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小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计与实现,设计
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分类号无锡职业技术学院毕业设计（论文）题目小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计与实现英文并列题目DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSMALLHOUSEHOLDANDPONDSPVAERATIONSYSTEM院系控制技术学院班级光伏21231学生姓名陈春煜学号2020123103指导老师（1）赵翱东职称副教授答辩委员会主任主答辩人赵翱东二零十五年五月毕业设计（论文）开题报告2学生姓名陈春煜学号2020123103班级光伏21231所属院系专业控制技术学院指导教师赵翱东职称副教授所在部门控制学院毕业设计（论文）题目小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计与实现题目类型工程设计（项目）论文类作品设计类其他一、选题简介、意义课题来源随着农村生活水平的提高，农村家用电器数量逐步上升，老旧的电网已经不能满足。农村分散居住的特点使得在电网升级建设上需要大量资金，而小型分散式光伏电站输出功率相对较小；污染小，环保效益突出；能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况；可以发电用电并存等优点可以解决这些问题农村基本每个住户家附近都有鱼塘，在普通半野生养殖模式下，鱼类养殖数量较少，主要是水体含氧量不能满足，解决这一问题就需要人为的增加水体含氧量。从而增加养殖数量，提高农民收入。二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）一、主要研究内容光伏方阵产生的电流可提供给家用电器使用，并可以储存；光伏发电可以与电网电能互补使用；水产养殖中溶解氧检测技术在水产养殖过程中,水中溶氧量度若小于1MG/L,水中鱼类就会出现浮头现象,若水中所含溶氧量小于05MG/L,则水中的鱼类就会出现窒息死亡的现象,通常情况下,水中所含溶氧量一般在5MG/L55MG/L这一范围,或者更高,。当水中溶氧量度若小于15MG/L时，增氧机工作；水中溶氧量度若大于55MG/L时，增氧机停止工作，蓄电池可提供5小时供电，电量不够可切换电网供电。二、要解决的问题光伏发电系统，溶解氧测量传感系统，增氧机控制系统及各系统的整合三、研究步骤第一阶段以自家为实地进行调查（地形，天气气候，光照）、资料收集与整理、完成调查报告与开题报告；第二阶段光伏发电系统，溶解氧测量传感系统，电机控制系统设计、制作、调试、修改完善；第三阶段整理系统相关技术资料。第四阶段完成毕业设计论文及答辩。3三、设计（论文）体（即论文目录，这个条例后面的示例中有）本设计分为为个主要部分实地测量，系统设计、硬件部分、软件部分、运行维护，具体结构如下1、引言；2、实地勘察；3、小型家用及鱼塘增氧光伏系统控制要求；4、构建电气控制系统及设备选型（PLC、变频器、测溶解氧模块、触摸屏及其他电气元件）；5、小型家用及鱼塘增氧光伏系统软件部分（配置、I/O分配表、程序、报警部分、HMI界面等）；6、控制系统集成、调试；附录（较复杂的电气图纸、机械图纸、照片及其他相关图片等）；7、参考文献；总结。指导教师意见签字年月日院（系）审批意见签章年月日4毕业设计（论文）任务书2015年3月1日毕业设计（论文）题目小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计与实现题目来源自选指导教师赵翱东职称副教授所在部门控制技术学院学生姓名陈春煜学号2020123103班级光伏21231所属院系专业控制技术学院自动控制系光伏专业外语翻译要求小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计与实现光伏增氧系统课题需要完成的任务太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件也不消耗燃料，并且不排放包括温室气体在内的任何物质，具有无噪声、无污染的特点；太阳能资源没有地域限制，分布广泛且取之不尽，用之不竭。主要解决问题1光伏方阵产生的电能可提供给家用电器使用，并可以在蓄电池满充情况下，可供负载使用2天（日均25KWH左右）；光伏发电可以与电网电能互补使用；2水产养殖中溶解氧检测技术在水产养殖过程中,水中溶氧量度若小于1MG/L,水中鱼类就会出现浮头现象,若水中所含溶氧量小于05MG/L,则水中的鱼类就会出现窒息死亡的现象,通常情况下,水中所含溶氧量一般在5MG/L55MG/L这一范围,或者更高,。当水中溶氧量度若小于15MG/L时，增氧机工作；水中溶氧量度若大于55MG/L时，增氧机停止工作，高温阴雨及弱光无光状态下蓄电池可满足第一条件并为增氧机提供5小时供电，电量不够可切换电网供电。3光伏方阵产生的多余电能可以输送给电网。序号内容时间安排1布置毕业设计课题，查阅相关资料、文献3093152确定总体设计方案及设备选型3163223完成电路设计、制图及接线3234074电路调试，编写毕业设计说明书4084205修改毕业说明书，准备毕业答辩421430课题计划安排计划答辩时间2015年5月4日5月10日答辩提交资料4月30日教研室主任审核意见签名5无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第1页共33页小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计与实现摘要随着全球化石能源的不断匮乏以及环境污染问题，大力发展可再生，清洁无污染的，可持续性的新能源的利用形式，已经成为社会经济发展的必然走向趋势。