离网方案设计.doc

离网方案介绍一、系统基本原理离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场合。系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、直流负载和交流负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器与离网逆变器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还可以直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。1.1太阳电池组件太阳电池组件是太阳能供电系统中的重要部分，也是太阳能供电系统中价值最高的部件，其作用是将太阳的辐射能量转换为直流电能；1.2太阳能充放电控制器也称“光伏控制器”，其作用是对太阳能电池组件所发的电能进行调节和控制，最大限度地对蓄电池进行充电，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，光伏控制器应具有温度补偿的功能。1.3蓄电池组其重要任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。1.4离网型逆变器离网发电系统的核心部件，负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。为了提高光伏发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运营，逆变器的性能指标非常重要。二、重要组成部件介绍2.1太阳电池组件介绍图2.1 硅太阳电池组件图太阳电池组件是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。根据用户对功率和电压的不同规定，制成太阳能电池组件单个使用，也可以数个太阳电池组件通过串联（以满足电压规定）和并联（以满足电流规定），形成供电阵列提供更大的电功率。太阳电池组件具有长寿命和高可靠性的特点，在2023使用期限内，输出功率下降一般不超过20%。一般来说，太阳电池的发电量随着日照强度的增长而按比例增长。随着组件表面的温度升高而略有下降。太阳电池组件的峰值功率Wp是指在日照强度为1000W/M2，AM为1.5，组件表面温度为25时的Imax*Umax的值。随着温度的变化，电池组件的电流、电压、功率也将发生变化，组件串联设计时必须考虑电压负温度系数。2.2光伏控制器介绍光伏控制器重要是对太阳电池组件发出的直流电能进行调节和控制，并具有对蓄电池进行充电、放电智能管理功能，在温差较大的地方，光伏控制器应具有温度补偿的功能。图2.2 光伏控制器图根据系统的直流电压等级和太阳电池组件的功率配置合适的光伏控制器。常见的光伏控制器有DC12V、24V、48V、110V、220V不同电压等级。2.3蓄电池介绍蓄电池重要是用于储能，以便在夜间或阴雨天给负载提供电能。根据系统直流电压等级的规定来配置蓄电池的串、并联数量，可选用大容量的蓄电池，常见的有12V和2V系列的蓄电池；图2.3铅酸蓄电池图蓄电池串并联时应遵循下列原则：同型号规格、同厂家、同批次、同时安装和使用。2.4逆变器介绍逆变器是将直流电能变换为交流电的一种电能转换装置。图2.3光伏离网逆变器图 离网型逆变器是光伏发电系统中的重要部件之一，逆变器选型是根据负载的特性（如阻性、感性或容性）及负载功率和光伏组件容量大小进行选择搭配的。三、离网系统重要构件设计3.1客户需求现客户需设计一套离网光伏发电系统，现场负载为小1匹空调（735W），设备运营16小时；电视机（150W），设备运营24小时；80L双热力热水器（1500W），设备运营03小时；灯泡（15W），设备运营4小时；手机充电（5W），设备运营10小时；蓄电池按照连续阴雨2天计算，给出系统配置；其负载情况如下所示：表3.1基本配置消纳电量表3.2项目场址项目场址位于云南。3.3项目地太阳能资源概述项目所在地数年平均太阳辐射量达5624MJ/（水平面），属于我国第二类太阳能资源区域，并且在第二类区域中处在中上游水平。实际光伏组件在安装时会以27度最佳倾角铺设，由PVsyst测算可知：年均辐射量可达6177 . MJ/，平均峰值日照小时数可达4.7kWh/day。气象光照数据及最佳倾角计算如下表所示。表3.3.1 气象数据表表3.3.2 最佳倾角数据表项目地周边对项目施工建设及后期运维无不良影响且光照资源优异，适宜开展分布式光伏离网发电系统的建设。3.4太阳能电池组件设计太阳能电池组件容量计算，参考公式：P0=（P*t*Q）/（1*T），式中：P0-光伏组件装机容量，单位KW P-负载功率，单位W；t 负载天天用电小时数，单位H；Q-连续阴雨期富余系数（1.22）；1-系统效率（一般为0.85左右）；T-本地日峰值日照小时数；根据公式计算：P0=（P*t*Q）/（1*T）=（17000*2）/（0.85*4.7）=8.5（KW）太阳能电池数量：8500/265=32（块）因此，本项目选用24块265Wp光伏组件，总功率为8.5KW。3.5蓄电池组设计蓄电池组容量计算，参考公式：C=P*t*T/(V*K*2)，式中：C-蓄电池组容量，单位AH；P-负载功率，单位W；t-负载天天用电小时数，单位H；V蓄电池组的额定电压，单位V；K-蓄电池的放电系数，考虑蓄电池效率、放电深度、环境温度、影响因素而定，一般取值为0.40.7。该值的大小也应当根据系统成本和用户具体情况综合考虑；2-逆变器效率；T-连续阴雨天数（一般为23天）；根据公式计算：C=P*t*T/(V*K*2)=（17000*2）/（48V*0.5*0.95）=1491（Ah）1500（Ah）得出，系统需配置的蓄电池组容量为1500 Ah，同时要满足直流电压48V的规定。选择12V 200Ah的铅酸蓄电池4串7并，共需28只12V 200Ah铅酸蓄电池。