太阳能光伏发电系统

第5章 太阳能光伏发电系统,5.1 太阳能光伏发电系统的种类和用途,太阳能光伏发电系统根据其性质划分可以分成不同类型。根据其入网方式和安装类型可以分为：1.独立太阳能光伏系统2.并网光伏系统3.混合型光伏发电系统 独立光伏发电系统是指与电力系统不发生任何关系的闭合系统。它通常用做便携式设备的电源，向远离现有电网的地区或设备供电，以及用于任何不想与电网发生联系的供电场合。,太阳能并网发电系统是利用太阳能电池方阵，在白天有光照时产生的直流电通过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电之后直接接入公共电网，产生的电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或晚上，太阳能电池组件没有产生电能不能满足负载需求时则由电网供电。这种系统直接将电能输入电网，免除了蓄电池储能装置，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用光伏方阵所发的电能从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。,混合型光伏发电系统：这种太阳能光伏系统中不单是使用太阳能电池方阵，还使用了各种发电技术，如燃油发电机、风力发电等。使用混合供电系统的目的是为了综合利用各种发电技术的优点，避免各自的缺点。比如，独立光伏系统的优点是维护少，缺点是能量输出依赖于天气，不稳定。综合使用柴油发电机和太阳能电池组件的混合供电系统与单一能源的独立系统相比所提供的能源对天气依赖性小；负载匹配更佳。但是混合系统控制较复杂；设计、安装和施工工程较大；需要更多的维护工作；有噪音和污染。,根据太阳能光伏系统的应用形式、应用规模和负载类型的不同，可以将太阳能光伏系统划分为小型太阳能供电系统、简单直流系统、大型光伏系统、交直流发电系统、混合供电系统等。 小型太阳能供电系统的特点是整个光伏发电系统中只有负载功率较小的直流负载，系统结构非常简单，操作和维护非常容易。 简单直流系统的特点是用电负载只有直流负载，且对使用时间没有特殊要求，负载一般在白天使用，这类光伏发电系统中除太阳电池方阵外，一般没有储能装置，且不需要其他光伏发电系统中所需要的充放电控制装置，结构非常简单。,大型光伏发电系统的特点是负载功率一般较大，为了使负载良好运转，一般需配备较大功率的太阳电池方阵和较多的储能装置，系统规模相对较大，但一般负载也是直流设备。交直流发电系统顾名思义在负载中既有直流负载也有交流负载，这类光伏发电系统除控制器和蓄电池等设备外，为满足交流负载供电的要求，还需要专门配备合适功率的逆变器。,太阳能光伏发电系统的工作原理白天，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，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。,5.2 独立光伏发电系统,独立光伏系统，也称为离网型太阳能光伏发电系统。独立光伏系统是利用太阳电池组件方阵直接将太阳辐射能直接转换为电能，且不需与公用电网连接的光伏系统。 独立光伏系统因为一般在任何地方不需要长距离布线，从而使得独立系统更加符合偏远山区。 独立光伏系统因不与公用电网相连接，且独立光伏系统受日照条件、温度、云层、风沙等气象条件影响较大，加之一般太阳电池负载特性较软，为了太阳能光伏系统的稳定运行，在系统中除太阳电池组件方阵以外还需具备一定的储能元件一般为免维护铅酸蓄电池，别外还需有其他元件，如光伏控制器等，所以独立光伏系统的建设成本一般较高，且维护成本也较高。,5.2.1 独立光伏系统的组成,独立系统主要组成部分,1. 太阳电池方阵2. 光伏控制器3. 蓄电池组4. 逆变器5. 监控系统6. 负载,太阳电池方阵,单一组件的发电量是十分有限的，实际运用中，是单一组件通过电缆和汇线盒实现组件的串、并联，组成整个的组件系统，称为太阳电池方阵。,一个太阳能电池单体只能产生大约0.450.50V的电压，所以需要把太阳能电池连接成组件。一个组件上，太阳能电池的标准数量是36个或40个，因此，一个太阳能电池组件大约能产生16V的电压，它正好能为一个额定电压为12V的蓄电池进行有效的充电。太阳电池组件再经过不同的串联形式通过电缆线相连接并将其固定在安装支架上便形成太阳电池方阵。