(jié)合形成PN結(jié)，在載流子的擴散作用下，N區(qū)留下不可移動的正電中心，P區(qū)留下不可移動的負電中心。形成由N區(qū)指向P區(qū)得分內(nèi)建電場E。內(nèi)建電場又會導致載流子的反向漂移，隨著內(nèi)建電場的增強，載流子的漂移運動增強。直到擴散的趨勢和漂移的趨勢可以相抗衡，載流子不再移動，空間電荷區(qū)保持一定的范圍，PN結(jié)處于熱平衡狀態(tài)。2.2光生伏打效應及產(chǎn)生的條件（1）光生伏打效應即光生電動勢產(chǎn)生的過程：電池的PN結(jié)達到熱平衡之后，在陽光的照射下，產(chǎn)生非平衡載流子。在內(nèi)建電場的作用下，N區(qū)的少數(shù)非平衡載流子空穴向P區(qū)移動，P區(qū)的少數(shù)非平衡載流子電子向N區(qū)移動。結(jié)果使P區(qū)電動勢升高，N區(qū)電動勢降低，形成P區(qū)指向N區(qū)的光生電動勢。即PN結(jié)的光生伏打效應。（2）光生伏打效應產(chǎn)生的條件：A.在光照條件下，只要具有足夠的能量入射光子進入在P-N結(jié)區(qū)附近才能產(chǎn)生電子-空穴對。B.P-N結(jié)內(nèi)建電場的分離作用，使N區(qū)空穴向P區(qū)移動，P區(qū)的電子向N區(qū)移動。C.電池材料具有太陽光譜響應電勢能。2.3太陽能電池的工作原理太陽電池是一個能量轉(zhuǎn)換的器件。太陽能電池是利用半導體光生伏打效應的半導體器件。太陽電池工作時必須具備以下條件：首先，必須有光的照射，可以是單色光、太陽光或模擬太陽光等；其次，光子注入到半導體內(nèi)后，激發(fā)出電子-空穴對，這些電子和空穴應該有足夠長的壽命，在分離之前不會復合消失；第三，必須有一個靜電場，電子-空穴在靜電場的作用下分離，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊；第四，被分離的電子、空穴由電極收集，輸出到太陽能電池外，形成電流。2.4太陽能電池的主要參數(shù)a.最大電流：短路電流b.最大電壓：開路電壓c.最大功率：d.填充因子FF:太陽能電池最大功率與最大電流和最大電壓之積的比e.轉(zhuǎn)換效率：2.5太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光伏組件半導體材料的“光伏”效應，將太陽光的輻射直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型的發(fā)電系統(tǒng)。它的規(guī)?？纱罂尚?，在發(fā)電過程中不會排放污染物質(zhì)，具有安裝方便，沒有噪音，整個壽命期間幾乎無需維護等優(yōu)點。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為兩大類，一類是太陽能光伏發(fā)電獨立系統(tǒng)，另一類是太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)。太陽能光伏發(fā)電獨立系統(tǒng)主要包括太陽能電池組件、控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等部分，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。逆變器交流負載逆變器交流負載蓄電池組控制器太陽能電池組件直流負載圖1太陽能光伏發(fā)電獨立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本研究設(shè)計的家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為獨立發(fā)電系統(tǒng)，而家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般安裝在比較偏遠或偏僻的地區(qū)使用。