太阳能发电系统毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 太阳能发电系统设计 1 引言 从“蒸汽机”到“电动机”的一系列动力技术发明，人们逐渐认识到，能 源技术的革新带动人类社会日益进步，对社会发展起着巨大的推动作用。但至今 所采用的化石燃料能源带给人类文明与进步的同时，却因能源需求消耗的大幅提 高以及随之而来的环境污染，形成了巨大的能源缺口，同时给环境造成巨大灾难。 目前，油气资源的供不应求已成为我国经济发展的瓶颈，电力供应不容乐观，天 然气用量迅速增长 最新的资料表明太阳光的充分利用，是最清洁，环保，取之不尽的可再生能 源。 太阳能的利用 我国太阳能资源丰富，陆地每年接受的太阳辐射能，相当于 1012 2/3 国土面积的太阳能总辐射量超过 如果将太阳能源充分加以利用， 不仅有可能节省大量常规能源，而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。 目前，太阳能利用主要有两个途径，即光热和光伏。光伏是根据光生伏特效 应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电在太阳能利用上 是主流，前景好。 太阳能原理 太阳能电池发电的原理是基于半导体的光电效应，即一些半导体材料受到光 照时，载流子数量会剧增，导电能 力随之增强，这就是半导体的光敏特性。 在晶体中 电子的 数目总是与 核电荷数 相一致，所以 P( N)型硅对 外部来 说是 电中性 的。 若将 P(N)型硅放在阳光下照射，仅是被加 热，外 部看不出 变化 。但内部 通过光的能量 ，电子从化 学键中被释 放，由此产生 电子空 穴对，但在很短 的时间 内（在 S 范围内）电子又被捕获，即电子和空穴 “复合”。 1 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 当 P 型 和 N 型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里 会形 成一个特殊的薄 层，界面的 P 型一侧 带负电， N 型一侧带正电 。这是由于 P 型半导体多空穴， N 型半导体多自由电子，出现了浓度差。 N 区的电 子会扩 散到 P 区， P 区的空穴会扩散到 N 区，一旦扩散就形成了一 个由 N 指向 P 的 “内 电场”， 从而阻止扩散 进行。达到 平衡后，就形 成了这样一 个特殊的 薄层形成电势差，这就是 P N 结。 至 今为 止，大多 数太阳能 电池厂家都是 通过扩散工艺， 在 P 型硅片 上形成 N 型区 ，在两个 区交界就 形成了一个 P N 结（即 N+ P）。太 阳能电池的基本结构就是一个大面积平面 P N 结） 如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的 光子能够在 P 型硅和 N 型硅中将电子从共价键中激发，以 致产生 电子空 穴对。界面层附近的电子和空穴在复合 晶片受光过程中，空穴 (电子 )往 P(N)区移 之 前，将 通过空 间电荷 的电 场作用 被 相互分离。电子 向带正 电的 N 区 和空 穴向带负电的 P 区运动。通过界 面层 晶片受光后，空穴 (电子 )从 P(N)区正 (负 )电极流出 产生 一个向外 的可测试的电 压。通过光 照在界面层 产生的电 子 空穴对越 多， 电流越大 。界面层吸收 的光能越多 ，界面层即 电池面积 越大，在太 阳 能电池中形成的 电流也 越大。 此即为光生伏特效应。 光伏系统 光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设 备将太阳能转换成电能的系统。一般分为独立系 统、并网系统和混合系统。 白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一 定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输 入电压的要求。再通过充放电控制 器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电 能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入 电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电， 2 / 20 件使用 试用版本创建 电荷分离，将在 P 区和 N 区之间 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进 行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以 保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。太阳能电 能化学能电能光能。 就太阳能 光 伏发电系统 而言，其包括 太阳能 电池 方阵 ，蓄电池组，充放电控 制器，逆 变器， 交流 配电 柜、自动太阳能跟踪系 统、 自动 太阳能 组件除尘系统等 设备。 其各部分作用如下： 太阳 能电池方阵 在有 光照（无 论是太阳光 ，还是其它 发光体产 生的光照）情 况下，电 池吸收光能，电池两端出现异号电荷 的积累，即产生“光生电压 ”，这就是 “光生伏特效应 ”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生 电动 势， 将光能转 换成电能，是 能量转换的 器件。