因为太阳电池方阵是整个光伏系统的核心部件，所以太阳电池方阵性能的好坏，将直接影响到太阳能光伏系统的性能。所以在安装光伏系统时，太阳电池方阵的测试是较为关键的一个步骤。,光伏控制器,光伏控制器是独立光伏发电系统中非常重要的部件控制光伏阵列对蓄电池组进行充电，并控制蓄电池组对后负载的放电，实现蓄电池组的过充和过放保护，对蓄电池进行温度补偿，并监控蓄电池组的电压和启动相关辅助控制。,在大多数光伏系统中都用到了控制器以保护蓄电池免于过充或过放。过充可能使电池中的电解液汽化，造成故障，而电池过放会引起电池过早失效。过充过放均有可能损害负载。所以控制器是光伏发电系统的核心部件之一，也是平衡系统BOS（Balance of System）的主要部分。在小型光伏系统中，控制器也称为充放电控制器，主要起防止蓄电池过充电和过放电的作用。在大中型光伏系统中，控制器担负着光伏系统能量的平衡管理，保护蓄电池及整个光伏系统正常工作，显示系统工作状态等重要作用。控制器可以是单独使用的设备，也可以和逆变器制做成一体化。控制器应具有以下功能：,a） 防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命。 b） 防止太阳电池方阵、蓄电池极性反接。 c） 防止负载、控制器、逆变器和其他设备内部短路。 d） 雷击引起的击穿保护。 e） 光伏系统工作状态显示： 蓄电池荷电状态SOC显示和蓄电池端电压显示； 负载状态显示（耗量等）； 光伏方阵工作状态(显示充电电压、充电电流、充电量等)； 辅助电源工作状态显示；环境状态显示（太阳辐射能、温度、风速等）。 f ） 光伏系统信息储存（系统发电量、失电量、失电记录、故障记录等）。 g） 最优化的系统能量管理（光伏方阵最佳工作点跟踪MPPT，Maximan Power Point Tracking，温度补偿、择优补偿、择优启动特殊负载及后备电源自动切换等） h） 光伏系统故障报警 i ） 光伏系统遥测、遥控、遥信功能等。,太阳能控制器是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。太阳能控制器采用高速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。既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细积累PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据。此外，太阳能控制器还具有串行通信数据传输功能，可将多太阳能控制器通常有6个标称电压等级：12V、24V、48V、110V、220V、500V个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。,蓄电池组,蓄电池组是独立光伏系统中的电能储存单元，也是通过单节蓄电池的串、并联组成整个的电池组，太阳能电池产生的直流电通过光伏控制器进入蓄电池储存。电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术十分成熟，其容量的选择受负载功率和连续无日照时间而定 。,太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。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200Ah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2VDC；配套200Ah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12VDC。电池寿命由许多因素决定如放电速率，放电深度，循环次数和工作温度等，所以电池寿命很难预测。对于光伏系统来说很少有铅酸电池的寿命超过15年的，一般是510年。镍镉电池在相同的条件下可工作更长时间，在最优化条件下，可稳定地工作15年以上。,逆变器,逆变器就是把直流电（例如12VDC）逆变成交流电（例如220VAC）的设备。一般分为独立逆变器和并网逆变器 。,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。