因此在設(shè)計過程中應充分考慮實際情況，一般應遵循經(jīng)濟適用原則，可靠性高、牢固耐用、容易維護、充分考慮地理、氣候環(huán)境的影響［5-7］。3太陽能電池組件3.1組件構(gòu)成a.鋼化玻璃低鐵鋼化玻璃（又稱白玻璃），常見厚度在3.2毫米左右，在太陽電池光譜響應的波長范圍內(nèi)（320-1100NM）透光率達90%以上，對于大于1200NM的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時耐紫外光線的輻照，透光率不下降。鋼化性能符合國標GB9963-88或者封裝后的組件抗沖擊性能達到國標GB9535-88地面用硅太陽能電池環(huán)境試驗方法中規(guī)定的性能指標。b.EVAEVA是一種熱融膠粘劑，厚度在0.4毫米-0.6毫米之間，表面平整，厚度均勻，內(nèi)含交聯(lián)劑。常溫下無黏性且具抗黏性，經(jīng)過一定調(diào)價熱壓便發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化，并變的完全透明。固化后的EVA能承受大氣變化且具有彈性，它將電池片“上蓋下墊”，將其包封，并和上層保護材料-玻璃，下層保護材料背板（TPT，BBF等），利用真空層壓技術(shù)合為一體。另一方面，它和玻璃粘和后能提高玻璃的透光率，起著增透的作用，并對太陽能電池板的輸出有增益作用。c.太陽能電池片太陽能電池片是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，尺寸一般為125*125或156*156。太陽能電池片的工作電壓約為0.5V，，一般不能單獨作為電源使用。將太陽能電池片進行串并聯(lián)封裝后，就成為太陽能電池板，其功率一般為幾瓦到幾十瓦，一百瓦到兩百瓦以上，可以單獨作為電源使用。d.背板背板就是電池板背面的保護材料，一般有TPT，BBF，DNP等等。這些保護材料具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力，絕緣能力并且可以和EVA良好粘接。太陽電池的背面覆蓋物-氟塑料膜為白色，對陽光起反射作用，因此對電池板的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可以降低電池板的工作溫度，也有利于電池板的效率。當然，氟塑料膜首先具有太陽電池封裝所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。e.接線盒接線盒一般由ABS制成，并加有防老化和抗紫外輻射劑，能確保電池版納在室外使用25年以上不出現(xiàn)老化破裂現(xiàn)象。接線柱由外鍍鎳層的高導電解銅制成，可以確保電氣導通及電氣連接的可靠。接線盒用硅膠粘接在背板表面。f.鋁合金邊框邊框采用硬制鋁合金制成，表面氧化層厚度大于10微米，可以保證在室外環(huán)境長達25年以上的使用，不會被腐蝕，牢固耐用。太陽能電池板組件常用規(guī)格與功率1~200W每次提高功率最小可以以1W為參數(shù)。下表參數(shù)可以做參考RatedPower[Pmax]10WRatedPower[Pmax]±5%NominalVoltage18VDesignLife25years3.2太陽能電池組件生產(chǎn)工藝流程工藝流程：1、電池檢測——2、正面焊接—檢驗—3、背面串接—檢驗—4、敷設(shè)（玻璃清洗、材料切割、玻璃預處理、敷設(shè)）——5、層壓——6、去毛邊（去邊、清洗）——7、裝邊框（涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠）——8、焊接接線盒——9、高壓測試——10、組件測試—外觀檢驗—11、包裝入庫；3.3工藝簡介電池測試：由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。

