太阳能光伏发电系统介绍

1、太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成，下面对各部分的功能做一个简单的介绍：太阳电池板    太阳电池板的作用是将太阳辐射能直接转换成直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内备用

2、。一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。充电控制器    在不同类型的光伏发电系统中，充电控制器不尽相同，其功能多少及复杂程度差别很大，这需根据系统的要求及重要程度来确定。充电控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等组成。在太阳发电系统中，充电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。如果用户使用直流负载，通过充电控制器还能为负载提供稳定的直流电（由于天气的原因，

3、太阳电池方阵发出的直流电的电压和电流不是很稳定）。逆变器    逆变器的作用就是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成伏交流电，供给交流负载使用。    蓄电池组    蓄电池组是将太阳电池方阵发出直流电贮存起来供负载使用。在光伏发电系统中，电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，除了供给负 载用电外，还对蓄电池充电。在冬天日照量少时，这部分贮存的电能逐步放出。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电，同时方阵还要给负载用电，晚上负载用电全部由 蓄电池供给。因此，要求蓄电池的自放电要小，而且充电效率要高，同时还

4、要考虑价格和使用是否方便等因素。常用的蓄电池有铅酸蓄电池和硅胶蓄电池?熏要求较 高的场合也有价格比较昂贵的镍镉蓄电池。太阳能光伏电源系统概述    清上园期太阳能光伏电源系统是一种典型的独立光伏发电系统，是以太阳电池作为主供电源，由太阳能电池方阵、接线箱、控制器、逆变器、输出配电柜、蓄电池组和支架等组成的可完全独立运行的交流电源系统，太阳能光伏电源系统为固定安装，供电可用率99.9%以上。    太阳能光伏电源系统的设计计算主要依据现场实际情况，为满足符合能量的需求,在系统设置地点的日照条件和环境温度等情况下，优选出合适的太阳能电池方

5、阵和蓄电池容量，并使系统中所有设备相互匹配，保证系统的合理性和适用性。一个完善的太阳能光伏电源系统需要考虑多种因素进行设计，如电气性能设计、热力设计、机械结构设计等，对地面应用的独立电源系统来说，最主要的是根据使用要求，决定太阳能电池方阵和蓄电池规模，以满足正常工作的需求。    太阳能光伏电源系统总体设计原则是在保证满足负载用电量需要的前提下，确定最少的太阳能电池组件和蓄电池容量。通过技术经济分析，合理确定太阳能电池组件数量和蓄电池容量、包括安全性、可靠性等诸多方面的要求。    系统配置的设计主要考虑两种因素： 

6、0;  (1)根据负荷需求，环境参数和太阳能光伏电源系统部件的电气参数，选择不同的系统部件。    (2)需要确定的数据主要包括：安装地点的日照辐射、太阳能电池方阵倾斜面的日照辐射、环境温度参数。系统电压、负荷能量需求，最大和平均的放电电流。控制器、逆变器调节特性与参数，太阳能电池组件和蓄电池的特征参数和系统供电可靠性和供电电源可用率。    系统设计系数的选择：    有关太阳能电池设计方面的设计系数    太阳能电池方阵组合损耗系数1%。太阳能电池组件在组合成方

7、阵的过程中因组件失配而引起的损耗。同时，在对各站点组件配置时，整套系统要求组件电压、电流失配控制、电压失配控制值为±2%，电流失配控制值为±1%，功率失配控制值为±1%。    环境系数为100%。太阳能光伏电源系统要求安装地点无阴影、太阳能电池方阵向正南，无树木及房屋遮挡、发电时期太阳高度无影响。    温度系数为89%。太阳能光伏电源的安装地点室外设计温度为-2055。根据太阳能电池组件的温度因数取值。    污浊系数为95%。根据系统安装地点的风沙尘土情况，考虑对组件发

8、电量的影响。    衰减系数为10%。电池组件随时间推移，紫外线照射引起的物理反应，发电量会有所衰减。因此选用的组件实际衰减率10年为5%。    有关蓄电池设计方面的设计系数    无日照天数为5天。此数据根据太阳能电池安装的具体地理位置，并考虑实际运行情况选择。    安全系数130%。为安全起见蓄电池具有30%的备用容量，即意味着电池在完全放电后具有30%的剩余容量。        充电效率92%，放电效率98

9、%。上述2个数据为太阳能光伏电池方阵发电对蓄电池充电过程和蓄电池对负荷放电过程引起的损耗。    最大放电深度70%。为保证蓄电池的使用寿命和电气性能，系统设计在各种运行环境条件下的最大DOD系数为70%。    最大日放电深度16%。正常运行时，太阳能光伏电源系统中的蓄电池以近似浮充电的方式浅循环运行。每日的设计最大日放电深度为16%，以保证不影响蓄电池的实际使用寿命。    温度系数为1.20。蓄电池性能和寿命受温度影响很大。虽然控制器设有运行参数温度补偿功能，但还应考虑温度影响。 