太阳能 电池一般为 硅电池， 分为单 晶硅太阳 能电池 ，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 蓄电 池组 其作 用是贮存 太阳能电 池方阵受光照 时发出的 电能并可 随时向负 载供 电。 太阳能电 池发电对所用 蓄电池组的 基本要求是 ： 电率低； b. 使 用寿 命长； c. 深放电能力强 ； 率高； e. 少维护或免 维护； f. 工作 温度 范围宽； 。目前我国与 太阳能发电 系统配套 使用的蓄电 池 主要是铅酸蓄电 池和镉 镍蓄电池。配套 20 0A h 以上的铅酸蓄电池，一般选 用固定式或工业 密封式 免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为 2 配套 200以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护 铅酸蓄 电池，每 只蓄电池的额定 电压 为 1 2。 充放 电控制器 是能 自动防止 蓄电池过 充电和过放电 的设备。由 于蓄电池的 循环充放 电次 数及放电 深度是决定蓄 电池使用寿 命的重要因 素，因此 能控制蓄电 池 组过充电或过放 电的充 放电控制器是必不可少的设备。 逆变 器 是将 直流电转 换成交流 电的设备。由于 太阳能电 池和蓄电池 是直流电 3 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 源， 而负载是 交流负载时，逆 变器是必 不可少的。 逆变器按 运行方式， 可 分为 独立运行 逆变器和并网 逆变器。独 立运行逆变 器用于独 立运行的太 阳 能电 池发电系 统，为独立负 载供电。并 网逆变器用 于并网运 行的太阳能 电 池发 电系统。 逆变器按输出 波型可分为 方波逆变器 和正弦波 逆变器。方 波 逆变 器电路简 单，造价低， 但谐波分量 大，一般用 于几百瓦 以下和对谐 波 要求 不高的系 统。正弦波逆 变器成本高 ，但可以适 用于各种 负载。逆变 器 保护 功能：过 载保护、短路 保护、接反 保护、欠压 保护、过压保 护、过热 保护。 交流配电柜 其在 电站系统 的主要作 用是对备用逆 变器的切 换功能，保证 系统的正 常供电，同时还 有对线 路电能的计量。 太阳 能跟踪系统 太阳 能跟踪系 统是能够 保持太阳能电 池板随时 正对太阳，使 太阳光的 光线 随时垂直 照射太阳能电 池板的动力 装置，能够显 著提高 太阳能光伏 组 件的发电效率。 光伏 系统的应用 根据太阳能光伏系统的应用形式、应用规模和负载的类型，对光伏供 电系 统进 行比较细 致的划分。还 可以将光伏 系统细分为 如下六种 类型：小型 太 阳能供电系统（ C）；简单直流系统（ Si C）；大型太阳能 供电 系统（ C ）；交流、直流供电系统（ C ）；并网系统（ ；混合 供电系 统（ 并网混合系统。 小型 太阳能供电系统 该系 统的特点 是系统中 只有直流负载 而且负载 功率比较 小，整个 系 统 结构 简单，操 作简便。其主 要用途是一 般的家庭户 用系统， 各种民用的 直 流产 品以及相 关的娱乐设备 。在我国西 部地区大面 积推广使 用了这种类 型 的光伏系统，负 载为直 流灯，主要用来解决无电地区的家庭照明问题。 简单直流系统 该系 统的特点 是系统中 的负载为直流 负载而且 对负载的 使用时间 没有 特别 的要求， 负载主要是在 白天使用，所 以系统中 无蓄电池，也 无需控 制 4 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 器， 系统结构 简单，直接使用 光伏组件 给负载供电 ，省去了 能量在蓄电 池 中的 储存和释 放过程，以及 控制器中的 能量损失， 提高了能 量利用效率 。 其常用于 泵系 统、一 些白天临时设备用电和一些旅游设施中。 大型 太阳能供电系统 与上述两 种光伏 系统相比，这种光伏系统仍然是适用于直流 电源系 统， 但是 这种太阳 能光伏系统通 常负载功率 较大，为了 保证可以 可靠地给负 载 提供 稳定的电 力供应，其相 应的系统规 模也较大， 需要配备 较大的光伏 组 件阵 列以及较 大的蓄电池组 ，其常见的 应用形式有 通信、遥 测、监测设 备 电、农村的集中 供电、 航标灯塔、路灯等。 交流 、直流供电系统 与上 述的三种 太阳能光 伏系统不同的 是，这种光 伏系统能够 同时为直 流和 交流负载 提供电力，在 系统结构上 比上述三种 系统多了 逆变器，用 于 将直 流电转换 为交流电以满 足交流负载 的需求。通 常这种系 统的负载耗 电 量也 比较大， 从而系统的规 模也较大。 在一些同时 具有交流 和直流负载 的 通讯基站和其它 一些含 有交、直流负 载的光伏 电站 中得到应用。 并网 系统 这种 太阳能光 伏系统最 大的特点就是 光伏阵列 产生的直 流电经过 并网 逆变 器转换成 符合市电电网 要求的交流 电之后直接 接入市电 网络，并网 系 统中 阵所产生 电力除 了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在 阴雨 天或夜晚 ，光伏阵列没有 产生电能 或者产生的 电能不能 满足负载需 求 时就 由电网供 电。