光伏发电将成为主要的发电形式，太阳能总量巨大，取之不尽，用之不竭，是使用不会枯竭的能源，而且光伏发电系统使用的范围十分广泛。鱼塘增氧系统与光伏系统的结合，不仅可以增加农民的收入，也可以减少持续的电费支出。关键词光伏发电系统鱼塘增氧系统；增氧机；增氧机控制器DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSMALLHOUSEHOLDANDPONDSPVAERATIONSYSTEMABSTRACTWITHTHESCARCITYOFFOSSILFUELSANDGLOBALENVIRONMENTALPROBLEMS,VIGOROUSLYDEVELOPRENEWABLE,CLEANPOLLUTIONFREE,THEUSEOFNEWFORMSOFSUSTAINABLEENERGY,ITHASBECOMEANINEVITABLETRENDOFSOCIALECONOMICDEVELOPMENTTRENDPHOTOVOLTAICPOWERGENERATIONWILLBETHEMAINFORM,AHUGEAMOUNTOFSOLARENERGY,INEXHAUSTIBLE,THEUSEOFINEXHAUSTIBLEENERGY,ANDTHESCOPEOFPHOTOVOLTAICSYSTEMSUSEVERYEXTENSIVEPONDAERATIONSYSTEMINCOMBINATIONWITHPHOTOVOLTAICSYSTEMS,NOTONLYCANINCREASEFARMERSINCOME,BUTALSOCANREDUCEELECTRICITYCOSTSSUSTAINEDKEYWORDSPVSYSTEMS,PONDAERATIONSYSTEM,OXYGENMACHINE,OXYGENMACHINECONTROLLER无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第2页共33页目录第一章绪论11农村太阳能光伏发电课题的背景及意义412太阳能光伏发电的技术特点513太阳能光伏发电国内外研究现状6131国外光伏发电产业的现状6132国内光伏发电产业的现状6第二章光伏系统设计前的现场勘查21现场数据调查822气候因素调查9第三章小型家用及鱼塘光伏增氧系统组成部分31太阳电池组件及方阵10311太阳电池10312太阳电池方阵1232免维护铅酸蓄电池1233光伏系统控制器1334逆变器1435二极管及支架15351二极管16352支架1636鱼塘增氧机及控制器16361增氧机16362增氧机控制器1737汇流箱17第四章小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计41计划设计的要求1842增氧机功率的确定1843蓄电池容量的确定1844太阳电池的方位角及倾斜角的确定1945支架的设计20第五章小型家用及鱼塘光伏增氧系统的硬件选择与安装51系统的硬件选择21511太阳的电池组件的选择21512蓄电池的选择21513控制器的选择22514逆变器的选择22515增氧机控制器的选择22516其他器件的选择2452光伏系统的硬件安装24521太阳电池方阵的安装23522控制器等电气设备的安装24第六章小型家用及鱼塘光伏增氧系统的调试及维护管理61系统的调试25无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第3页共33页62系统的维护管理25621日常维护25622定期检查25第七章总结与展望71总结与展望26小结27参考文献28附录一29附录二31附录三32无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第4页共33页第一章绪论11农村太阳能光伏发电课题的背景及意义伴随着我国经济建设事业的快速发展及人口的增长，人们对能源的需求量越来越大。与此同时，大量化石能源及的使用，导致全球能源的迅速枯竭短缺及气候变暖、海平面上升、荒漠化加重等全球环境的问题日渐突出。现今因为人们对环境自然的重视，太阳能的发展也越来越加大。所以，大力发展可再生，清洁无污染的，可持续性的新能源的利用形式，已经成为社会经济发展的必然走向趋势，而且快到了刻不容缓的地步。近年来，由于各国政府机构对光伏产业的大力支持和帮扶，加上光伏行业人员的不懈努力，尽管遭受了全球经济危机的影响，光伏行业在技术、生产和应用上还是取得了全面的进步。太阳能是相对新能源，它与常规能源相比有三大特点第一太阳1秒辐射到太空的热量等于一亿亿吨煤完全燃烧所产生的热量的总体之和。而太阳寿命大约为100亿年，仍然可以提供40多亿年的能量，人类寿命与之相比简直是九牛一毛。可以说是源源不断，无穷无尽。第二地球范围内，太阳能随处可见，可以因地制宜的就地开发采用，不要考虑到运输的问题，特别是在交通欠发达及不发达的广袤的农村地区、岛屿、西部边远地区及西南山区更具有社会利用价值。第三太阳能能源是十分干净的。在开发利用时，不会产生任何废弃物，没有噪声污染水污染等公害，更不会影响生态环境健康。太阳能的缺点也不问可知，十分的显眼。第一能量密度低,标准的情况下,1平方米面积的表面吸收的能量只有1千瓦。如果广泛使用,为了满足需求通常需要十分大的表面光照收集器，设备和材料费用增多，占用区域面积增加，增加了成本。第二由于天气因素的影响，并且在开发采用时是有时间上的间歇性和天气变化的随机性，驶达某一地面的太阳辐射强度，因受气候、地域、时令和白天和黑夜的长短变化等因素影响，有时候有，有时候没有；时而强，时而弱，给光伏系统的使用带来不少困难。六次全国人口普查结果得知，生活在非城镇地方的人口为674149549人，占5032，然而中国非城镇土地面积占全国总量的947。