2、正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的熱效應）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連。(我們公司采用的是手工焊接)

3、背面串接：背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個組件串，我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有36個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應，槽的位置已經(jīng)設(shè)計好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次將36片串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線。

4、層壓敷設(shè)：背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板）。

5、組件層壓：將敷設(shè)好的電池放入層壓機內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時，層壓循環(huán)時間約為25分鐘。固化溫度為150℃。

6、修邊：層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應將其切除。

7、裝框：類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。

8、焊接接線盒：在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。

9、高壓測試：高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。

10、組件測試：測試的目的是對電池的輸出功率進行標定，測試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級3.4性能參數(shù)a.電氣特性短路電流溫度系數(shù)：±0.05%℃開路電壓溫度系數(shù)：-0.33%℃功率溫度系數(shù)：-0.23%℃工作電流溫度系數(shù)：+0.08%℃工作電壓溫度系數(shù)：-0.33%℃最大系統(tǒng)電壓：1000V絕緣系數(shù)：≥100MOhm擊穿電壓：AC2000V，DC3000Vb.抗風力系數(shù)60m/s(200kg/sq.m)c.抗壓能力100Kg/㎡d.耐撞擊系數(shù)能承受227g鋼球從1m高掉下的撞擊e.環(huán)境溫度±45℃f.良好耐候性防風，防冰雹3.5測試條件a.測試原理測試系統(tǒng)的工作原理是：當閃光照到被測電池上時，用電子負載控制太陽電池中電流變化，測出電池的伏安特性曲線上的電壓和電流，溫度，光的輻射強度，測試數(shù)據(jù)送入微機進行處理并顯示、打印出來。b.測試工具太陽電池組件測試儀，AAA級太陽能電池組件測試儀測試標準（環(huán)境）：輻照度1000W/m2，環(huán)境溫度25°C,AM=1.5；功率公差范圍：±3%）3.6測試參數(shù)最大可測組件電池尺寸：1100mm*2000mm光源：高能脈沖氙燈光強可調(diào)范圍：70—120W/C㎡光管壽命：≥300000次光均勻度：±3%測量范圍和精度：電壓0~30V±0.1%0~60V±0.1%電流0~2A±0.1%0~20A±0.1%測量誤差：≤2%重復測量誤差：±1%標準系統(tǒng)配置：臥式測試臺+PC機+專用測試軟件電源要求：220V/50Hz/2KW重量：320Kg外形尺寸：850mm*1500mm*2460mm4家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計廣西來賓市位于廣西中部，地理坐標為北緯23°16'～26°29'、東經(jīng)108°24'°28'之間，年平均日照1760h，接收太陽輻射量為100～110cal/cm2，該地的平均日照時間為6h。系統(tǒng)要求：蓄能天數(shù)為5天，蓄電池放電深度50%，轉(zhuǎn)換效率85%；線損5%。4.1客戶用電需求太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)所要帶動的負載包括：4個15W節(jié)能燈，日均工作6h；1個100W的21寸彩電，日均工作3h；1個40W交流電扇，日均工作4h；其他小型電器、手機充電器等10W，日均工作3h。