因为直接将 电能输入 电网，免除 配置蓄电 池，省掉了 蓄 电池储能和释放 的过程 ，可以充分利用 阵所发的电力 从而减 小了能量 的损 耗， 并降 低了系统的成 本。但是系 统中需要专 用的并网 逆变器，以 保 证输 出的电力 满足电网电力 对电压，频 率等指标的 要求。因 为逆变器效 率 的问 题，还是 会有部分的能 量损失。这 种系统通常 能够并行 使用市电和 太 阳能 光伏组件 阵列作为本地 交流负载的 电源。降低 了整个系 统的负载缺 电 率。而且并网 统可以 对公用电网起到调峰作用。 混合 供电系统 这种 太阳能光 伏系统中 除了使用太阳 能光伏组 件阵列之 外， 还使 用风 5 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 力发 电系统， 同时还使用了油 机作为备 用电源。使 用混合供 电系统的目 的 就是 为了综合 利用各种发电 技术的优点 ，避免各自 的缺点。 比方说，上 述 的几 种独立光 伏系统的优点 是维护少， 缺点是能量 的输出依 赖于天气， 不 稳定 。综合使 用柴油发电机 和光伏阵列 ，风力发电 的混合供 电系统和单 一 能源的独立系统 相比就 可以提供不依赖于天气的能源。 并网 混合供电系统 随着 太阳能光 电子产业 的发展， 出现 了可以综 合利用太 阳能光伏 组件 阵列 ，风力发 电， 市电和备 用油机的并 网混合供电 系统。这 种系统通常 是 控制 器和逆变 器集成一体化 ，使用电脑 芯片全面控 制整个系 统的运行， 综 合利 用各种能 源达到最佳的 工作状态， 并还可以使 用蓄电池 进一步提高 系 统的负载供电保 障率，例如 变器系统。该系 统可以 为本地负 载提供合格的电 源，并 可以作为一个在线的 间断电源）工作，还可 以向 电网供电 或者从电网获 得电力。系 统的工作方 式通常的 是将 市电和 太 阳能 电源并行 工作，对于本 地负载而言 ，如果光伏 组件产生 的电能足够 负 载使 用，它将 直接使用光伏 组件产生的 电能供给负 载的需求 ；如果光伏 组 件产 生的电能 超过即时负载 的需求还能 将多余的电 能返回到 电网；如果 光 伏组 件产生的 电能不够用， 则将自动启 用市电，使用 市电供给本 地负载的 需求。而且，当本地负载的功率消耗小于 变器的额定市电容量 的 60 时， 市电就会 自动给蓄电池 充电，保证 蓄电池长期 处于浮充 状态。如果 市 电产 生故障， 即市电 停电或 者是市电的 品质不合格 ，系统就 会自动的断 开 市电 ，转成独 立工作模式， 由蓄电池和 逆变器提供 负载所需 的交流电能 。 一旦 市电恢复 正常，即电压 和频率都恢 复到上述的 正常状态 以内，系统 就 会断 开蓄电池 ，改为并网模 式工作，由 市电供电。 有的并网 混合供电系 统 中还 可以将系 统监控、控制 和数据采集 功能集成在 控制芯片 中。这种系 统 的核心器件是控 制器和 逆变器。 国内 外发展现状 国际上，太阳能电池的研究与开发 具有领 先地位的主要是德国、日本 、 美国 、澳大利 亚等发达国家 。澳大利亚 以新南威尔 士大学的 马丁格林教 授 为代 表，在单 晶硅太阳能电 池研究上居 于世界领先 地位，近 年来首次提 出 6 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 了第 三代太阳 能电池的概念， 为太阳能 电池的发展 做出了很 大的贡献。 从 太阳能电池产业 和利用 来看，日本 、德国、英国、美国和西班牙 发展最快 。 作为 一个标志 性的举动，美 国通用电器 也投资了太 阳能光伏 产业。目前 在 太阳能电池领域，日本的夏 普（ S p）、京瓷（ Ky 三洋（ S i 国的 国的 o 荷 兰的壳牌（ ，西班牙的 国的 加拿大的 另外中 国的台湾 茂迪，无锡尚 德（ S 处于 世界领先 水平。在太阳能电池应用方面，美国早在 19 97 年就提出 了“ 百万屋顶 计划”， 而日本早在 1993 年夜提出 了“阳光计划”，而德国则 在 2003 年圆满完成“ 1 0 万屋顶发电计划 ”，并提出不再建设核电站，未来能源一大部分将有太 阳能 发电来供应。而 我国也 已提出“光明工程计划”。 毫无 疑问，光 伏将逐步 成为未来能源 市场的一 个重要角 色， 随着技术 的革新，制约光 伏发展 的成本，效率，衰减等问题将迎刃而解 经过光伏工作者们坚持不懈的努力，太阳能电池的生产技术不断得到提高， 并且日益广泛地应用于各个领域。特别是邮电通信方面，由于近年来通信行业的 迅 猛发展，对通信电源的要求也越来越高，所以稳定可靠的太阳能电源被广泛使 用于通信领域。而如何根据各地区太阳能辐射条件，来设计出既经济而又可靠的 光伏电源系统，这是众多专家学者研究已久的课题，而且已有许多卓越的研究成 果，为我国光伏事业的发展奠定了坚实的基础。笔者在学习各专家的设计方法时 发现，这些设计仅考虑了蓄电池的自维持时间（即最长连续阴雨天），而没有考 虑到亏电后的蓄电池最短恢复时间（即两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天 数）。这个问题尤其在我国南方地区应引起高度重视，因为我国南方地区阴雨天 既长又多，而 对于方便适用的独立光伏电源系统，由于没有应急的其他电源保护 备用，所以应该将此问题纳入设计中一起考虑。 