【《某家庭光伏储能电站设计及成本及预算效益分析计算》4500字】

某家庭光伏储能电站设计及成本及预算效益分析计算目录TOC\o"1-3"\h\u21266某家庭光伏储能电站设计及成本及预算效益分析计算 128277第1章家庭光伏储能电站的设计 174491.1设计原则 1141281.2光伏组件选型 2157671.3逆变器的选型 362261.4蓄电池组的选型 5149721.2家庭光伏储能电站设计 621381.2.1光伏方阵倾斜角的设计 6244151.2.2光伏组件串并联设计 716232第2章家庭光伏储能电站的成本及预算效益分析 8151552.1成本预算 8211392.2发电量计算 943182.3经济效益分析 11第1章家庭光伏储能电站的设计本论文家庭光伏储能电站的设计内容主要包括：光伏组件的选型、逆变器的选型、蓄电池组选型；通过选择合理的元器件进行光伏系统的容量配置，使得该光伏系统达到最佳输出状态。1.1设计原则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[15]：先进性：在光伏电站的设计过程中，应具有一定的先进性，这样才能保证系统安全、可靠地运行，也会提高电站的使用寿命。实用性：光伏电站的实用性主要表现在电站安装之后的反馈，光伏组件的实际使用性能和逆变器的使用寿命等因素共同影响着电站性能，因此在电站中安装的器件应该从其稳定性、可靠性和可维护性综合考虑，所以尽量选用维护方便、简易的器件，同时还需考虑到电站为用户带来的收益。经济性：经济性主要体现在在同等规模电站设计中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，保护用户的投资效益[11]。1.2光伏组件选型峰值日照小时数：2.48h，光伏组件选型原则：光伏组件选型时在保证性能参数合适的情况下，还需要考虑到光伏组件是否易于安装与搬运，同时应选用合理的尺寸和较高性能的光伏组件，组件还应该符合一般的性能标准，易于接线和抗强紫外线，符合IEC61215标准，最终就能够保证每块光伏组件的质量[16]。遵循以上原则选择的jinkosolar-JKMS255PP-608Maxim电池组件。其参数如表3-1：表3-1组件参数表组件类型jinkosolar-JKMS255PP-608Maxim电池片类型156mm×156mm电池片数量60片峰值功率255w峰值电压30.8V峰值电流8.28A开路电压38.0V短路电流8.92A组件效率17.8%工作温度-40°C至85°C尺寸1650mm×990mm×40mm重量19.4kgjinkosolar-JKMS255PP-608Maxim光伏电池组件有如下优点：转换效率高达17.8%；2、尺寸较大，不仅节省了安装成本，还增大了单位发电面积；3、组件功率差为0~5w，进而提高了组件的输出功率，保证了系统的可靠性，进一步增加了给客户带来的收益。1.3逆变器的选型逆变器是组成光伏储能发电系统的一个重要条件，逆变器有很多种类，但一般都选用的是正弦波输出逆变器，因为此类逆变器不会影响电器电机的使用寿命，还要注意如果是独立的光伏储能电站，那就选独立型光伏逆变器，如果要并到公供电网中，那就得选用并网型逆变器。逆变器的选型要求：（1）转换效率：逆变器是光伏系统中的核心器件，所以在逆变器选型时要特别关注逆变器的转换效率，要选用较高转换效率的逆变器。（2）海拔因素：青海也是属于高海拔地区，所以在选择时要确定逆变器可以在高海拔地区正常运行，否则就会影响电网的运行。（3）温度：根据当地气温的最小值和最大值确定一个范围，逆变器的工作范围尽量不要超过当地的气温范围，否则就会影响逆变器的使用寿命。