,现代逆变技术种类很多，其主要分类方式如下： （1）按逆变器输出能量的去向分类： 有源逆变器和无源逆变器。对太阳能光伏发电系统来说，在并网型光伏发电系统中需要有源逆变器，而在离网型光伏系统（即独立光伏系统）中，需要无源逆变器。 （2）按逆变器相数分类： 单相逆变器、三相逆变器、多相逆变器。 （3）按逆变器输出交流电的频率分类： 工频逆变器（50-60Hz）、中频逆变器（数百Hz-10KHz）、高频逆变器（10KHz-MHz）。 （4）按逆变器主电路形式分类 单端式（含正激式和反激式两种），推挽式，半桥式和全桥式。,（5）按逆变器主开关器件的类型分类： 晶闸管（也称可控硅SCR）逆变，大功率晶体管（GTR）逆变，大功率晶闸管（GTO），场效应管逆变（VMOSFET），绝缘门极双极晶体管（IGBT），MOS控制晶闸管（MCT）等。 （6）按逆变器稳定输出参量分类： 电压型逆变器，电流型逆变器。 （7）按逆变器输出交流电的波形分类 正弦波逆变器，非正弦逆变器（方波、阶梯波、准方波等）。 （8）按控制方式分类： 调频式（PFM）逆变器和脉宽调制式（PWM）逆变器。 （9）按逆变开关电路的工作方式分类 谐振式逆变，定频硬开关逆变和定频软开关式逆变。,逆变器应具备一定的保护功能，比如：a、 过载保护；b、 短路保护；c、 接反保护；d、 欠压保护；e、 过压保护；f、 过热保护。,监控系统,监控系统是监控整个系统的运行状态，设备的各个参数，记录系统的发电量，环境等的数据，并对故障进行报警。,5.2.2 独立光伏系统的种类,独立光伏系统也称离网型光伏系统，是相对并网光伏发电系统而言，不需要与公用电网相连接。独立光伏系统根据其划分依据不同可以分成不同种类，就独立光伏系统的所接负载类型的不同可以将其划分的几种类型予以简单介绍：1.光伏照明系统2.太阳能监控系统3.光伏水泵系统4.独立光伏电站,5.2.3 独立光伏系统的设计方法,独立光伏系统的设计工作从收集太阳能数据和计算负载大小开始，然后确定系统各部分规格，（蓄电池、控制器、逆变器），然后选择适当的导线进行安装，这才是整个的设计过程，当然一个完整的系统设计还应包括操作和维修的计划。,在系统设计正式开始之前，设计者应尽量做到：（1）设计尽量简单化，这样可以提高系统的可靠性。（2）了解系统的效率，适当设计系统效率，若不切实际地把效率定在 99%以上，其成本是昂贵的。（3）在估算负载时要考虑周到，并要有一定的扩展能力。（4）反复计算核查当地的天气资源，获得该地区的太阳辐射能资源，对太阳辐射的错误估计将会大大影响系统的作用。（5）在设计系统前了解安装地点，去实地考察一下，这样对设备安置走线，保护和地带特性都有所了解。此外还要做到：仔细安装系统，安全第一，定期维修。系统设计者应该知道，在光伏系统设计中每一个决定都将影响到它的成本。如果由于不现实的要求造成系统过大，将使系统首期成本产生不必要的增长。若部件不耐用，则维修和替换成本将增加。而错误的部件选择则容易使整个系统寿命周期成本翻一番。所以在设计光伏系统时要采用实际、灵活的原则。,独立光伏系统设计的基本步骤为：1） 计算负载的大小；2） 决定 PV 组件的电流；3） 计算蓄电池的容量；4） 计算 PV 组件的尺寸和倾角。,光伏系统设计的首要目标是确定系统的负载。这些负载估算是设计独立光伏系统及系统成本的重要因素之一。一个电器所需的功率可以测量出来或由制造商提供。然后把电器每日，每周，每月所用的时间估算出来。对户用系统（和其它许多系统）负载所用的时间是可以控制的。确定每个负载及其每天工作的小时数。以安培为单位输入每个负载的电流，输入电压，然后计算该负载工作所需要的功率。分别标出直流和交流负载。对交流负载需要一个逆变器来将直流电转换成交流电。逆变器增加了系统的复杂性，同时会使功率再从交流变成直流的过程中降低。只有很少部分器件是工作在交流下时，可以将它们转化为直流工作器件。,5.2.3.1 负载的计算,实际上，每个电器所估算使用时间须再加裕量（如 10%等），不过这将增加光伏系统的规格和成本。对于经常使用的电器，可考虑它们的替用品，而对于用电量较大的电器或可变负载则尽量不用或改用其他的能量供电。如用荧光灯替代白炽灯，它们在光强相同时荧光灯与白炽灯耗电少。在负载中尽可能使用直流电器可避免直流/交流转换的能量损失。如果使用直流负载如直流节能灯等，就可以避免直流变交流的这部分损失，直流灯和电器通常较贵，但效率高，使用寿命长，而交流电器种类繁多，但效率通常较低。