屋顶光伏发电系统

1、3.1 并网光伏发电系统并网光伏发电系统并网太阳能光伏发电系统是由光伏电池方阵并网逆变器组成，不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接将电能输入公共电网。并网太阳能光伏发电系统相比离网太阳能光伏发电系统省掉了蓄电池储能和释放的过程，减少了其中的能量消耗，节约了占地空间，还降低了配置成本。值得申明的是，并网太阳能光伏发电系统很大一部分用于政府电网和发达国家节能的案件中。并网太阳能发电是太阳能光伏发电的发展方向，是21世纪极具潜力的能源利用技术。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面

2、积大，因而没有太大发展。而分散式小型并网光伏系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。3.1 并网光伏发电系统并网光伏发电系统并网光伏发电系统分类1、有逆流并网光伏发电系统2、无逆流并网光伏发电系统3、切换型并网光伏发电系统4、有储能装置的并网光伏发电系统系统组成及功能太阳能板按国际电工委员会IEC：1215：1993标准要求进行设计，采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。逆变器太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发

3、电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。交流配电柜其在电站系统的主要作用是对备用逆变器的切换功能，保证系统的正常供电，同时还有对线路电能的计量。3.2 光伏阵列的容量设计光伏阵列的容量设计光伏系统装机容量是指太阳能电站使用多少Kwp(或Mwp)（太阳能功率）的电池组件。规划光伏电站的方法有两种：一是先确定光伏电站的装机容量，再设计规划安装区域及其占用的面积；二是先确定光伏电站安装区域及其有效采光的面积，再设计规划装机容量。前者多用于地面光伏电站，后者多用于与建筑结合的bipv(光伏建筑一体化）。值得注意的是，采用的光伏组件效率不同，规划用地内的光伏系统装机容量往往会

4、有很大的差距，必须对晶硅电池组件和非晶薄膜电池组件的差价与因多占用土地所增加的征地费用进行比较。某10Mwp光伏并网电站。规划用地面积20.3万平方米(305亩)，采用单晶硅光伏电池和非晶硅薄膜电池。项目方原打算按照“5+5”配比安装5Mwp晶硅电池和5Mwp薄膜电池，后来经计算只能按照“9+1”配比安装9Mwp晶硅电池和1Mwp薄膜电池。原因是1Kwp晶硅光伏方阵和lMwp薄膜光伏发电方阵的占地面积分别为1.3万平方长、3.3万平方米。按照“9+l”配比占地面积分别为11.7万平方米+3.3万平方米=15万平方米，占规划用地的75，剩余25是场内道路和基础设施。如果按照“5+5”配比，占地面

5、积分别为6.5万平方米+16.5万平方米=23万平方米，再加上剩余25是场内道路和基础设施，用地面积将达到30万平方米(460亩)远远超出规划用地。3.3 蓄电池的容量设计蓄电池的容量设计太阳能电源设计太阳能电源设计硅太阳能阵列板容量是指平板式太阳能发电功率Wp。太阳能发电功率量值取决于负载24小时所消耗的电力H(WH)。由负载额定电压与负载24小时消耗的电力，决定了负载消耗的容量P(AH)，再考虑到平均每天日照时数及阴雨天影响，则可算出太阳能阵列板工作电流Ip(A)。由负载额定电压选取蓄电池标称电压，确定蓄电池的浮充电压VF(V)，再考虑到太阳能阵列板因温度升高而引起的温升压降VT(V)及反

6、充二极管P一N结的压降VD(v)所造成的影响，则可计算出太阳能阵列板工作电压VP(V)。故，太阳能阵列板容量WP为: WP=IPVP (1) 由WP,VP确定阵列板的串联块数和并联组数。至此，太阳能阵列板设计完毕。1 太阳能阵列板容量WP的计算，在设计单位和生产厂家均按上述的太阳能阵列板的设计步骤进行，但是，在应用单位均按下述方法来计算太阳能阵列的容量WP(即输出功率)。1.1 针对负载消耗功率并根据当地太阳资源确定太阳能阵列板工作电压VP为: VP=1.2VL (2) (2)式中VL负载电压。3.3 蓄电池的容量设计蓄电池的容量设计1.2 确定太阳能阵列板工作电流IP：（1）连续无太阳时段内

7、，所耗蓄电池容量Pl应为蓄电池总容量P的0.8倍。PL=0.8P （3）（2）若每天日照时数T为4个峰值日光，则希望在两天内充满耗掉电能所需太阳能阵列板工作电流IP为: IP=(PL)/(2T) （4）为了太阳能阵列板安全运行，至少将太阳能阵列板的能量减少10肠，考虑到纬度的影响，则取：IP=(2PL)/(2T) （5）将(3)式代人(5)便得: IP = (0.82P)2T=0.56 (6) 故，太阳能阵列板容量WP为: WP=IPVP=(0.67PVL)/T (7) 2蓄电池容最计算蓄电池容量由下列因素决定3.3 蓄电池的容量设计蓄电池的容量设计2.1蓄电池放电极限蓄电池单独工作天数里，在