本文综合以往各设计方法的优点，结合笔者多年来实际从事光伏电源系统设 计工作的经验，引入两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数作为设计的依据之 一，并综合考虑了各种影响太阳能辐射条件的因素，提出了太阳能电池、蓄电池 容量的计算公式，及相关设计方法。 7 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 影响设计的诸多因素 太阳照在 地面太阳能电池方阵上的辐射光的光谱、光强受到大气层厚度（即 大气质量）、地理位置、所在地的气候和气象、地形地物等的影响，其能量在一 日、一月和一年内都有很大的变化，甚至各年之间的每年总辐射量也有较大的差 别。 太阳能电池方阵的光电转换效率，受到电池本身的温度、太阳光强和蓄电池 电压浮动的影响，而这三者在一天内都会发生变化，所以太阳能电池方阵的光电 转换效率也是变量。 蓄电池组也是工作在浮充电状态下的，其电压随方阵发电量和负载用电量的 变化而变化。蓄电池提供的能量还受环境温度的影响。 太阳能电池充 放电控制器由电子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使 用的元器件的性能、质量等也关系到耗能的大小，从而影响到充电的效率等。 负载的用电情况，也视用途而定，如通信中继站、无人气象站等，有固定的 设备耗电量。而有些设备如灯塔、航标灯、民用照明及生活用电等设备，用电量 是经常有变化的。 因此，太阳能电源系统的设计，需要考虑的因素多而复杂。特点是：所用的 数据大多为以前统计的数据，各统计数据的测量以及数据的选择是重要的。 设计者的任务是：在太阳能电池方阵所处的环境条件下（即现场的地理位置、 太阳辐射能 、气候、气象、地形和地物等），设计的太阳能电池方阵及蓄电池电 源系统既要讲究经济效益，又要保证系统的高可靠性。 某特定地点的太阳辐射能量数据，以气象台提供的资料为依据，供设计太阳 能电池方阵用。这些气象数据需取积累几年甚至几十年的平均值。 地球上各地区受太阳光照射及辐射能变化的周期为一天 24h。处在某一地区 的太阳能电池方阵的发电量也有 24h 的周期性的变化，其规律与太阳照在该地区 8 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 辐射的变化规律相同。但是天气的变化将影响方阵的发电量。如果有几天连续阴 雨天，方阵就几乎不能发电，只能靠蓄电池来供电，而蓄电池深度放电后又需尽 快地将其补充好。设计者多数以气象台提供的太阳每天总的辐射能量或每年的日 照时数的平均值作为设计的主要数据。由于一个地区各年的数据不相同，为可靠 起见应取近十年内的最小数据。根据负载的耗电情况，在日照和无日照时，均需 用蓄电池供电。气象台提供的太阳能总辐射量或总日照时数对决定蓄电池的容量 大小是不可缺少的数据。 对太阳能电池方阵而言，负载应包括系统中所 有耗电装置（除用电器外还有 蓄电池及线路、控制器等）的耗量。 方阵的输出功率与组件串并联的数量有关，串联是为了获得所需要的工作电 压，并联是为了获得所需要的工作电流，适当数量的组件经过串并联即组成所需 要的太阳能电池方阵。 3 蓄电池组容量设计 太阳能电池电源系统的储能装置主要是蓄电池。与太阳能电池方阵配套的蓄 电池通常工作在浮充状态下，其电压随方阵发电量和负载用电量的变化而变化。 它的容量比负载所需的电量大得多。蓄电池提供的能量还受环境温度的影响。为 了与太阳能电池匹配，要求蓄电池工作寿命长且 维护简单。 （ 1）蓄电池的选用 能够和太阳能电池配套使用的蓄电池种类很多，目前广泛采用的有铅酸免维 护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。国内目前主要使用铅酸免维 护蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点，很适合用于 性能可靠的太阳能电源系统，特别是无人值守的工作站。普通铅酸蓄电池由于需 要经常维护及其环境污染较大，所以主要适于有维护能力或低档场合使用。碱性 镍镉蓄电池虽然有较好的低温、过充、过放性能，但由于其价格较高，仅适用于 较为特殊的场合。 （ 2）蓄电池组容量的 计算 9 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的。在一年内，方阵发电量各月份有 很大差别。方阵的发电量在不能满足用电需要的月份，要靠蓄电池的电能给以补 足；在超过用电需要的月份，是靠蓄电池将多余的电能储存起来。所以方阵发电 量的不足和过剩值，是确定蓄电池容量的依据之一。同样，连续阴雨天期间的负 载用电也必须从蓄电池取得。所以，这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因素 之一。 因此，蓄电池的 容量 算公式为： ) 式中： A 为安全系数，取 间； 负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数； 最长连续阴雨天数； 温度修正系数，一般在 0以上取 1， 10以上取 10以下取 蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取 性镍镉蓄电池取 4 太阳能电池方阵设计 （ 1）太阳能电池组件串联数 太阳能电池组件按一定数目串联起来，就可获得所需要的工作电压，但是 ， 太阳能电池组件的串联数必须适当。