非城镇人口众多而又分布广泛，随着农村生活水平的增高，家庭使用电器种类及数目的增加。农村电网的负荷将不能达到正常的需求。加之农村分布上不合理的配电器，变压器；在之前农村电网更改升无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第5页共33页级中比较重视照明线路；乡村用电负荷经常时令性变化及树木障碍的清除难度大，难以确保线路的安全可靠运行等难题，更加大了乡村电网使用的负担。目前我国仍然有约两万个村庄，而60左右的人口仍然使用秸秆，柴火为主做饭和烧水，这样不仅会造成空气的污染，而且会造成植被的严重破坏。威胁生态环境的可持续发展，伴随着全球能源的逐渐枯竭，化石能源和电力资源价格的快速上涨，使得能源的供应将形式严峻。“无穷无尽，用之不竭”的太阳能及太阳能使用手段将成为社会主义新农村建设中重要的构成部分。农村太用能的利用形式有许多，如热利用、照明、电力等，其中太阳能发电拥有两种方式，一种是利用太阳热能发电，利用聚光产生高温热能转化成电能。另外一种是利用太阳的光能进行发电，利用太阳能电池将光能转化为电能。农村地区几乎每几户农民的房子附近都有鱼塘主要是蓄水功能，夏天天晴少雨，农作物缺水会减产甚至绝产，给农民带来损失。由于池塘的蓄水功能，可以及时的从池塘引水灌溉农作物，避免重大的损失。同时鱼塘水源充足时可以在鱼塘养鱼，增加额外的收入。可是，乡间地区一贯的养鱼方式是天然放养，造成单位面积的产出数目较小。养鱼的收入较小。此时就可以使用增氧机提供水体氧气，增加水体溶解氧的含量，进而可以增加养鱼的数量及质量。在农村文化水平相对较低，使用增氧机就会有一定的困难，增氧机的使用比较复杂天晴时中午开，天阴时清晨开，阴雨连绵时半夜开，傍晚时又不需开，阴天白天又不能开等等。这一系列的操作多需要一定的技术，所以农民完全不可能把握规律，使用时也可能适得其反。这么多的操作规律归根结底是溶解氧的含量发生了变化，因此，只需测量溶解氧就可以知道什么时候应该开启，什么时候关闭，大大减少老百姓的使用难度，更便于推广。12太阳能光伏发电的技术特点太阳能发电技术主要包括太阳电池和方阵、蓄电池和控制器、逆变器等技术。它具有以下特点（1）能量总数巨大，对人类来说是非枯竭的。目前全球消耗约为15TW的能源，而地球表面接受约为85000TW的辐射能。远比其他能源多得多。（2）太阳能到处都有，可以就地取材，不需要运用长途运输，减少了线路架设费用。（3）光伏发电站工作时不用其他的燃料，利用成本下降。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第6页共33页（4）太阳能发电部件固定，不易损坏，易维护，可以在无人状态下运行。（5）是理想的清洁能源，不会产生对环境的不利影响。（6）太阳能光伏电站的建设周期短，选址灵活，可以根据需求调节电站的规模。（7）受天气限制，阴雨，弱光，夜间不能发电。13太阳能光伏发电国内外研究现状131国外光伏发电产业的现状从1954年第一个6效率的光伏电池在美国贝尔实验室被发明出来，到20世纪70年代以前，光伏电池主要运用于外层空间的航天器上。1970年后,技术的发展,成为太阳电池的成本、材料、程序、改善的结构的动力，地面应用得以快速发展，应用领域不断扩张。在很长时间内，美国太阳电池的产量位居世界第一，日本于1999年开始超过美国，并保持8年的领头地位，直到2007年被迅速崛起的中国光伏赶超。如今中国光伏已远超日本。太阳电池产量的年平均增长率在19972007年为413，甚至在20072010年增长率大于100。由于2011年受国际金融风暴的影响，欧美国家对光伏行业的财政支持减少，但是光伏行业还是在迎风发展。光伏电池组件的产量增长了71，总产量约为34GW。总之，不论国际大环境的变化是否有利，光伏行业的发展前景都是一片大好的自20世纪70年代地面运用光伏发电以来，很长时间内，主要还是无电地区的离网式光伏发电运用，为偏远山区、航标灯、铁路信号、微波通信中继站等提供持续可靠地电能。90年代，德国率先启动将15KW的并网光伏系统运用于居民住宅屋顶的“一千个太阳能屋顶计划”，到2010年德国安装光伏系统达1737GW的累计安装量，然而其中却只有50MV的离网光伏系统。2010年欧洲占全球安装量166GW的80。并网光伏系统的发展早已取代了离网光伏系统，占到了全球总容量的95以上。可以预见，21世纪末太阳能发电将取代火力发电成为主要的发电形式，一个太阳能利用的时代即将到来132国内光伏发电产业的现状中国的太阳能光伏发电开发研究从1958年开始，并与1971年首次成功应用于“东方红二号”人造卫星。此时的光伏产业的发展十分缓慢，主要是受到产量及价格的制约，全年总产量只有11KW，价格却高达200元W左右。20世纪70年代，中国拥有第一批光伏企业，但生产水平和技术水平都很低；80无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第7页共33页年代中后期，引进了国外的先进设备，增加了5条单晶硅和1条非晶硅生产线，不仅提高了生产的数量，同时提高了质量，光伏产品的价格大幅的下降。2002年，国家开展了“送电到乡”工程，在西部地区的1065乡镇建成了721座风光互补或光伏电站和268座小型水电站，解决了30万户人口的用电问题。工程总投资47亿元资金，有16亿元用于建设155MW光伏和风光互补电站。受“送电到乡”工程的带动，国内出现一大批光伏企业和相关技术人才，极大的促进了光伏企业的发展。2003年以后，由于政府的扶持以及欧洲光伏市场的需求，中国太阳电池的年产量成倍增加。2007年超过日本跃居世界第一。2011年，由于欧美国家内部的经济发展出现危机，减少了对本国光伏行业的扶持，同时为了防止中国光伏产品的迅速进入，而对中国产的光伏产品进行了双反调查，对中国光伏行业造成严重打击。2013年，中国光伏产品出口总额同比下降1794。