,表 5-1 为一例小型户用太阳能光伏系统，通常为满足电灯和小收音机或小直流电视机之类的负载而设计。表 5-1 日使用能量（例）,单元,额定功率（瓦） 日使用时间（小时）,每天耗能（瓦时）,4 盏电灯（10W 荧光灯） 电视 总使用能量,4020,42,16040200,电压的选择,独立光伏系统工作电压的选择取决于负载所需的电压和总的电流。如果系统电压设置成为与最大负载电压相等，则这些负载可直接接到系统的输出端。然而，对于限制电流为 100A 的系统的任何部分，在任何电源电路中电流应在 20A 以下，使电流低于推荐值就可使用标准的、普通的电气设备和导线。当负载需要交流电源时，直流系统电压应根据逆变器的特性而定。一些基本的规则有：（1）直流负载电压通常是 12V 或 12V 的倍数，如 24V、36V，48V 等，对直流系统，系统电压应为最大负载所需的电压。大多数直流光伏系统在 12V 下小于 1 千瓦。此时最大电流应为1000/12=83.3A。（2）如果负载需不同的直流电压，选择具有最大电流的电压作为系统电压，对于负载所需电压与系统电压不一致时可用直流直流转换器来提供所需的电压。,（3）独立光伏系统的绝大多数交流负载在 120V 下工作。研究逆变器的有关说明，会得到关于总的或瞬时所需交流功率的说明。选择一个能满足负载和保持直流电流小于 100A 的逆变器。在忽略功率因子和损耗的情况下，下列等式成立： 交流功率=（交流电压）（交流电流） 直流功率=（直流电压）（直流电流）例如：如果交流负载是 2400 瓦，交流电压是 120V，则交流电流需 20A。（不包括逆变器损耗）直流功率也为 2400 瓦，如果是 12V 逆变器则应为 200A，这是不可行的。用 24V 或 48V逆变器使电流输入为 100A 或 50A。切记，当电流值升高时，导线和开关的成本亦会升高。,选择逆变器是相当重要的，它影响系统的特性和成本。通常，效率和功率调整能力在较高直流电压下更好，如一个 48V 的系统通常比一个 12V 的系统更有效。在确定系统电压时，应从各方面收集关于逆变器，可用性，成本和容量信息等。另一个需要考虑的因素是当电压增加时，在阵列和存储子系统中基本结构单元也变大了。例如，一个 48V 系统有 4 块光伏组件串联而形成了基本的结构单元。给系统增加一点电压意味着要买 4 块附加的光伏组件。然而高的电压具有只需小的电流就可以达到同样功率的优点。因为大的电流意味着大的导线尺寸，昂贵和较难找到保险、开关和接触器等。成本，元件效率和开关对于一个好的系统设计是至关重要的。,5.2.3.2 PV 组件电流和蓄电池的容量,1. 每日需求的总安时 确定了每天需要的总能量后，这个数值可以转换为安时（Ah），这是一般用来描述蓄电池容量的单位。户用太阳能系统的系统电压一般是 12V。 将瓦时转换为安时，只要除以蓄电池系统电压。来自以下公式： 功率（瓦）=电压（V）电流（A） 上面那个例子中，所需安时为： Ah =Wh/系统电压= 200Wh/12V =16.7Ah2.确定蓄电池容量 1）蓄电池容量 蓄电池容量这样确定： 1 所需的蓄电池自治日乘以所需的日安时数 2 然后再用蓄电池允许的最大放电深度去除上面得到的数值 自治日是在没有能量来源（PV 组件）输入的情况下蓄电池按每日能量需求所能维持的最大天数。一般户用太阳能系统的自治日为 3 到 5 天。,蓄电池厂家会规定最大的允许放电深度。这是蓄电池达到损坏之前的放电极限。这就给出了达到这个极限以前蓄电池能够支持的负载能力。厂家给出的放电深度在 0.50.8（50%80%）的范围内变化。一般在 12V 的户用太阳能系统里放电深度为 0.5（50%）。在上面的例子里，如果日需求是 16.7Ah，自治日为 5 天，允许的放电深度是 0.5，那么所需要的蓄电池容量为： 蓄电池容量= 日需求自治日/最大放电深度 = 16.75/0.5 = 167 Ah,2）温度修正下一步是除以温度修正因子。蓄电池的蓄电能力依赖于其温度，即使注意到将蓄电池保持在最优的温度状态，但为安全起见最好允许有温度的变化。蓄电池的容量是在 25时额定的，图 5-2 表示温度对其容量的影响。在很多温带地区，温度在 20到 30，那么温度效应可以忽略。在热带地区蓄电池要放在凉爽的地方，这很重要。如果在非常寒冷的地区或是要为非常寒冷的地区提供这个系统，必须考虑温度降低的影响。