小型光伏发电系统设计要点(夏)课件

小型光伏发电系统设计要点

1.1小型光伏发电系统的典型分类小型光伏发电系统有直流输出与交流输出及混合输出之分。典型直流输出系统有：太阳能路灯，偏远无电地区通信基站，高速公路监控系统，航标灯，太阳能手电筒及电子玩具。典型交流输出系统有：偏远无电地区医院、学校、油田，部队哨所、雷达，需要交流感应的设备（马达、变压器等）小型光伏发电系统有离网与并网之分。偏远无电地区需要交流电的光伏发电系统均属于离网系统。并网系统一般都是在用户侧并网，自发自用并网不上网系统。小型光伏发电系统太阳能电池组件安装容量一般在几瓦到数千瓦，一般不会超过兆瓦级。1.1小型光伏发电系统的典型分类偏远无电地区需要交流电的光伏发电系统均属于离网系统。并网系统一般都是在用户侧并网，自发自用并网不上网系统。小型光伏发电系统太阳能电池组件安装容量一般在几瓦到数千瓦，一般不会超过兆瓦级。1.2太阳能路灯设计太阳能路灯的设备及元器件构成灯杆与悬挑由钢管镀锌或喷塑制成。太阳能电池组件由单晶硅或多晶硅组成。

最佳倾角α查RETS软件。光源一般为LED（发光二极管）。铅酸蓄电池一般由12V或24V组成。控制器由电子器件组成为智能型。地埋箱由硬质塑料制成。基础由钢筋地笼浇灌混凝土构成。导线采用2.5平方铜芯塑料软线。1.2太阳能路灯设计太阳能电池组件的配置

光源功率（W）×用电时间（h）组件输出电流（I）＝------------------------------（A）

光源电压（V）×峰值日照时数（h）

组件工作电压（U）＝1.44×光源电压（V）（V）

组件计算功率（P）＝组件电压（U）×组件电流（I）（W）

组件实际功率（P）＝组件计算功率/η（W）

η---组件蒙灰0.95×控制器效率0.95×组件衰减0.9，η一般取0.8左右。

峰值日照时数（h）---查RETS软件获得。

1.2太阳能路灯设计蓄电池的配置

光源功率（W）×用电时间（h）×（连续阴雨天＋1）蓄电池容量（Q）＝----------------------------------------------（Ah）

光源电压（V）×蓄电池放电深度

蓄电池实际容量（Q）＝蓄电池容量/η

η---充放电效率0.9×温度系数β（β寒冷地区0.8∽0.9，地埋箱在冻土层以

下可适当取大值，炎热地区也应考虑）。

蓄电池放电深度---小于1，放电深度越小，容量越大。例如，深度0.25是0.5的2倍，深度数值越大蓄电池价格越低但其寿命越短，应综合考虑。

1.2太阳能路灯设计计算实例-1

已知北京地区最佳倾角在32∽39度的峰值日照时数为4.27，光源采用LED灯40W/24V，每晚照明10h，灯杆高10米，北京地区最长连续阴雨天7天，计算组件功率及蓄电池容量。I=(40W×10h)/(24V×4.27)=3.9A；U=1.44×24V=34.56V；Pzj=U×I=34.56×3.9=134.78W；Pszj=134.78/η=134.78/0.8=168.48W，选力诺产单晶硅170W组件一块。Q=[(40W×10h)×(7＋1)]/(24V×放电深度取0.5)=266.67Ah，Qs=Q/η=267Ah/(0.9×0.95)=267Ah/0.855=312Ah，选300Ah/12V蓄电池二块串联组成一组300Ah，24V的蓄电池组。蓄电池内部有24V×300Ah＝7200Wh＝7.2KWh＝7.2度电量。1.2太阳能路灯设计计算实例-3