由于政府的出口转内销的政策及同欧盟的贸易谈判。2014年中国光伏行业不断回暖，光伏企业的发展又进入一个春天。相比于中国光伏产量的增加，中国光伏市场的发展却相形见绌。百分之九十以上的中国光伏产品供应出口。近年来，中国国内的光伏系统安装量不断增加，如表（11）所示，由于国内市场的不断发展，中国光伏应用市场进入了全新的发展阶段。2012年7月7日，国家能源局发布了太阳能发电发展“十二五”规划的通知，提出了2515年底重点将与建筑结合的分布式光伏发电系统推广应用于中东部地区，总装机容量达10GW。在西部地区建设装机总容量10GW的并网光伏电站，帮助增加当地电力供应。表1120002011年中国光伏系统年安装量（单位MW）年度年安装量累计安装量2000300190020014502350200218504200200310005200200410006200无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第8页共33页200580070002006100080002007200010000200840001400020091600030000201050000800002011275000355000第二章光伏系统设计前的现场勘查太阳能光伏发电系统在设计时，必须要考虑到众多的因素，所以要进行大量的前期实地调查。了解用户的需求、系统建设的用途、需要承接负载的数量及功率等参数。确定光伏发电系统的具体形式及构成的主要部件。选定系统设置的场所、光伏阵列的容量、太阳电池组件的安装的倾斜角和方位角、可以使用的建设面积、支架的搭建方式及电池组件的串并联方式等。21现场数据调查现场调查数据如表（21）所示。表21现场调查数据表光伏阵列的容量3500W日均用电量25KWH光伏系统类型混合式光伏发电系统设置场所地面设置可设置面积10M5M有无遮挡无遮挡气候特点夏季高温多雨，冬季温和少雨支架铝合金无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第9页共33页支架底座混凝土结构负载特性交流负载电压及频率200V50HZ交通条件一般材料安放场所室内池塘形状类似三角形池塘面积约25亩（100M35M）最深深度35M22气候因素调查光伏发电系统的发电效率重要影响因素包括气温、太阳辐照量、日照时间等。宣城地区气候调查如表（22）所示。表22宣城地区气候调查表月份月平均室外气温（）水平面月平均日太阳辐照量（MJ/M2日）倾斜表面月平均日太阳总辐照量（MJ/M2日）月日照小时数（H）135837111293126224697301191914673831177212775123341413725133561636518815336139651915623315111134711488727818675165502205827718180172362059923612963134791962101811518135551794111239411123301484无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第10页共33页1262804711437147第三章小型家用及鱼塘光伏增氧系统组成部分31太阳电池组件及方阵311太阳电池单个太阳电池片不能直接当做电源直接使用。由于太阳电池可以将光能直接转化电能，没有复杂的部件、无转动的部件、无噪声等，使用太阳电池的太阳能光伏发电是太阳能利用的最理想形式之一。太阳电池作为将太阳能直接转化为电能的设备，由于经过多年的研究，技术的革新，目前价格下滑，性能提高了，以及进入普遍运用的阶段，1晶体硅太阳电池的分类（1）按照基体材料分硅太阳电池1单晶硅太阳电池2多晶硅太阳电池3非晶硅太阳电池4微晶硅太阳电池化合物太阳电池1单晶化合物太阳电池2多晶化合物太阳电池（2）按电池结构分1同质结太阳电池2异质结太阳电池3肖特基结太阳电池4复合结太阳电池（3）按用途分1空间太阳电池2地面太阳电池无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第11页共33页2太阳电池的发电原理太阳电池能发电主要是应为光电效应，当半导体中存在内部电场时，半导体在受到阳光照射时便会产生电子空穴对，由光能产生的电子在传导带中的电场的作用下向一个方向运动，而价电子中的空穴则相反方向运动，由于产生电荷载流子的分级作用，半导体的两侧产生电位差，形成电动势。3太阳能电池板的技术参数（1）伏安特性曲线，当负载电阻从0增大到无穷大时，其两端电压与电流的变化关系的曲线。（2）最大工作点，标准条件下，伏安特性曲线上对应的工作电流与工作电压的乘机为最大的点。（3）开路电压，标准条件下，太阳电池不带负载情况下的端电压。（4）短路电流，标准条件下，太阳电池在端电压为零时的输出电流。（5）填充因子，太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流的乘积之比。（6）太阳电池的转化效率，太阳电池接受光照的最大功率与该电池上的全部辐射功率的百分比。（7）电流，电压，功率的温度系数，当温度变化时电流，电压，功率对应的变化系数。（8）太阳辐照度的影响，太阳辐照度有大小变化时，太阳电池的开路电压，短路电流，最大功率点也会发生相应的变化。312太阳电池方阵在一般情况下，单独的一块太阳电池组件，是无法满足负载电压或是功率的要求，需要将若干太阳电池组件通过串、并联组成太阳电池方阵才能正常运行及工作。太阳电池方阵是通过一定的电气和机械方式将若干的太阳电池组件连接在一起，并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。如图（31）所示。太阳电池组件的连接可以采用串联、并联、混合式连接方式。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第12页共33页图31太阳电池方阵32免维护铅酸蓄电池在离网光伏系统中，蓄电池经常处于浮充放电状态。