,图 5-2 温度对蓄电池容量的影响,3）放电率蓄电池供应商会给出在某个特定放电率下的蓄电池容量Ah。对于有 5 天自治日和在小型负载下工作的户用太阳能系统，我们建议使用C20放电率。斯里兰卡的一种典型的户用太阳能系统蓄电池是C20下80Ah的。这种电池具有 80 安时的有效容量，放电电流为 4A（80Ah/20h）。印度尼西亚典型的蓄电池是C20下70Ah的。,4）需要的蓄电池容量和蓄电池数量在上面的例子中，我们需要C20下 167Ah的容量。记住要尽量减少蓄电池组里并联的数量，因为：并联可能会使电池充电不均匀。离充电源近的电池可能比离得远的充得更多。当用比重计测量蓄电池充电状态的时候，必须逐个检查单电池。例如，如果蓄电池组由3 个 12V 的蓄电池并联构成，则需要检查 18 个单电池。蓄电池并联的数量由总容量除以选定的蓄电池的容量来确定。 例如：我们选择的蓄电池是C20下 80Ah的。那么为了满足以上设计原则，你应该需要如下数量的并联电池： 167 / 80 = 2.07（向上取整为 3） 注意：要向上取整 所以有效的蓄电池组容量是： 有效蓄电池容量并联蓄电池数= 80Ah3 =240 Ah 注意：蓄电池组的有效容量将取决于来自太阳电池阵列的充电电流和负载下的放电电流。,5）日均放电深度 要想延长蓄电池使用寿命，日均放电深度应该小于 20%。 要符合 5 天自治日放电 50%的设计要求，每天的放电深度就应该为 10%。 日均放电深度= 每日负载/蓄电池容量 = 16.7/240 = 6.9% 计算结果满足以上要求。,典型的户用太阳能系统注意：典型的户用太阳能系统只包含一个蓄电池，所以如果客户想使用以上举例的负载，而只买得起一个蓄电池，那么蓄电池组的有效容量就是C20下 80Ah的，放电电流为 4A。 如果同时开 4 盏灯和电视，蓄电池的有效容量将小于 80Ah。因为负载电流（5A）大于80Ah 容量下的放电电流（4A）。 蓄电池日均放电深度约为： 16.7/80= 21% 这样，会缩短蓄电池的使用寿命，因为每天高度的放电，如果在 3、4 天坏天气期间始终使用相同的负载，蓄电池可能会永久损坏。,蓄电池效率太阳电池组件必须能够提供一定量的能量，至少等于假定的负载消耗能量，这样才不会使蓄电池用光电量。因为蓄电池效率不是 100%，太阳电池阵列产能必须大于每日所需。为了确定所需的组件阵列输出功率，用日均能量需求除以蓄电池效率值。这个系数一般在 0.80 到 0.95 之间，取决于蓄电池的充电效率和放电效率。安装条件良好的高效率蓄电池，用 0.95；效率差的用0.8。建议户用太阳能系统里蓄电池的这个系数使用 0.8 到 0.9 之间的数值。所需的组件阵列输出 在这个例子中，我们用 0.8 的系数，那么所需的组件阵列输出为： 所需的组件阵列输出= 16.7/0.8 =20.9Ah,5.2.3.3 确定太阳电池组件的输出,太阳电池组件的输出要确定太阳电池组件的输出，我们必须知道是在什么条件下来确定的。也就是说，是在阳光很充足（在有些国家，特别是在热带、干旱季节）夏天？还是在冬天（或阴雨天）？或者是介于二者之间呢？我们还要知道组件倾斜的角度。可获得的太阳能以峰值小时（1PSH=1000Wh/m2）表示，要获得这个数值，需要知道纬度、季节以及组件倾斜角度等信息。为了解释如何确定组件输出，有关斯里兰卡科伦坡的峰值小时如表 5-2 所示。,月份123456789101112,平均气温26.826.926.926.926.926.826.726.726.826.826.926.8,水平面峰值小时5.936.006.656.115.955.905.926.026.115.985.785.18,表 5-2 斯里兰卡科伦坡的日均温度和平均峰值小时,在系统设计中要选择其中的最小值。这里为 12 月的 5.18。有时你要安装系统的地区可能有不同于上述表的类型的气候。例如，如果你知道要安装系统的那个地方在这个季节比较多云，那么你必须相应地降低这个数值。PV组件是在标准测试条件STC（辐照度=1000W/m2，25，AM1.5）下额定的。表示在 5.18 峰值小时下，组件的日输出为其 5.18 倍。现在必须选择要用的组件。我们选择一个 50W 的组件。晶体硅组件的典型输出特性是在STC状态下，Vmp=17.7V，Pmax=50W，Imp=2.85A，Voc=21.1V，Isc=3.17A。