毕业论文答辩-家庭式太阳能供电系统的研究与设计.ppt

家庭式太阳能发电系统的研究与设计,学生：20110815,机电学院电气3班,2015年6月6日,指导教师：,论文的主要内容,本论文分析了当今世界太阳能发电的现状和国内状况，家庭式太阳能供电系统在我国及全世界发展的必要性。文章循序渐进的对太阳能供电系统的原理、主要构件的选择与应用、家庭式太阳能供电系统设计进行了全面阐述，并结合实际地域进行了系统设计。论文中应用计算机软件NASA数据库、PVSYST对家庭式太阳能供电系统的设计进行指导和模拟。根据当地的气象、环境状况及具体用电情况，给出了系统的设计方法及施工要求，包括蓄电池容量的计算、控制器的选择、逆变器功的选择、太阳能电池组件的选择和布置等。,目录,1,2,3,4,5,太阳能光伏发电的现状分析,太阳能发电系统的介绍,主要构件的选择与应用,计算机软件的应用及设计举例,家庭式太阳能供电系统的设计,太阳能光伏发电的现状分析,太阳能供电的背景与意义,中国太阳能发电的发展,家庭式太阳能供电系统的现状,内容,太阳能发电方式简介,太阳能光电转化的基本原理,太阳能蓄电池,逆变器的基本工作原理,家庭式太阳能供电系统的基本组成,太阳能发电系统,光-热-电转换方式,光-电直接转换方式,由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光-热转换过程；后一个过程是热-电转换过程，与普通的火力发电相似,利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能光线照在半导体P-N结上，形成空穴电子对，在P-N结内建电场的作用下，电子由P区流向N区，空穴由N区流向P区，接通电路后就形成电流,家庭式太阳能供电系统主要构件的应用与选择太阳能电池方阵、蓄电池组、交直流逆变器、充放电控制器、交流配电柜及自动太阳能跟踪系统等设备组成,胶体蓄电池、铅酸免维护蓄电池和普通铅酸蓄电池,一般为适合的整流二极,太阳能电池板,防反冲二极管,蓄电池,逆变器,控制器,单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物、柔性薄膜太阳能电池等,家庭式太阳能供电系统的设计,光伏组件,控制器,蓄电池组,逆变器,家庭式太阳能发电系统光伏组件,光伏方阵最佳倾角计算,1,平均峰值日照时数,2,负荷的计算,3,方阵输出电流,4,电池板工作电压,5,电池板的功率,6,一般采用两种方法来布置光伏方阵：一种是安装向日跟踪系统；另一种是经计算确定最佳安装角度。第一种可以提高发电效率，但会增加成本，第二种虽然效率偏低，但性价比突出，被广泛采用。各向异性天空散射模型，纬度，倾斜角为的斜面上，太阳辐射量为：,利用GoogleEarch查询位置区域的纬度、纬度、海拔高度,经度：117.06纬度：36.11海拔：156m,美国航天局（NASA）数据库在本论文中主要用来确定最佳倾斜角及太阳辐射量，数据库包含各种气象数据。,输入目标地去的Latitude（纬度）、Longitude(经)Submit提交得到大量气象数据,如山东省泰安市泰山区纬度：36.18经度：117.13,在众多气象数据中找到“MonthlyAveragedRadiationIncidentOnAnEquator-PointedTiltedSurface(kWh/m2/day)”就是所需日照数据,离网系统需要保证光照最差的冬季也要发电供计划内的负载使用，所以离网系统最佳倾斜角考虑的是使冬至日辐照度最佳的倾斜角；并网系统，最佳倾斜交即为使全面辐照量最大的倾斜角，水泵光伏系统是夏季发电量最大。,OPT为最佳倾角下每月的辐照量，OPTANG为最佳倾角,家庭负荷统计表,地理位置山东农业大学经度：117.06纬度：36.11海拔：156m，地理位置数据来源GoogleEarch，气象数据来源PvsystNASASSEsatelitedata,1983-2005。全年平均日辐射量为=，则=3.5h，=2.37h，=5.34h。,太阳能方阵的电流的确定方阵最大输出电流=10215(5.340.850.90.9)2778.39mA方阵最小输出电流=10215(2.370.850.90.9)6206.17mA按每月30天计算，月耗电量为：3010215Wh=306.45kWh选最佳输出电流为5500mA平均日辐射量取则该月发电量为：（55003018900.90.90.8）100577.5kWh去负载消耗，可冲入蓄电池的发电量为：577.5-306.45=271.05kWh,蓄电池组的容量的确定,取DOD即铅蓄电池放电深度为0.65C=271.05/0.65417kWh蓄电池的储备天数N=417/306.451.36可以维持1.36天X=417000(48400)22单体电池，因为是普通家庭用户，选用标称电压48V400AH的密封免维护铅酸蓄电池，即采用22个48V400AH的免维护密封铅蓄并联组成蓄电池组。,太阳能电池方阵,采用电池板的规格电压36V的太阳能电池,采用的多晶硅太阳能电池板30V/210W，该用户的负载耗电量为10215Wh，则该系统需要的太阳能电池板的总功率为P=4.08kw,选用总功率为4kw的太阳能电池组件，选用20块30V/210W的太阳能电池板两两串联再并联使用。,逆变器和控制器的选用,逆变器和控制器的选用该用户负载总功率为7050w逆变器功率为70500.8=8.8125kw，需用9kw的逆变器太阳能电池板的时均功率为4.0kw，由于采用30V*2的蓄电池，系统最大电流为4.0kw60=66.67A，选用60V70A的太阳能控制器。此外有条件的用户还可以加入ATS装置。,地平线光照曲线图,间距选择4.8m，选棚屋式安装，棚屋的侧面宽度选3m，顶部和底部无效宽度为0，阴影限制角为32.6度，即太阳高度大于32.6度便会发生遮挡,冬至日即12月22日上午9点至下午3点不产生阴影，反应在图上为两点落在第一条虚线上，第一条曲线为阴影临界角，遮阳式与棚屋式遮光位置相反。纵轴为太阳高度横轴为地平经度,阴影曲线图,光伏阵列项目遮光损失曲线图,第一条曲线为单排阵列（无遮光损失），在各个角度下倾斜面辐射量与水平面辐射量的比值；第二条曲线为互相遮光下的损失，有阴影不考虑组件电学性能影响下的辐射比值；第三条曲线为考虑组件