10、0;  有关系统运行和安全方面的设计系数    平均无故障时间MTBF为10000h。系统可靠性除组成部件的MTBF影响外，系统的合理优化组合也影响系统的MTBF。    太阳能电池，支架风力系数20m/s。考虑北京地区年平均2.5m/s的风速，支架设计按照30m/s进行计算。    电压电流回路安全系数不低于1.5。设备运行安全。可靠，要考虑对电压和电流回路合理的选择，同时对电压电流保护操作进行合理地选择。    设备容量安全系数最小值120%。包括控制器(整流器

11、，调压装置、配电盘)、接线箱和电缆导线等。工程概述    清上园II期内建有4050m高塔楼6座，南北楼间距2040m。在相邻建筑物之间将无法获得有效日照时数或有效日照时数将大打折扣。因此社区内的照明灯具除将采用太阳能集中供电方式，即在建筑屋顶安装太阳能光伏电站，以便使照明灯具获得充足的电力供应。   系统配置     太阳能电池方阵  该社区内太阳能光伏电源系 统总装机容量4560Wp，选用保定天威英利新能源公司生产的120(17)D优质单晶硅电池组件38块。该组件采用高效率晶体硅太阳电池片，转换效率

12、高：14%；使用寿命长：20年，衰减小；采用无螺钉紧固铝合金边框，便于安装.杭机械强度高；采用高透光率钢化玻璃封装，透光率和机械强度高；采用 密封防水的多功能接线盒；具有良好的耐候性，防风。防雹；可有效抵御湿气和盐雾的腐蚀，不受地理环境影响。    太阳能充电控制器  该太阳能光伏发电系统选用德国Steca公司生产的Power-Tarom2140控制器2台。Power Tarom系列充电控制器，均带有直流输出功能，可为直流负载供电。可以详细反映蓄电池的状态，以此调整充电电压和电流，使其完全符合蓄电池充电的实际需要，提高充电效率，达到快速、平稳充电的目的。

13、    采用该套太阳能充电器，为以后系统的扩容打下了基础；同时该控制器还可以存储光伏发电系统的各项运行数据，这为评估系统的各项性能提供了可靠的依据。    逆变器  直流12V/24V输入，交流220V输出；纯正正弦波输出(THD4%；输入与输出完全隔离设计；高效率8894%；指示灯显示输入电压与负载功率；多种保护功能；负载控制风扇冷却。    蓄电池  蓄电池组选用广东叵达蓄电池总厂TOYO单体12V200AH阀控式铅酸蓄电池。    密封阀控免维护铅酸

14、蓄电池与传统的敞开型电池比较，具有以下优点：    1.密封程度高，电解液不会轻易流动，所以电池可以横放；2.密封阀控免维护铅酸蓄电池的 极板栅采用无锑铅合金，电池的自放电系数很小；3.电池的正负极板完全被隔离板包围，有效物质不易脱落，使用寿命长；4.密封阀控免维护铅酸蓄电池的体积 比老式的电池小，而容量却比老式敞开型电池高；5.电池在长期运行中无需补充任何液体，同时在使用过程中不会产生酸雾、气体、维护工作量极小；6.电池的 内阻很小，大电流放电特性好。设计安装实例    太阳能电池方阵的安装    方阵

15、支架方位角的设计：一般情况下，太阳能电池方阵应面向正南安装，方位角0°。    固定式支架倾角设计：根据年发电量计算结果，倾角定为40°。    安装方式设计：固定式、结构简单，安全可靠，安装调试及管理维护都很方便。    蓄电池组的安装方式：    蓄电池组由单体蓄电池、蓄电池支架、连接线及铜母排等组成。    蓄电池组 安放在蓄电池室内，同时要求与电池组件有较近的直流传输距离。安装蓄电池的地点应干燥、清洁。必须有良好的通气

16、、排风条件，电池远离热源或易产生火花处， 其安全距离要大于2m，避免阳光直射。根据电池安装面积以及电池极限负荷重量，选择相应的电池组安装方式(地面安装或叠层安装)。    避雷、防雷及接地保护的设置    场地防雷：    方式：避雷带。将金属导体沿被保护物顶部轮廓敷设，并保持适当距离，消引雷电荷，避免直接雷击。    直流侧的防雷：控制器内部有防雷击保护；    系统接地保护：雷电保护系统的接地电阻应符合DL/T620-1997交流电气装置的过

17、电压保护和绝缘配合的要求(一般不应大于10n)；线路接地系统应符合DL/T62-1997交流电气装置的接地的要求，以及DL499-92农村低压电力技术规范的技术要求(一般不应大于4。    电源控制柜的安装：光伏系统的效率分析及发电量预测    光伏阵列效率：    光伏阵列在10002太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与标称功率之比。    光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：    组件匹配损失：对于精心设计、精心施工的系统，约有4的损失；    太阳辐射损失：包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失，取值5；    偏离最大功率点损失：如温度的影响等，取值4；    直流线路损失：按有关标准规定，应小于3，得：196×95×96×9785    逆变器的转换效率：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比对于进口逆变器，可取187，控制器以及逆变后交流线路损失，取值3    系统的总效率等于上述各部分效率的乘积：1×2&#