串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压， 方阵就不能对蓄电池充电。如果串联数太多使输出电压远高于浮充电压时，充电 电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的 浮充电压时，才能达到最佳的充电状态。 计算方法如下： R/ （ 2） 式中： 太阳能电池方阵输出最小电压； 太阳能电池组件的最佳工作电压； 蓄电池浮充电压； 10 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 二极管压降，一般取 其它因数引起的压降。 表 1 我国主要城市的辐射参数表 城市 纬度 日辐射量 佳倾角 面日辐射量 修正系数 哈尔滨 12703 长春 13572 沈阳 13793 北京 15261 天津 14356 呼和浩特 16574 太原 15061 乌鲁木齐 14464 西宁 16777 兰州 14966 银川 16553 西安 12781 上海 12760 南京 13099 合肥 12525 杭州 11668 南昌 13094 福州 12001 济南 14043 郑州 13332 3 1 1 4 5 3 5 12 1 8 2 14 3 5 9 3 2 4 6 7 15838 17127 16563 18035 16722 20075 17394 16594 19617 15842 19615 12952 13691 14207 13299 12372 13714 12451 15994 14558 1 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 武汉 长沙 广州 海口 南宁 成都 贵阳 昆明 拉萨 13201 11377 12110 13835 12515 10392 10327 14194 21301 7 6 7 12 5 2 8 8 8 13707 11589 12702 13510 12734 10304 10235 15333 24151 电池的浮充电压和所选的蓄电池参数有关，应等于在最低温度下所选蓄电池单 体的 最大工作电压乘以串联的电池数。 （ 2）太阳能电池组件并联数 确定 前，我们先确定其相关量的计算方法。 将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量 换成在标准光强下的平 均日辐射时数 H（日辐射量参见表 1）： H=10000h（ 3） 式中： 10000（ h m2/将日辐射量换算为标准光强（ 1000W/ 的平均日辐射时数的系数。 太阳能电池组件日发电量 p=H ) 式中： 太阳能电池组件最佳工作电流； 斜面修正系数（参照表 1）； 12 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失，一般取 两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数 数据为本设计之独特之处， 主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来，需补充的蓄电池容量 ： ) 太阳能电池组件并联数 计 算方法为： （ (6) 式（ 6）的表达意为：并联的太阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最短 间隔天数内所发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所 亏损电量。 (3)太阳能电池方阵的功率计算 根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率 P： P=7） 式中： 太阳能电池组件的额定功率。 5 设计实例 以广州某地面卫星接收站为例，负载电压为 12V，功率为 25W，每天工作 24h， 最长连续阴雨 天为 15d，两最长连续阴雨天最短间隔天数为 30d，太阳能电池采 用云南半导体器件厂生产的 38400 型组件，组件标准功率为 38W，工作电 压 作电流 电池采用铅酸免维护蓄电池，浮充电压为（ 14 1） V。其水平面太阳辐射数据参照表 1，其水平面的年平均日辐射量为 12110 （ kJ/ 为 佳倾角为 计算太阳能电池方阵功率及 蓄电池容量。 （ 1）蓄电池容量 c=A C = 25/12) 24 15 1/3 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 =1200 2）太阳能电池方阵功率 P 因为： R/ （ 14 1） /1 H 12110（ 0000） =(25/12) 24 15=900L=(25/12) 24=50p=（ ( =(900 30 50)/(30) 15 故太阳能电池方阵功率为： P=8 1 15=570W （ 3）计算结果 该地面卫星接收站需太阳能电池方阵功率为 570W，蓄电池容量为 1200 文章页数： 1 很多非太阳能光电专业人士在计算太阳能电池的工作时间的时候，总是把日 照时间看作每天有太阳光的时间，选择计算时间为 8 小时左右。其实不然，这样 会给整个光伏系统造成不 稳定的因数。 其实根据不同的地区的光照条件，我们要分别区分太阳能电池的有效工作时 间。 