大致可以理解为，夏天日照量大，除了供给负载用电外，有多余电能可以对蓄电池充电；冬季阳光光强弱，日照时间短，更少的方阵发电量，要求使用的电力的电池存储器。需要使用蓄电池储存的电能。在这种季节性循环的基础上，还要加上一个小得多的日循环；白天发电有多余时给蓄电池充电，晚上蓄电池供给负载使用。因此要求蓄电池的循环寿命长，自放电小，能耐过度充放，温度影响小，而且充放电效率要高，当然还有考虑价格低廉，使用方便，维护简单等因素。如图（32）所示。图32免维护铅酸蓄电池1蓄电池的性能参数（1）蓄电池的电压，每小格的标称电压为2V，冲、放电时电压都会有小幅度的变化。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第13页共33页（2）蓄电池的容量，由电池本身决定，还与电池的放电率与温度有关。（3）蓄电池的使用寿命，是以蓄电池的工作年限来衡量的。（4）蓄电池的效率，能量效率，蓄电池放电输出能量与充电输入能量的百分比，主要影响因素为电池内阻；库伦效率，蓄电池放电输出电量与充电输入电量的百分比。（5）蓄电池的自放电，蓄电池长时间不使用时，电量会自动减少，这在现象称为自放电。（6）蓄电池的放电深度与荷电态，放电深度指蓄电池放出的安时数与标称容量安时数的百分比；荷电态指蓄电池放电后剩余电能占蓄电池总能量的比值。33光伏系统控制器光伏控制器是用于太阳能发电系统中的自动管理和控制设备，主要控制电池方阵对蓄电池充电，及后期蓄电池给逆变器负载供电。如图（33）所示。光伏控制器采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数据采集和监测控制系统。既可不间断的实时监控系统现行的运行状态，随时获得光伏电站的工作信息，又可完备的建立一个光伏电站的历史数据库，为评估光伏系统设计的合理性及后期维护检查电站元器件设备可靠性提供了准确而充分的参考量。此外，光伏控制器也建立一个串行通信数据传输功能，光伏控制器的多元化可以集中管理和远程控制光伏子电站。图33光伏控制器1光伏系统控制器技术参数系统电压，通常有6个标称电压等级12V、24V、48V、110V、220V、500V。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第14页共33页最大充电电流，控制器承受的光伏方阵最大输入的电流，功率大小有5A300A等多种规格。输入路数，小型控制器通常最小输入一路的光伏方阵，大中型的甚至可以输入1218路。静太电流，也叫空载损耗，控制器自身的最大损耗要求小于额定的充电电流的1。蓄电池充电的浮充电压一般有12V系统、24V系统、48V系统。温度补偿，温度补偿值一般为2040MV/。工作环境温度，一般在20到50之间。2光伏系统控制器的分类并联型控制器串联型控制器脉宽调制型控制器智能型控制器最大功率跟踪控制器3光伏系统控制器的主要功能蓄电池的充、放电管理功能设备保护功能光伏系统工作状态显示功能光伏系统数据及信息储存功能光伏系统故障处理及报警功能光伏系统遥测、遥控等功能34逆变器由于光伏系统发出的是直流电，而负载多为交流负载，如果要为交流负载供电，就必须使用逆变器。逆变器就是将直流电转化为交流电提供负载使用的装置，他是整流器的逆向变换器件。如图34所示。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第15页共33页34逆变器1逆变器的主要技术参数额定输出电压；分为单相220V，三相380V,正常运行电压波动偏差不得超过额定值35输出电压的不平衡度输出三相电压不平衡度不超过58。输出电压的波形失真度；正弦波输出电压波形失真度小于等于5。额定输出频率；偏差小于1,我国为49HZ51HZ。负载功率因数；表征了带动感性负载的能力。额定输出容量；纯阻性负载时，额定输出电压、电流之比。额定输出功率；正常情况下，输入与输出功率之比，通常为70以上。带载能力；特殊输出功率条件下持续工作一段时间。2逆变器的分类输出电流相数分；单相式、三项式和多项式。输入直流电源性质分；电压源式和电流源式。输出电压波形分；方波、正弦波和三角波式。主电路拓扑结构分；推挽、半桥和全桥式。输出电流频率分；高频、中频、低频和工频式。直流环节特性分；高频环节和低频环节式。负载是否有源分；无源和有源式。3逆变器的主要功能输出波为正弦波电流。要具有体积小、可靠等特点。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第16页共33页能使得光伏方阵工作在最大功率点。网断电时，有日照条件下可以单独供电。市保证在负载和日照变化大的时候能高效运行35二极管及支架二极管是光伏方阵的重要组成元器件，目前二极管基本与光伏组件实现了一体化。如图（35）所示。图35二极管351二极管在太阳能方阵与逆变器或蓄电池之间，需串联一个阻塞二极管，防止无光或弱光时供电母线电压高于光伏方阵电压，蓄电池向光伏方阵倒送电，因此消耗能量使得光伏方阵发热，破坏光伏系统，阻塞二极管起到单相导电的作用，在光伏方阵由较多的太阳电池组件串联组成时，每块电池组件的两端需并联一个二极管，当单个组件被遮挡或故障停止发电时，可以在二极管上实现电流旁路。保证其他电池组件的正常工作。352支架支架在光伏系统的使用中，主要起到对太阳电池组件的支撑作用。是光伏阵列建设不可缺少的部分，支架在设计时不仅要考虑设置的地点、环境等因素的状况，还要考虑能多大的风吹作用力、承受的自身重量载荷、北方地区的积雪重量的载荷以及防地震等级的载荷等。36鱼塘增氧机及控制器361增氧机增氧机是水产养殖业最常运用的机器。如图（36）所示。它的主要功能是增加水体中的溶解氧含量，保证鱼类在水中的正常呼吸运动，同时也能抑制水中厌氧及兼性厌氧菌的生长与繁殖，防止水质变差威胁鱼类赖以生存的环境。