4.2蓄電池組的容積計算蓄電池的容積是根據(jù)系統(tǒng)日用電量、蓄能的天數(shù)及蓄電池放電的深度來確定的，其計算公式為：(1)式中：L—系統(tǒng)日耗電量，單位kW·h；D—估計最多無風無光照的天數(shù)，或要求的蓄能天數(shù)；DOD—蓄電池的最大放電深度，約50%～80%；E1—系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率，約80%～90%；E2—電力傳輸損失，約5%。由此計算出C=4454．9W·h，若選擇12V的標稱電壓鉛酸蓄電池單體，串聯(lián)成24V電池蓄電池組，根據(jù)電池組容量安時數(shù)等于所需瓦時除以電池組電壓，得電池組的容量為：（2）由計算可得電池組總?cè)萘繛?85．6A·h，所以采用廣州恒達蓄電池廠生產(chǎn)的6GFM系列閥控制式全密封鉛酸蓄電池，由4塊100A·h/12V蓄電池先兩兩串聯(lián)再并聯(lián)組成此蓄電池組。4.3控制器的工作原理及選擇太陽能光伏控制器的工作原理光伏控制器為了完成對蓄電池充放電功能，在連接光伏電池板和蓄電池主電路中使用電子開關(guān)元件（繼電器.可控硅.功率晶體管）.根據(jù)檢測電路獲得的蓄電池狀態(tài)的信息和控制器內(nèi)的預設(shè)的控制特點相比較，通過相應的控制策略來控制開關(guān)元件的通斷，從而達到根據(jù)蓄電池充放電特性實現(xiàn)正常的充放電原理。b.控制器的基本作用控制器控制電路部分是整個光伏控制器的核心，控制電路部分一方面需提供控制電路所需的穩(wěn)壓電路，以穩(wěn)定供給控制電路部分集成電路所需的電壓，以保證集成電路正常工作；同時還需要檢測蓄電池的端電壓c.一般光伏控制器應具有以下基本功能：防止蓄電池過充防止蓄電池過放提供伏在控制的功能光伏控制器工作狀態(tài)顯示防雷功能6.防反接功能7.設(shè)計時還應根據(jù)需求涉及帶有數(shù)據(jù)傳送接口8．信息化顯示或網(wǎng)絡(luò)控制等功能d.控制器的相關(guān)參數(shù)如下：1.充滿斷開（HVD）和恢復功能：當蓄電池充滿時，要求控制器具有輸入充滿斷開和恢復接通功能。標準設(shè)計的蓄電池值為：12V；則充滿斷開和恢復連接電壓參考值：啟動型鉛酸電池充滿斷開為：15.0V-15.2V;恢復連接為：13.7V.固定型鉛酸電池充滿斷開為：14.8V-15.0V；恢復連接為：13.7V.密封型鉛酸電池充滿斷開為：14.1V-14.5V；恢復連接為：13.2V.2.溫度補償：溫度補償功能主要是在不同的工作環(huán)境溫度下對蓄電池設(shè)置更為合理的充電電壓，防止過充電或欠充電狀態(tài)而造成電池充放電容量過早下降甚至過早報廢。標準規(guī)定了溫度系數(shù)在-3~7MV/攝氏度。3.空載損耗（靜態(tài)電流）光伏控制器生產(chǎn)后其內(nèi)阻為定值，為了降低控制器的損耗，提高光伏電源的轉(zhuǎn)換效率，控制器的靜態(tài)電流應盡量低。所以標準中規(guī)定了控制器最大自身耗電不應超過其額定充電電流的1%。4.充、放電回路電壓降為了降低控制器的損耗，還應對控制器充電或放電的電壓降提出要求。在標準中規(guī)定了控制器充電或放電的電壓降不應超過系統(tǒng)額定電壓的5%e.控制器的選購注意事項:1.根據(jù)光伏系統(tǒng)蓄電池選擇控制器的電壓等級。2.根據(jù)光伏陣列的容量大小和光伏組件串的并聯(lián)數(shù)量選擇控制器的電流和控制方式。根據(jù)負載特點，選擇控制器的放電電流。根據(jù)用戶需求選擇控制器的輔助功能。由于系統(tǒng)日耗電L為790W·h，根據(jù)當?shù)仄骄照諘r間為6h，可以得出太陽能電池板需要的時均總功率為：(3)根據(jù)太陽能電池對太陽光的轉(zhuǎn)換效率90%，控制器和逆變器的轉(zhuǎn)換效率為75%，得出太陽能電池板的功率為：P板=131.7÷0.75÷0.9=195WI板=195/24=8.12A(4)由于蓄電池采用串聯(lián)，又依據(jù)上述計算結(jié)果，筆者選擇24V/10A的控制器，型號為DB-200。4.4逆變器的工作原理及選擇a.逆變器的工作原理：使用具有開關(guān)特性的功率器件，通過一定的邏輯開關(guān)控制，由主控制電路周期性地對功率器件不斷地發(fā)出開關(guān)控制信號，從而使直流電源變成交變信號，再經(jīng)過變壓器耦合升（或降）壓、整形得到所需要的交流電源。KK1K2K4K3(＋)R(－)如圖所示，E為輸入電流電壓，R為逆變器所接純電阻性負載，K1、K2、K3、K4為電子開關(guān)。當開關(guān)K1、K3斷開時，電流流經(jīng)K1、R、K3，負載上的電壓極性為左邊正，右邊負；當開關(guān)K2、K4斷開時，電流流經(jīng)K2、R、K4，負載上的電壓極性為左邊負，右邊正。