以计算实例-1为例，如果连续阴雨7天，晴天后要求在10天之内将蓄电池的亏电补充满，请计算需要配置多大功率的太阳能电池组件。计算：已知7个连续阴雨天后蓄电池亏电3200Wh，晴天后每天晚上还需要继续消耗电400Wh，设电池组件功率为X瓦。(X瓦×4.27h×η－400Wh)×10天＝3200Wh，X瓦×4.27h×10×0.8－4000Wh＝3200Wh，X瓦×34.16h＝3200Wh＋4000Wh，X瓦＝7200Wh/34.16h，X＝211W。太阳能电池组件功率为211W，7个阴雨天后晴10天即可充满蓄电池的亏电。校验：211W×4.27h×0.8－400Wh＝721Wh－400Wh＝321Wh，再乘以10天，等于3210Wh，基本等于蓄电池的亏电量3.2度电。1.2太阳能路灯设计由下图可知，同样给40W照明灯供电，放电深度小，蓄电池容量就大，其寿命就长，如果放电深度100%，蓄电池容量可以非常小，虽造价低但寿命也短。

1.2太阳能路灯设计太阳能路灯设计步骤及报价规律第一步：由照明灯每天用电量(Wh)、峰值日照时数、系统效率，计算出太阳能电池组件的功率(W)。第二部：由照明灯每天用电量(Wh)、连续阴雨天数、放电深度、充放电

效率、温度系数，计算出蓄电池容量(Ah)。第三步：列出一盏灯的所有设备、元器件、材料的单价，汇总得出一盏

灯的价格。第四步：将一盏灯的价格乘以总灯具数量，得出总报价成本。第五步：合同总报价＝总报价成本/(1－想要的毛利)。

1.3通信基站设计计算实例-1

已知青海玉树地区最佳倾角在30∽37度的峰值日照时数为5.38，在该地区无电区建设一个通信基站，负载电压48V、电流4.5A，每天工作24h，该地区最长连续阴雨天3天，最低温度-27℃(蓄电池放在室内半地下室)，计算电池组件功率与蓄电池容量。（放电深度0.7，温度系数取0.7）I=(48V×4.5A×24h)/(48V×5.38)=20A；U=1.44×48V=69V；Pzj=U×I=69V×20A=1380W；Pszj=1380/η=1380/0.8=1725W，选力诺产单晶硅190W组件10块，总功率1900W，采用2串5并，输出电压74V，输出电流26A。Q=[(48V×4.5A×24h)×(3＋1)]/(48V×0.7)=617Ah，Qs=Q/η=617Ah/(0.9×0.7)=617Ah/0.63=979Ah，选1000Ah/2V蓄电池24块串联组成。1.3通信基站设计下图所示，2块组件串联电压73.84V为48V蓄电池充电，5并电流25.75A。1.3通信基站设计计算实例-2

上面计算实例-1该通信基站有两套设备，一套工作电流1.5A，每天工作24小时；另一套工作电流4.5A，每天工作12小时；其他条件不变，计算电池组件功率与蓄电池容量。第一套设备每天用电量＝48V×1.5A×24h＝1728Wh第二套设备每天用电量＝48V×4.5A×12h＝2592Wh二套设备合计每天用电量＝1728Wh＋2592Wh＝4320Wh太阳能电池组件输出电流I＝4320Wh/(48V×5.38h)＝16.73A太阳能电池组件输出电压U＝1.44×48V＝69V太阳能电池组件功率P＝U×I＝69V×16.73A＝1154W/η＝1154W/0.8＝1443W1.3通信基站设计蓄电池容量Q＝[4320W×(3＋1)]/(48V×深度0.7)＝514Ah/(充放电效率×β)＝514Ah/(0.9×0.7)＝816Ah已知电池组件功率1443W，选用力诺产190W组件，1443W/190W＝7.6，取8块2串4并，总功率＝8块×190W＝1520W。已知蓄电池容量816Ah，选800Ah/2V蓄电池24块，串联组成800Ah/48V蓄电池组。两套设备负荷工作示意图见下页。1.4偏远无电区医院用电设计计算实例-1，（西藏那曲）