增氧机通过电动机或无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第17页共33页柴油机等提供动力工作。现今使用增氧机的品种繁多，有叶轮式、水车式、射流式、喷水式、充气式、吸入式和涡流式等等各式的增氧机。根据不同的地理条件，可以使用不同的类型。图36增氧机362增氧机控制器增氧机控制器专用于各种水产养殖池塘的溶解氧持续测量和增氧机的自动控制。如图（37）所示。图37增氧机控制器使用时必须要考虑到众多的因素，所以要进行大量的前期实地调查。了解用户的需求、系统建设的用途、需要承接负载的数量及功率等参数。增氧机控制器在安装前需要对其内部的金属电极内注入电解液，电极内不能有气泡，气泡会影响控制器的测量精度。注入电解液完成后，需根据手册进行校准。控制器选址时要与增氧机保持一定的距离，用以防止增氧机开启时附近的水体溶解氧增高而远处溶解氧没有增加时，控制器检测值达到设定的上限提前关闭增氧机而没有起到增氧效果的情况的出现。池塘增氧机控制器功能齐全,易于安装,操作方便,可以直观设置上限和下限。当溶无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第18页共33页解氧低于下限自动打开增氧装置,当溶解氧高于上限的自动停机,当中午高氧含量时自动可以补充氧气。用最小的力量来维持足够的溶解氧。37汇流箱在太阳能光伏发电系统中会使用到汇流箱，如图（38）所示。38汇流箱用户将一定数量、规格相同的光伏电池组件串联起来，组成若干光伏阵列，然后再将光伏阵列并联接入光伏汇流箱。使用汇流箱是为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线。在光伏汇流箱防雷的功能里配置了光伏专用直流防雷模块、直流熔图断器和断路器等器件，方便用户及时准确的监控光伏电池的工作情况，确保太阳能光伏发电系统工作效率的最大化。汇流箱是减少使用太阳能光伏阵列和逆变器之间的连接。汇流箱特性以及配备防雷包括直流防雷模块、直流保险丝和断路器和其他设备,以促进用户的及时、准确的监测光伏电池,确保太阳能光伏电力系统的效率最大化。第四章小型家用及鱼塘光伏增氧系统的设计41计划设计的要求1光伏方阵产生的电能可提供给家用电器使用，并可以在蓄电池满充情况下，可供负载使用2天（日均25KWH左右）；光伏发电可以与电网电能互补使用；2水产养殖中溶解氧检测技术在水产养殖过程中,水中溶氧量度若小于1MG/L,水中鱼类就会出现浮头现象,若水中所含溶氧量小于05MG/L,则水中的鱼类就会出现窒息死亡的现象,通常情况下,水中所含溶氧量一般在5MG/L55MG/L这一范围,或者更高,。当水中溶氧量度若小于15MG/L时，增氧机工作；水中溶氧量度若大于55MG/L时，无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第19页共33页增氧机停止工作，高温阴雨及弱光无光状态下蓄电池可满足第一条件并为增氧机提供5小时供电，电量不够可切换电网供电。3光伏阵列产生的多余的电量可以交付给电网。42增氧机功率的确定跟据相关测定每千克鱼每小时耗氧总量约为10G。其中生命活动耗氧约为015G；食物消化及排泄物分解耗氧约为085G。10亩鱼塘，每亩产出400KG为基础，每亩增加100KG产出，需增加15KW增氧机一台。十亩池塘可增产1000KG。由于农村鱼塘较小，一般为25亩，由上得知，每亩可增加400KG，由于会密度过大产生负面影响，可以每亩增加200KG，总增加500KG。43蓄电池容量的确定根据要求得知需提供的电量25KWH215KW5H125（KWH）由于使用的蓄电池电压为48V，家用负载及增氧机的消费电流分别为家用负载的消费电流I2500W24H48V217A增氧机的消费电流I1500（W）48（V）3125（A）一日必须的电流量家用负载I217（A）245208（AH）增氧机I3125（A）515625（AH）蓄电池满充情况下，可提供负载使用2天（日均25KWH左右）。高温阴雨及弱光无光状态下蓄电池可满足第一条件并为增氧机提供5小时供电。由于蓄电池每天反复充放电，放电深度取05，蓄电池容量C5008（AH）2（0750508）15625（AH）（0750508）86803（AH）选30AH蓄电池29块即可。44太阳电池的方位角及倾斜角的确定太阳能光伏系统设计的重要因素之一是太阳电池阵列的布置、方位角及倾斜角的选择。太阳能光伏系统一般来说，以正南方向为0度。向西为正，向东为负。倾斜角为太阳电池组件与水平地面的夹角。太阳电池组件水平放置时倾斜角为0度，垂直放置时为90度。因为地面太阳能设计直接在地面进行便于维护,所以需要一个方位正南的方位角方向0度。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第20页共33页为了使太阳能发电容量尽可能大,所以要得到最好的倾角,冬季和夏季发电量之间的差异最小的可能的倾角。太阳能电池模块安装在本地一般粗糙的取当地的纬度或添加一些倾斜倾角。以下为根据当地纬度粗略确定太阳能电池的倾斜角，表（41）所示表41纬度粗略对应的倾斜角纬度倾斜角00250等于纬度260400等于纬度加上50100410550等于纬度加上100150大于550等于纬度加上150200宣城市宣州区的地理坐标为东经118750，北纬30950。根据表（41）所示，宣城市的宣州区的太阳能电池倾斜角大致为350。45支架的设计由于是35KW的小型光伏系统，采用的单个太阳电池组件为250W。太阳电池组件数系统总功率单个太阳电池组件功率3500W250W14（组）为了美观及实用性，采用分列两排，每排七个组件的排列方式，每块组件的规格为1655MM992MM。在电池组件的排列过程中，各个组件平面之间都要存在一定的缝隙，为了方便组件的安装、拆卸及以后的维护。于是可以在单个组件规格的基础上曾加一点长度，长度可取为17M，宽度可取为1M，光伏阵列的规格则为34M7M。