还有一点很重要，因为组件是用来为蓄电池充电的，我们更感兴趣的是在正常工作电池温度（NOCT）下 14V（良好的蓄电池充电电压）时的电流。这个组件在 NOCT 下的额定电流是 2.92A。能够保证的输出是最大输出的 95%，因为 PV 组件有+/-5%的容差。所以能够保证的电流是 14V 时 NOCT 条件下总电流的 95%。请同组件供应商联系核对其保证的输出。本例中，我们假定 50W 的组件具有的保证输出是 0.952.92=2.77A。,确定所需要的组件数要确定太阳电池阵列所需要的组件数，用满足负载所需的阵列输出值（Ah）除以每个组件的输出（Ah）来计算。每个组件 Ah 数值由保证电流乘以峰值小时数得到。本例中，我们用最低峰值小时数，即 5.18。 日均组件输出=2.77A5.18h =14.35Ah所需的并联组件数= 20.9/14.35 =1.45 (向上取整为 2，或者使用一个大的组件)取整的时候，有 2 个重要因素要考虑：1 组件的成本很重要。目标是用尽量少的组件满足安装需要。如果组件数目只超过一个整数一点点，那么可以向下取整，这样你不会损失太多的系统功率。2 多云天气之后系统恢复的速度很重要。阵列越大，恢复得越快。如果客户只能买得起一个 50W 太阳电池组件，那么其负载就要降低。典型的户用太阳能系统 表 5-3 表示能为负载提供的日均总能量（以安时为单位）。已经考虑了充电效率和组件效率因素。,表 5-3 30W 和 50W 户用太阳能系统提供的日均总能量（数据来自科伦坡）,123456789101112年平均,5.936.006.656.115.955.905.926.026.115.985.785.185.96,8.418.509.428.668.438.368.398.538.658.488.197.348.45,14.0314.1815.7214.4514.0713.9513.9914.2314.4414.1513.6712.2514.10,月,峰值小时PSH Hor,30W SHS 提供的日均总能量(Ah),50W SHS 提供的日均总能量(Ah),5.2.4 独立光伏系统的安装,在主要部件都已选择好，那就可以把各个部件连起来成为一个工作系统。采用合适的连线，连接器和保护元件（如开关，保险等）是非常重要的，它们可以保证一个系统可靠工作20年以上。选用合适的工具使接线更牢固，因为整个系统的性能及可靠性依赖于每一个连接。,5.2.4.1 阵列的安装,独立光伏系统的阵列的安装有许多独特和创新的方法。但在安装中总有一些共同的问题，如阵列是固定式的还是跟踪式的？是安装在地上，杆上或是建筑物上？在阵列小系统中必须安装一个开关或断路器，这样在维修阵列时能方便地断开阵列。阵列回路中的保险和电缆应可承受最大电流，即由短期“云聚焦”形成的在 1000W/m 照度下短路电流的 1.5 倍。为了使光伏阵列安装牢固，并可长年承受各种天气的考验。无论是购买还是自己安装框架都要保证它的稳定和组件的牢靠。如果阵列是跟踪式的，建议使用单轴跟踪系统，它所需的控制和能量都比较小。跟踪系统可使阵列准确地跟踪太阳。在有大风的地区，应该使用电力驱动的跟踪。如果需要在屋顶安装，那么要保证阵列下面允许空气流动，如果阵列离开屋顶超过3 英寸时，阵列上组件的温度就不会升高。图 5-3、5-4、5-5 分别给出了光伏系统的地面安装、追踪系统以及屋顶安装的示意图。,图 5-3 地面安装的光伏系统,图 5-4 PV 方阵的追踪系统,图 5-5 PV 阵列的屋顶安装,5.2.4.2 蓄电池的安装,蓄电池是必须保护的部件。如果天气低于零度，那么电池必须放在防水的盒子内并埋于地下霜冻线以下或者是将电池置于能保持温度高于 0 度的建筑物中。如果要埋电池，应选择一个排水性良好的地点，且为电池挖一个排水孔。电池不应直接放在水泥面上，因为这样会增加自放电，在表面潮湿的水泥面上自放电更为严重。如果用开放式电池则必须提供放气，以免引起爆炸。任何电池均应放在那些非专业人员接触不到的地方，尤其是不要让小孩靠近电池。,5.2.4.3 控制中心,控制器、转换器、逆变器通常会与开关、保险及其他 BOS 部件安装在控制中心内。控制器必须安装在接线盒中，且能把其他元件如二极管等固定在其上。过热会缩短电池寿命，故接线盒应安置在荫凉通风的地方。控制器不要与电池安装在一起，因为电池产生的腐蚀气体可