b.基本工作過程：具有開關(guān)特性的功率器件，通過一定的邏輯開關(guān)控制，由主控電路周期性地對功率器件不斷的發(fā)出開關(guān)控制信號，再經(jīng)過變壓器耦合升（或降）壓、整形得到所需要的交流電源。c.逆變器的重要指標：1.逆變效率：是衡量逆變器性能的一個重要參數(shù)，逆變效率只用來表征其自身損耗功率的大小，通常以%來表示。逆變器效率的高低是逆變器性能好壞的一個重要標準，對光伏發(fā)電系統(tǒng)提高發(fā)電量和降低發(fā)電成本有著重要影響。2.額定輸出容量：是用來表征逆變器相符在供電的能力。3.輸出電壓穩(wěn)定度：是指逆變器輸出電壓的穩(wěn)定能力。標稱電壓通常指的是開路輸出電壓，也就是不接任何負載，沒有電流輸出的電壓值。4.可靠性是影響系統(tǒng)可靠性的主要因素之一。逆變器具有良好的保護功能，包括逆變器重的過流保護和短路保護功能。5．啟動性能是指逆變器帶負載啟動的能力和動態(tài)工作的性能。6．諧波失真度諧波分量在輸出電壓總波形中的比例成為諧波失真度；而正弦波逆變器的諧波失真較小，能適用于所有的交流用電負載。逆變器是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件.d.逆變器的基本功能：直流電壓檢測;2.直流過電流保護;3.直流電源反接保護;4.交流輸出過載;5.交流輸出短路保護;6.具有過載雷擊輸出異常，內(nèi)部故障保護和報警功能;7.保護自動恢復功能。e.逆變器選型注意事項：1.要選用較高效率的逆變器。逆變器效率的高低將直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計成本和效率。2.選用的逆變器要有較寬的直流電壓輸入范圍。3.光伏系統(tǒng)所選用的逆變器要有足夠的額定輸出容量和過載能力。4.對大中型光伏發(fā)電系統(tǒng)，要求逆變器輸出失真度較小的正弦波。5.對并網(wǎng)運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，因為太陽電池方陣通過逆變器向公用電網(wǎng)輸送電能，太陽電池方陣功率和具體的日照條件共同決定了逆變器輸送給公用電網(wǎng)的電力。6.在選擇逆變其器時，還應綜合考慮逆變器的保護功能、可維護性等。選用逆變器時，應注意所用的逆變器應有基本的保護功能，如過流保護、短路保護、防接反保護的功能.根據(jù)廣西來賓用戶的負載實況，要求計算出負載總功率為：P負=4×15+40+30+100=230W（5）由于負載的總功率大于逆變器總功率的80%時，逆變器會發(fā)熱過度，從而減少逆變器的使用壽命，所以選擇逆變器時需要考慮其損耗率，則逆變器的功率計算如下：(6)根據(jù)計算得出逆變器的功率為287．5W，因而本研究選用300W的逆變器是最為合適的，型號為SN-180。4.5太陽能電池方陣的計算太陽能電池組件是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，它的功能是將太陽能輻射轉(zhuǎn)化為電能，其光電轉(zhuǎn)換效率決定了供電系統(tǒng)的工作效率，所以光電轉(zhuǎn)換效率是選擇太陽能電池組件需要考慮的一個重要參數(shù)。目前，太陽能電池主要分為單晶硅、多晶硅和非晶硅3種。其中單晶硅電池板的光電轉(zhuǎn)換率為15%～20%以上，最高可以達到24%，使用壽命一般為15年左右，最高可達到25年。多晶硅電池板的光電轉(zhuǎn)換率為12%，非晶硅約為10%，綜合考慮，本系統(tǒng)的太陽能電池組件采用單晶硅太陽能電池［8-10］。根據(jù)式（4）計算得到太陽能電池板的功率為195W，本研究可以選擇總功率為200W的太陽能組件，為此選擇用SRPV100-24/Ac型單晶硅太陽能電池標準組件（125單晶），由2塊100Wp的組件構(gòu)成此太陽能方陣，單晶硅的轉(zhuǎn)換效率為16%。4．6太陽能電池方陣的安裝角度計算由于太陽光照射到地面的角度時時刻刻都在變化，而太陽能電池只有在日光直射的時候發(fā)電的效率是最高的，因此太陽能電池方陣布置有兩種方法：一種是安裝向日跟蹤系統(tǒng)；另外一種是根據(jù)計算確定最佳安裝角度安裝太陽能電池方陣。前者可以提高太陽能電池的發(fā)電效率，但成本很高，后一種雖然效率沒有前者高，但建設(shè)成本較低，筆者綜合考慮采用第2種方法。接近回歸線的地區(qū)，其安裝傾斜角就越小。北回歸線為23．45°，而廣西來賓的緯度為23．7°，是十分接近回歸線的地區(qū)，其光照也是十分豐富。所以根據(jù)該地實際情況，筆者選擇中午12時的太陽高度角進行計算安裝。即計算如下：Q傾=180°－（90°+65．7°）=24．93°（7）其中，65．7°為正午1