如图（41）所示。即阵列的横向支架长度为7，纵向支架长度为34M。为了充分利用光伏阵列占用的地表面积，可以适当加高阵列的高度当做车棚使用。阵列的较低侧增加1M，较高侧的长度三角形三边的函数计算得到为29M，低侧到高侧的长度为28M。如图（42）所示。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第21页共33页图41光伏阵列俯视图图42光伏阵列侧视图第五章小型家用及鱼塘光伏增氧系统的硬件选择与安装51系统的硬件选择511太阳的电池组件的选择本设计采用江阴润达光伏生产的RS250P60型号的光伏组件，其具体参数如表（51）表51RS250P60型号太阳的电池组件参数表太阳的电池组件参数数值最大功率250W重量200KG峰值工作电压302V无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第22页共33页峰值工作电流827A开路电压378V短路电流875A最大系统电压1000V产品认证TUV电池数量96外形尺寸165599245标称电池温度452512蓄电池的选择本设计采用超燕电池6DZM标准系列，其具体参数如表（52）表52复华电池6DZM30参数表电池型号6DZM30标称电压（V）48标称容量30AH/10HRC10长（LX宽（W）X高（总高H（MM）166175126（126）重量KG100内阻25约40M513控制器的选择本设计采用天风能源科技有限公司5KW光伏控制器，其具体参数如表（53）表53天风能源科技有限公司5KW光伏控制器参数型号BF5K1DC输入电压48V/96V开路电流电压范围340400V额定输出功率5000W电网电压范围160V280VOR110V120V额定电网频率范围50HZ47515HZOR60HZ57615HZ最大效率97无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第23页共33页尺寸规格WHD473230421MM重量62KG514逆变器的选择本设计采用华威能源公司的SI5000W/48V型号，其具体参数如表（54）表54华威能源公司SI5000W/48V型号逆变器参数型号SI5000W/48V功率W5KW直流电压48V/96V输出频率50HZ1输出电压220VAC5充电电流MAX20A运行环境040摄氏度机器尺寸MM473230490重量（KG）68输出波形正弦波515增氧机控制器的选择本设计采用渔工电子科技公司的YG518型号，其具体参数如表（55）表55渔工电子科技公司YG518型号增氧机控制器参数型号YG518供电源220V1050HZ环境温度040溶解氧测量范围01200MG/L溶解氧测量误差05MG/L温度测量范围050控制方式自动、手动2种显示窗口溶氧、溶氧、温度3个测量距离50米（加长可至200米）无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第24页共33页主机尺寸240215110（MM）仪器重量约7KG516其他器件的选择其它器件的选择，其具体参数如表（56）表56其它器件的参数功率15KW供电源220V1050HZ叶轮式增氧机适用范围水深1M以上输入路数110路输出路数110路电流每路DC10A32A电压最高电压1000V汇流箱温度/湿度2560，湿度9552光伏系统的硬件安装521太阳电池方阵的安装电池方阵的安装需要做一些前期的准备工作，首先要进行现场的勘察，其主要内容包括气候、地形、土壤类型、方阵的基础要求、可使用的建设面积、安全要求及可供设备维护通道等等条件；然后根据调查报告制定现场的施工方案，并进行场地的平整、基座的浇筑和管道的铺设等工作；最后进行具体的现场施工。在光伏系统的施工过程中，要注意不应破坏原有的建筑物的结构及各种的载荷能力。要保证太阳电池组件、螺栓、连接线等配件的及时运达。准备齐全需要的安装工具和设备，不然在偏远的区安装时，往往会因为缺少某些工具而影响工程的进度。现场的安装工作首先要检查基础设施是否已按要求完工，检查太阳电池组件是否完好。将组件放在干净的工作面上并正面朝下，使组件与支架上的安装孔校准对齐，用螺丝螺母将支架与所有的组件牢牢固定。按照串并联的要求将组件的不同颜色接线端按要求正、负相连。以上完成后，将带组件的支架用螺栓螺母与底座进行固定，需要的话可以使用焊接。检查支架与底座的牢固度，外观要整齐。在组件的安装过程中需要注意一些安全事项安装人员必须有光伏系统的安装资格、保护措施要要严格执行、雨天严禁施工、太阳电池玻璃面上严禁站人，以防玻璃无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第25页共33页破损及安全事故、阳光下需遮挡太阳电池玻璃面防止人员触电等。522控制器等电气设备的安装通常，控制器等电气设备应为室内安装，事先要选好安装场地。中小型的设备可以固定在墙壁上或工作台上。安放处要避免温度高、湿度高、粉尘多、腐蚀性强的不利环境，特别要避免金属物体落入。还要满足一定的技术条件，光伏系统的设备接线与配置应符合低压电力系统及光伏系统的设计规定。系统的直流侧和交流侧都应有绝缘隔离装置与逆变器隔离。系统的主电路保护装置之间的绝缘电阻和地面是大于或等于1兆欧。光伏系统连接到电网的各种保护,保护接地、短路、防孤岛效应等等。蓄电池的设置要求其尽量靠近光伏阵列且尽量与控制器、逆变器等电气设备分开，放置在1020的干燥、通风、干净、无阳光直射且离热源大于2M的室内。安装前需要检测蓄电池是否正常后，才可以进行安装。安装时需要使用绝缘物体让蓄电池与地面之间保持绝缘状态。它需要使用一个绝缘的物体允许电池维护与地表之间的绝缘安装。增氧机在安装时应考虑尽量安装在池塘的中央位置，用木桩及绳索进行固定，防止增氧机移位达不到使用效果。