本次设计所选择的是Sungrow-SG5KTL-D型并网逆变器，其具体参数如下表3-2所示：表3-2并网逆变器规格逆变器型号参数Sungrow-SG5KTL-D最大光伏组件功率4kWp最大直流输入电压600V启动电压360VMPPT范围110-560V最大直流输入电流20A直流输入路数1额定交流功率3kW额定交流电流11.6A交流电流畸变率（THD)<3%@额定功率额定交流电压220V交流电压范围180V~276V（可设置）交流电压频率45Hz～65Hz（可设置）功率因数≧0.99@额定功率最大效率97.50%欧洲效率97.00%冷却方式自然冷却防护等级IP65过/欠压保护有过/欠频保护有防孤岛保护有低电压穿越功能有过流保护有防反放电保护有极性反接保护有工作环境温度-25℃~+60℃工作环境湿度0~100%海拔高度2500m显示LCD由上表3-2可知，该逆变器的额定交流电压为220V，而家庭电压正好是220V；最大直流输入电压为600V，满足所设计的家庭光伏储能电站的输出电压；工作环境温度也比较光，只要在-25℃~+60℃内，逆变器就能正常工作；对电路也起到过载和短路保护；逆变器在海拔不超过2500米的地方都可以正常工作，而青海省民和县的海拔为2100~2500米之间，正好在逆变器的正常工作范围之内。1.4蓄电池组的选型（1）电池选型原则光伏发电系统配上储能装置，可以实现削峰填谷、负荷补偿的功能，以此来提高电能的质量。然而储能系统的设计在光伏储能电站中也是非常重要的一部分，所以选择的蓄电池必须满足以下要求：1）可以任意结合，满足较大的工作电流和工作电压；2）电池容量与性能的可检测和可诊断性；3）安全性和可靠性较高：一般情况下，蓄电池的使用寿命在5年左右，在极限情况下，就算发生了故障，但应该在受控范围之内，不其不应该危及到光伏发电系统的安全运行；4）应具有快速响应的功能和快速充放电的功能，充放电能力一般为5-10倍；5）较高的充放、电转换效率；6）易于安装和维护；7）具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围；8）符合环境保护的要求，在电池生产、使用、回收过程中不产生对环境的破坏和污染；(2)建议方案从储能系统的技术方面来看，磷酸铁锂电池由于其技术的成熟，在储能市场上有较强的竞争力，而钠硫电池和全钒液流电池技术相比于磷酸铁锂电池还不成熟，也没有形成产业化，并且其供应渠道受限，价格也比较贵。从后期的运营和维护成本来看，钠硫电池需要不断地为其供热，全钒液流电池需要一个泵对其进行流体控制，从而就会增加运营维护的成本，但锂电池不需要太多的维护成本。根据国内外储能电站应用现状和电池特点，建议储能电站电池选型主要为磷酸铁锂电池[17]。其电池参数如下表3-3：表3-3蓄电池型号电池型号26650额定电压V容量（Ah）长（mm）宽(mm)高(mm)重量（kg）磷酸铁锂1220052222424029.6为了满足光伏电站配置储能系统的要求，本论文选用了12V、200Ah的磷酸铁锂电池，总共使用了4块，全部以串联的方式连接在一起。充满需要9.6度电，理论放电9.6度，但电池都有一个放电深度，一般电池的放电深度为0.8，但磷酸铁锂电池的放电深度相比于其他电池稍微高一点，达到了0.85，因此实际放电量为8度左右。本论文选用的磷酸铁锂电池具有以下优点：1、循环寿命长：循环寿命比铅酸蓄电池高5倍，更好的降低综合使用成本。

2、重量轻：重量相比铅酸电池轻40%左右，是铅酸电池最佳的替代品。3、保护功能：具有短路、充放电过压保护功能，充电电压均衡，温控等功能。4、耐高温：工作温度范围宽广(-20℃—75℃)，有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃。5、环保：磷酸铁锂电池一般不含任何重金属与稀有金属，也不污染环境。1.2家庭光伏储能电站设计1.2.1光伏方阵倾斜角的设计光伏组件的安装倾角严重影响着光伏组件所接收到的太阳辐照量，进而影响光伏电站的发电效率和发电量，一般设置最佳倾斜角时应结合当地的纬度，多年月平均辐照度，直射分量辐照度、散射分量辐照度和气候条件进行设计，通过PVsyst光伏仿真模拟软件分析得出，青海省的最佳太阳能倾斜角度为34℃，及朝正南向倾斜34℃安装。光伏方阵最佳倾斜角如图3-1所示。图3-1光伏方阵最佳倾斜角与方位角1.2.2光伏组件串并联设计在光伏电站中将光伏组件按串并联的方式连接在一起，其目的就是为了将光伏组件输出的电流电压通过变压器调至符合逆变器的输入范围之内。