名称

负载功率

负载数量负载合计功率每天用电时间手术台照明灯500W/220V2套1000W4h室内照明灯40W/220V16盏640W12h电冰箱300W/220V2台600W3h冷暖空调1000W/220V8台8000W8h洗衣机300W/220V1台300W2h化验设备120W/220V3台360W3h电饭锅炒菜锅1000W/220V4个4000W5h消毒设备200W/220V3个600W8h计算机、通信300W/220V5个1500W4h直流电设备150W/800W/220V3套/1套1250W3h/1.5h其它交流设备700W/220V5.5h1.4偏远无电区医院用电设计计算实例-1

将上表内功率及用电时间进行合计：1000W×4h＋640W×12h＋600W×3h＋8000W×8h＋300W×2h＋360W×3h＋4000W×5h＋600W×8h＋1500W×4h＋150W×3套×3h＋800W×1.5h＋700W×5.5h＝58760Wh＝58.76KWh

查RETS软件西藏那曲在30°∽41°峰值日照时数5.82，最长连续阴雨天2天，根据直流负载有220VDC，选择直流母线为220VDC，见下面第二页图示。计算：电池组件输出电流I＝58.76KWh/(220V×5.82)＝45.89A电池组件输出电压U＝1.44×220V＝317V电池组件功率P＝U×I＝317V×46A＝14582W/η＝14582W/0.8＝18228W，选力诺产多晶硅235W组件，已知：U工作＝31.62V，I工作＝7.43A。

1.4偏远无电区医院用电设计计算实例-1图示

1.5油田抽油机电动机用电设计

在新疆克拉玛依油田抽油机每天连续24小时工作，电机功率10KW/380V，负载率70%，负载特性在一、二象限周期运行，当地连续阴雨1天，请配置太阳能发电为该抽油机电动机供电。计算：查RETS软件得知该地区倾角35∽47°峰值日照时数4.85。抽油机每天用电量＝10KW×24h×0.7＝168KWh。根据蓄电池电压配置直流母线电压为110VDC。太阳能电池组件输出电流I＝168KWh/(110V×4.85)＝315A太阳能电池组件输出电压U＝1.44×110V＝158V太阳能电池组件功率P＝U×I＝158V×315A＝49770W/系统效率0.79＝63000W蓄电池容量Q＝[168KWh×(1＋1)]/(110V×放电深度0.5)＝6109Ah/(充放电效率0.9×温度系数0.8）＝8485Ah

1.5油田抽油机电动机用电设计

1.6风光互补通信基站设计

风光互补技术目前尚未有明确的技术方案，这里只根据技术丛书及自己理解以下图为例作一介绍，建议不作为实际应用去实践。

1.6风光互补通信基站设计由上图中可知：太阳能电池组件80W×4串×2并＝640W/风机功率2000W＝32%，符合风力发电机/太阳能电池组件＝3:1的要求。根据风电和光电系统都必须通过蓄电池蓄能才能稳定供电原理，本系统设置48V蓄电池提供稳定的直流母线电压。根据我国小型风力发电机额定风速一般在3∽10m/s，该风机选择额定风速7m/s，每天工作风速4m/s有15个小时。根据风机输出功率与风速的立方成正比原理，该风机每天发电量＝2000W×(4/7)³×15h＝5556Wh≈5.6KWh。该例题仍以1.3玉树通信基站为例，玉树地区峰值日照时数5.38h，640W×5.38h×0.8＝2755Wh≈2.8KWh。风电和光电每天可产生电能＝5.6＋2.8＝8.4KWh。

1.7小型光伏发电系统常用逆变器直流升压(Boost)后再逆变电路当电流ig为高电平时，VT导通，电源U给电感L充电储能，当ig为低电平时，VT关断，电容C两端电压Uo是电源U与电感感应电压的叠加，Uo＝U/(1－α)，α≤1，Uo≥U，起到了升压的作用，升压比一般不能大于2，否则电流断续。