增氧机控制器在安装前需要对其内部的金属电极内注入电解液，电极内不能有气泡，气泡会影响控制器的测量精度。注入电解液完成后，需根据手册进行校准。控制器选址时要与增氧机保持一定的距离，用以防止增氧机开启时附近的水体溶解氧增高而远处溶解氧没有增加时，控制器检测值达到设定的上限提前关闭增氧机而没有起到增氧效果的情况的出现。在较深水域安装时应有人监护，防止发生溺水事件。第六章小型家用及鱼塘光伏增氧系统的调试及维护管理61系统的调试方阵的调试一般先检查方阵的外观、固定及接线等情况，再进行串联组件的检查，当串联组件的的开路电压基本一致时，才可以并联并进行检查。并网逆变控制器的调试必须分别对交流电质量和保护功能进行调试。电能质量上有工作电压和频率、电压波动和闪边、谐波和波形畸变、功率因素和输出直流分量的检测；保护功能上有过欠电压保护、短路保护、反向电流保护、防孤岛效应等性能的调试无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第26页共33页62系统的维护管理光伏系统的正常运行有赖于后期对系统的维护和管理。要使光伏系统保证长时间稳定的工作状态，维护人员必须操作要规范、检查要认真、及时解决发现的问题。才可以发挥光伏系统最佳的经济和社会效益。621日常维护1检查电池组件表面是否有灰尘、树叶和其他垃圾，如果有就需要及时的清理和清洗。检查组件的接线是否脱落，支架是否牢固等。2检查所有设备外观的损坏状况，设备温度是否异常，导线有无老化脱落，室内的湿度是否过高，设备有无异常声响等等。3观察电池充放电状态、电解质水平位置是否低于电极和分隔板。622定期检查定期检查具体周期根据设备的情况而定，一般4年或4年以上进行一次。检查内容包括1查阅运行记录，分析光伏系统运行状态，并作出合适的判定，如果存在较严重的问题，立刻检修维护。2检查设备的表面和内部，主要是连接部份、导线、易锈蚀部位等。3定期检查清理逆变器的冷却风机里的灰尘、更换损坏器件和导线有无老化破损。4检测蓄电池电解液的含量及浓度，及时添加硫酸溶液和更换电池。5可使用如红外探测的方法找出异常放热部位，及时的维修。第七章总结与展望71总结与展望太阳能光伏发电存在利用价值非常的巨大。然而,仍然有许多问题在阻挡普遍的光伏发电的普及。主要存在太阳电池转化效率较低和光伏系统的建设成本过高两个问题。提高太阳电池的转化效率一直是光伏行业发展的目标之一。为了提高效率可以将几种不同的太阳电池有机的结合在一起或开发更为先进的光伏材料。譬如，将硅材料无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第27页共33页融合，如非晶硅与多晶硅或微晶硅的太阳电池组合而成，吸收不同波段的太阳光提高效率。现在的太阳电池的价格依然偏高，如果大规模的生产将会大大降低制造成本，所以需要广阔的市场去消化，国家和政府就需要大力的支持光伏产业。光伏系统的电气设备成本也是相当的高昂，为了降低成本必须将电气设备、流通安装的费用进行综合考量。人们这在研究开发新型的建材一体型的太阳电池组件，更为简洁的安装、电气配线方法，电气设备的标准化、产业化，及建立便捷的流通、销售体制等。太阳能发电需要阳光，但是太阳光又是间歇性的。未来全球化的领域将不断增加，随着超电导电缆的发明与运用，科学家提出了地球规模的太阳能光伏发电系统。在全球各地将设分散的光伏电站，用超电导电缆加以连接。研究开发新型的建材一体型的太阳电池组件，更为简洁的安装、电气配线方法，电气设备的标准化、产业化，及建立便捷的流通、销售体制等。可以将白天发电地区的电能传输给夜间地区有雨雪地区使用，时电能的到合理可靠地使用。当然实现这一目标还是有许多问题要解决的。实现这一目标需要有三步过程第一步建设小型的光伏电站，由许多小型电站组成局部地区的网络；第二步将相邻国家的光伏电站网络连接起来，构成更大的国家间光伏电站网络体系；第三步进一步扩充达到全世界各个国家内，构成地球范围的光伏组合式发电系统网络。小结在一个多月的设计中经历了许多难忘又痛苦的事情。经常在其他工作后又累又困时，加班加点的弄论文本来就没有什么效率，加之又十分的繁琐。本来已经放弃治疗了，但又燃起了希望继续完成论文，对前期的部分进行了大改同时也补充了许多部分。论文虽然已经初步整理成形，但对它的查重工作却让人无语。改来改去同一句还是能无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第28页共33页对比到重复的例句，自己写的句子也还是有重复的，对此，表示这样的查重对学生来说合理吗三年的大学生活白驹过隙般的成为往事学到了许多的技能知识，养成了许多不好的习惯，没有好好利用课余的时间补充知识，到了公司才发现自己的很多不足。但为时不晚，我们还可以在工作中学习进步，增加自己的阅历，丰富自己的人生。此时，我们也正真到了用自己的肩膀扛起生活的时候，不在依赖父母亲人的帮助。用自己的手脚开辟一个令自己满意的未来，实现自己的人生价值。要好好报答家人，亲友，帮助过我的人的恩情。这时我们也对自己的人生前途，产生了迷惘。人生的道路该向哪儿走，又该如何脚踏实地的前进。但不管怎么样前途毋庸置疑，总归是光明的。参考文献1车孝轩太阳能光伏系统概论M武汉武汉大学出版社，20062张无敌，长成，伊芳，等农村太阳能利用技术M北京化工工业出版社，20133杨金焕太阳能光伏发电应用技术M北京电子工业出版社，2013无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第29页共33页4罗运俊，何锌年，王长贵太阳能利用技术M北京化工工业出版社，20055沈辉，曾祖勤太阳能光伏发电技术M北京化工工业出版社，20056安其霖，等太阳电池原理与工艺M上海上海科技出版社，1984附录一表1中国大陆各主要城市太阳能资源数据表城市纬度最佳倾角平均峰值日照数H水平面年平均辐射量斜
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