14 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 我国可分为：丰富地区、比较丰富地区、可以利用地区、贫乏地区。 他们的年光辐射量分别是大于等于平方米， 平方米、平方米、小于平方米。 由于以上的原因，所以我们计算太阳能电池的工作时间的时候就不能都以 小时来计算了，根据不同地区我 们不同的选择：他们的不同平均峰值时间分别是： 小时，小时，小时， 小时。 只有根据这些参数才能准确计算各地区的光照时间，和准确计算太阳能光伏 系统所用的太阳能电池板大小和保险系数。 那些只应用电子电工原理上的欧姆定律和一些能量守衡定律计算太阳能光 伏系统是不够的 光伏发电系统计算方法 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太 阳能庭院灯，大到 的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家 用、交 通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统 规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输 出电源为交流 220V 或 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一） 太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也 是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电 能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 （二） 太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态 ， 并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格 的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都 15 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 应当是控制器的可选项； （三） 蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉 电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起 来，到需要的时候再释放出来。 （四） 逆变器：在很多场合，都需要提供 220110交流电源。由 于太阳能的直接输出一般都是 122448能向 220电器 提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此 需要使用 变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用 到 变器，如将 24电能转换成 5电能（注意，不是简单 的降压）。 光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。 在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基 本数据：光伏系 统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区 的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年 平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪 等特殊气象情况等。 蓄电池的设计包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组的串并联设计。首 先，给出计算蓄电池容量的基本方法。 （ 1）基本公式 I. 第一步，将每天负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的自给天 数就可以得到初步的蓄电池容量。 第二步，将第一步得到的蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。 16 / 20 件使用 试用版本创建 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 因为不能让蓄电池在自给天数中完全放电，所以需要除以最大放电深度，得 到所需要的蓄电池容量。最大放电深度的选择需要参考光伏系统中选择使用 的蓄电池的性能参数，可以从蓄电池供应商得到详细的有关该蓄电池最大放 电深度的资料。通常情况下，如果使用的是深循环型蓄电池，推荐使用 80% 放电深度（ 如果使用的是浅循环蓄电池，推荐选用使用 50% 计蓄电池容量的基本公式见下： 自给天数 X 日平均负载 蓄电池容量 = 最大放电深度 这些当然都没有修正，以下为正确计算公式： 蓄电池的容量 算公式为： ) 式中： A 为安全系数，取 间； 负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数； 最长连续阴雨天数； 温度修正系数，一般在 0以上取 1， 10