因为本次所设计的光伏发电系统的装机容量是12.5kWp，青海省民和县当地的最低气温为-17.6℃，最高气温大约为35.2℃，所选光伏组件的最高允许温度可达85℃，所以光伏组件可以在当地的温度环境条件下正常工作，再根据光伏组件的性能参数：峰值功率电压，开路电压和温度系数等，可通过下式计算：N≤VmpptminVpm其中：N—光伏组串数量，单位串；Vdcmax—逆变器直流的最大输入电压，单位V；t—温度，单位℃；Vmpptmin—逆变器MPPT最小输入电压；Vmpptmax—逆变器MPPT最大输入电压；Voc—光伏组件开路电压；Vpm—光伏组件工作电压；K’v本次家庭光伏储能电站的装机容量为12.5kWp，选用逆变器最大直流输入电压为600VDC，输入电压范围MPPT为110～560V。本方案采用每组12块255Wp多晶硅光伏组件进行串联的方式。每块光伏组件工作电压为30.8V，开路电压为38V，每串光伏组件数量规定为12块。每块光伏组件的工作电流为8.28A，短路电流为8.92A。在AM=1.5，环境温度为25±2℃、太阳辐射照度为1000W/㎡的额定条件下，12块光伏组件的串联支路工作电压为369.6V，开路电压为456V，均在逆变器允许输入范围内，可确保正常工作。在AM=1.5，环境温度为25±2℃，太阳辐射照度为1000W/㎡的额定工况下，每串光伏组件的额定工作电流为8.28A，短路电流为8.92A，都在逆变器允许输入范围内，没有超出允许范围，可以保证逆变器在正常工作时的安全状况。经上述计算，确定光伏方阵中的每一串中光伏组件数量为12块，一共3串，每串组件分别连接一台逆变器，总共3台逆变器。第2章家庭光伏储能电站的成本及预算效益分析2.1成本预算本论文家庭光伏储能电站的建设总投资预算为7.8万元，平均每瓦6.2元，见下表4-1设备材料清单及造价一览表所示，预算资金包括光伏组件、光伏逆变器、控制器、蓄电池、电缆线等主要设备的造价和工程队的一些施工费用（主要有水泥、光伏组件支架、运输费用和人工费等）。表4-1设备材料清单及造价一览表序号系统材料型号数量单位单价（元/W)总价（元）品牌1电池组件JKMS255PP36块1.822500晶科2并网逆变器Sungrow-SG5KTL-D3台0.810000阳光电源3智能控制器Sungrow1台0.496125华为4交直流配电柜定制1套0.33750淘宝5光伏支架定制1套0.2531256线缆光伏专用1套0.151875阿里巴巴7其他材料辅材1套0.1012508安装及技术服务人工、机械、申报、运营维护等费用1套1.620000英利10运输1次0.35185511蓄电池磷酸铁锂4台0.6750012总造价（元）779802.2发电量计算发电量计算公式：EPM=PAS×HAM×KPT×ŋINO×K",[15]式中：PAS太阳能电池容量，本系统容量为12.5Wp；HAM累计辐照量，2.48×365天=1635.2kWh/年；KPT温度修正系数；ŋINO功率调节器效率；K″其他损失，KPT、ŋINO和K″三项损失加起来一般为80%，通过计算得首年发电量为16352kWh。表4-2发电量记录表多晶硅首年末最低功率：97.50%25年末最低功率：80.00%功率衰减以首年为参照年份功率衰减年末功率年发电量(kWh)累计发电量(kWh)12.50%97.50%163521635220.73%96.77%15941.232295.230.73%96.04%15702.547999.740.73%95.31%15585.163582.850.73%92.58%15465.779050.560.73%91.85%15346.494396.870.73%91.13%15228.610962580.73%92.40%15109.212473590.73%91.67%14989.9139725100.73%90.94%14870.5154595110.73%90.21%14751.1169346120.73%89.48%14631.8183978130.73%88.75%14512.4198490140.73%88.02%14393212883150.73%87.29%14271.7227157160.73%86.56%14152.3241311170.73%85.83%14032.9255346180.73%85.10%13915.6269262190.73%82.37%13796.2283058200.73%81.65%13678.4296736210.73%82.92%13559.1310296220.73%82.19%1343