8、特殊气候条件下，蓄电池允许放电达到蓄电池所剩容量占正常额定容量的20%。2.2蓄电池每天可放电量如果太阳能阵列板容量足够大，能满足负载一个汛期的需求，蓄电池的充电状态永远是100%，这利于延长蓄电池的寿命。然而在某些环境下，为n天的需要增加太阳能阵列板容量是不经济的，所以在设计时常用蓄电池解决季节变化问题，季节周期放电深度应低于蓄电池容量的30%。但是，在一些少见的恶劣气候条件下，如连续阴雨天半个月，蓄电池可能比通常放电要深。为了保证遥测系统供电稳定可靠，则要求日放电周期深度为20%。2.3蓄电池要有足够的容量只要蓄电池容量大于太阳能阵列板峰值电流的25倍，则蓄电池在过充时就不会裂坏或 失水。

9、3.3 蓄电池的容量设计蓄电池的容量设计2.4蓄电池自身漏掉的电能随着电池使用时间的增长及电池温度的升高，自放电率会增加。对于新电池在25时，月自放电率小于总容量的5%，旧电池自放电率可增至每月1015%。在环境监测系统中，连续阴雨天的长短决定了蓄电池的容量。蓄电池的容量为负载耗电量；20%蓄电池因子;10%的电池自放电等三者之和。P=PL+0.2P+0.1P 即 P=1.43PL (8) (8)式中P负载耗电量。3 下面是换进检测系统暂定的相关参数：负载电压12v，最长连续阴雨天数为15天，系统正常工作电流为0.72A,取济南冬天的峰值日照为五小时，希望蓄电池能在十天内充满。得：十五天内系统

10、耗电量P=345.6AH 取蓄电池容量为350AH. 太阳能板工作电压Vp=1.2*12=14.4 工作电流Ip=7.91A Wp=14.4*7.91=113.9W3.4 光伏发电系统的控制与管理光伏发电系统的控制与管理光伏并网系统中光伏并网系统中需要较复杂的控制和保护技术；需要较复杂的控制和保护技术；除此之外，除此之外，最大功率点跟踪是控制的重中之重。最大功率点跟踪是控制的重中之重。MPPT工作原理MPPT本质上是一个寻优过程。通过测量电压、电流和功率，比较它们之间的变化关系，决定当前工作点与峰值点的位置关系，然后控制电流（或电压）向当前工作点与峰值功率点移动，最后控制电流（或电压）在峰值功

11、率点附近一定范围内来回摆动。 不同光照强度下的光伏电池最大功率点不同光照强度下的光伏电池最大功率点 3.4 光伏发电系统的控制与管理光伏发电系统的控制与管理 在光伏系统中，通常要求光伏电池的输出功率保持在最大，也就是让光伏电池工作在最大功率点，从而提高光伏电池的转换效率。MPPT就是一个不断测量和不断调整以达到最优的过程，它不需要知道光伏阵列精确的数学模型，而是在运行过程中不断改变可控参数的整定值，使得当前工作点逐渐向峰值功率点靠近，使光伏系统运作在峰值功率点附近。3.4 光伏发电系统的控制与管理光伏发电系统的控制与管理蓄电池的充放电控制管理蓄电池的充放电控制管理充电模式浮充充电，又称连续充电

12、，蓄电池与充电装置并联，补充电池自放电；2.25V均衡充电，深度放电或长期浮充供电时，为了消除电压的不平衡，提高充电电压进行充电；2.35V补充电，阀控铅蓄电池存放过程中，为避免过度放电而损坏，每隔三个月应进行一次补充电；循环充电，避免深度放电，循环充电；2.42.45V放电特性为避免过放电，必须精确设定电池的放电终止电压；放电速度放电速度/C0.010.0250.050.250.300.550.652终止电压/V2.001.801.751.603.4 光伏发电系统的控制与管理光伏发电系统的控制与管理蓄电池充电控制蓄电池充电控制充电方法恒流充电，适合多个蓄电池串联的电池组充电，使落后的蓄电池容易得到恢复；缺点：充电时间长；恒压充电，电流自动由大减小，适用于小型光伏系统；分级充电，分级恒流和限流恒压，充分利用了恒流和恒压充电法的优点。快速充电，蓄电池充放电管理蓄电池充放电管理充电管理浮充电流控制，通过控制浮充电压来实现；做好补充充电，正式使用期进行补充电；正确进行正常充电，充电电压见表6-2；严格控制浮充电压，温度越高浮充电压越低；及时进行均衡充电，消除容量和电压的不一致；放电管理放电电压控制，系统控制维持直流母线电压稳定；放电电流控制，不超过额定放电电流；放电深度控制，以延长蓄电池的使用寿命；3.4 光伏发电系统的控