太阳能光伏系统设计研究.doc

太阳能光伏系统设计研究【摘 要】随着新能源的不断发展，太阳能发电应用范围越来越广泛。本文介绍了太阳能光伏系统的组成、优点、分类及应用，分析了影响设计的诸多因素，详细阐述了光伏离网系统和光伏并网系统的组成和技术方法。【关键词】太阳能；光伏系统；设计；计算引言随着传统能源的不断减少，新能源发展迅猛，而太阳能发电因环保清洁等因素备受各国青睐，并且日益广泛地应用于各个领域。为了保证太阳能系统稳定，可靠，我们在设计初期就会综合考虑多种因素，合理化设计系统方案，以达到光伏系统最优化配置。1、太阳能光伏系统简介1.1太阳能光伏系统组成太阳能光伏系统由以下几部分组成：太阳电池组件，充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。1.2太阳能光伏系统优点光伏系统具有以下的特点：没有转动部件，不产生噪音；没有空气污染、不排放废水；没有燃烧过程，不需要燃料；维修保养简单，维护费用低；运行可靠性、稳定性好；作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上；根据需要很容易扩大发电规模。1.3太阳能光伏系统分类及应用光伏系统应用非常广泛，光伏系统应用的基本形式可分为两大类：独立发电系统和并网发电系统。应用主要领域主要在太空航空器、通信系统、微波中继站、电视差转台、光伏水泵和无电缺电地区户用供电。随着技术发展和世界经济可持续发展的需要，发达国家已经开始有计划地推广城市光伏并网发电，主要是建设户用屋顶光伏发电系统和mw级集中型大型并网发电系统等，同时在交通工具和城市照明等方面大力推广太阳能光伏系统的应用。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0.32w的太阳能庭院灯，大到mw级的太阳能光伏电站。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。2、太阳能光伏系统设计2.1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。2.2太阳能光伏系统设计方案2.2.1光伏离网系统设计计算系统设计计算应包括：蓄电池选型计算、太阳能组件选型计算、控制器选型计算、逆变选型计算等，这些计算可根据用户的要求来提供。蓄电池容量的计算在独立供电系统中储能主要依靠铅酸蓄电池，蓄电池的容量的简单计算可利用下面的公式cbat=负载耗电量备电时间系统电压逆变效率放电深度浅循环蓄电池的放电深度：0.5；深循环蓄电池放电深度：0.7；逆变效率：0.9。太阳能组件容量的计算太阳能组件容量的计算可依据下面的公式：光伏方阵总功率=每天用电量标准日照系统转换效率考虑到供电的可靠性，对求得的组件容量进行修正，一般容量扩大5%-15%，本系统计算中取容量扩大10%。太阳能控制器容量的计算输入电流=组件的峰值电流并联块数安全系数逆变器容量的计算由于我国当地的用电电压为ac220v，所以选择输出电压为ac220v的离网逆变器，考虑到用户负载中有感性负载，在启动过程时有较大的冲击电流，同时考虑系统的临时增加负载的情况，所以逆变器功率应相对选择较大的。2.2.2光伏并网系统设计本设计在遵循技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用的指导思想和设计原则下，着重考虑以下设计原则。先进性原则。随着太阳能技术的发展，太阳能电源设计必须考虑先进性，使系统在一定的时期内保持技术领先性，以保证系统具有较长的生命周期。实用性原则。太阳能电源系统设计充分考虑我国太阳能电源设备生产现状，选用有大规模实际工程应用经验的产品，采用先进成熟的技术，保证产品的稳定性、可靠性和可维性。经济性原则。太阳能电源系统设计在保证系统各项技术指标的前提下，努力降低工程、设备成本，提高系统的性能价格比，保证用户的投资效益。并网系统设计根据有效面积计算实际安装太阳能电池组件的容量，并根据此计算选配逆变器的参数，计算方法和离网系统计算大致相同。在并网系统里没有蓄电池