户用光伏系统设计样本.doc

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户用太阳能光伏发电
技术方案

1、 项目需求:
中国的太阳能资源比较丰富, 但也比较集中, 由于在现在的技术条件下太阳能电池板的发电效率还不高, 如果要想大规模利用太阳能的话, 就必须将太阳能电池板大面积的呈矩形排列在空旷且日照充分的地方, 这样要建造太阳能发电站的条件就变得相当苛刻。相比较而言家庭太阳能发电系统适合作为分布式发电发展。单个家庭用电负荷一般较小。只要一个家庭有不大的场地如阳台或屋顶就能够安装太阳能发电系统, 而且一个小型的太阳能发电系统发出的电能也足够一个家庭使用并有富余。
2、 方案设计
( 一) 用户负载信息
根据现在农户家中的情况, 基本配置如下:
用电器
额定功率(W)
数量
用电时数(h)
用电量(KWh)
节能灯
20
3
6
0.36
节能灯
20
4
3
0.24
电视
65
1
4
0.26
冰箱
120
1
24
1.5
电脑
350
1
2
0.7
合计
3.1

冰箱的耗能根据冰箱的使用模式和开关冰箱门的频率有关, 当前普通冰箱的日耗电大约1度左右, 这里选取耗电为1.5度。
( 二) 系统方案设计
本系统是一个离网系统, 其原理如下图所示:

1、 蓄电池组的设计
在系统中储能主要靠铅酸蓄电池, 蓄电池的容量利用下下面公式计算:

其中: C: 蓄电池容量[kWh]
D: 最长无日照间用电时[h]
F: 蓄电池放电效率的修正系数( 一般取1.05)
Po: 平均负荷容量[kW]
L: 蓄电池的维修保养率( 一般取0.8)
U: 蓄电池的放电深度( 一般取0.5)
Ka: 包括逆变器等交流回路的损失率( 一般取0.7, 如逆变器效率高 可取0.8)
因此此处的蓄电池的容量应该为:
C=3.1×3×1.05/( 0.7×0.5×0.8) =35.9KWh
由于系统设计的参考连续阴雨天数为2天, 因此蓄电池放点深度选择为0.5。
户用电压为220V, 蓄电池电压选择为24V, 蓄电池组由12V的蓄电池串并而成, 因此每串需要2块蓄电池串起来达到24V。选用10块单体为12V150Ah的蓄电池, 总共5串进行并联, 蓄电池总容量为1500Ah, 即36KWh。
2、 太阳能电池板方阵的设计
2.1 电池板倾角的计算
为了保证系统有足够高的效率, 电池板必须按一定的倾角安装。因此有必要先计算不同倾角对效率的影响, 这个影响能够用在太阳能电池板面上的日平均辐照强度来量化, 辐照强度越大则电池板的效率越高。
本系统设计为离网系统, 为了保证用户的用电, 必须保证用户的基本用电, 特别是在12月份和1月份的时候, 平均日辐照强度较低, 因此应特别注意保证在这两个月的发电量满足用户的用电需求。根据云南太阳能资源情况, 最终支架最佳倾角设计为30°。
2.2 电池板方阵容量的计算
总共需要的电池板方阵功率计算公式为:
P=W1*F/(Tm*η2*η3*L*Ka)
W1: 负载的消耗功率
F: 蓄电池放电效率的修正系数( 一般取1.05)
Tm: 峰值日照时数, 其值与辐照强度的值基本相同, 这里取3.6h
η2: 方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数, 一般可取0.9~0.95
η3: 方阵组合损失和对最大功率点偏离以及控制器效率的修正系数, 一般可取0.9~0.95
Ka: 包括逆变器等交流回路的损失率( 一般取0.7, 如逆变器效率高 可取0.8)
因此电池板方阵功率为:
P=3.191×1.05/(3.6×0.95×0.95×0.8×0.8)=1.611KW
考虑连续阴雨天后系统能在较短时间内让蓄电池再次充满, 能够适当考虑放大方阵容量, 可是在上面的计算中我们是以辐照最低月为准, 在其它月份的发电量都有很大余量, 因此针对方阵容量进行略微放大即可。
2.3 电池板的选型
本方案选用230W的单晶硅电池板, 则总共需要8块, 总功率为1.84KW。所选电池板的基本技术参数如下所示:

太阳电池种类

太阳电池组件型号

指标
单位
数 据
峰值功率
Wp
230
开路电压( Voc)
V
37.23
短路电流( Isc)
A
8.18　
工作电压( Vmppt)
V
30.48
工作电流( Imppt)
A
7.55
尺寸
mm
1630×992×48

2.4 电池板阵列的布置
系统的额定电压为24V, 因此电池板阵列输出电压不能太大, 根据电压的限制, 这里电池板直接并联接入控制器。
电池板采用支架结构是电池板成30°倾角, 8块电池板按两排进行布置。前后排之间间隔为2.5m。
3控制器的设计
控制器主要参数如下:
型号

额定电压( VDC) (V)
24
负载最大电流( A)
80
充电最大电流( A)
80
充电路数
6
最大开路电压( VDC)
50
过充( VDC)
保护
28.8(可设定)
恢复
26.4(可设定)
过放( VDC)
断开
21.6(可设定)
恢复
26.4(可设定)
负载过压
断开
35.0(可设定)
恢复
33.0(可设定)
空载电流( mA)
300
显示方式
数码显示
电压降落
太阳能电池与蓄电池之间( V )
0.7
蓄电池与负载之间( V )
0.03
机械尺寸
深×宽×高( mm )
380×450×650
使用环境(℃)
-20℃～+50℃
海拔高度
≤5500

控制器的输入只有6路, 使用三通连接器使两块组件并联后接入控制器。(8/2=4就有4路输入)
4 逆变器的设计
选择输出电压为220V的离网逆变器, 经过用户用电器统计可知, 用户的最大功率约为716W, 考虑到用户负载中有感性负载, 在启动过程时有较大的冲击电流, 同时考虑系统的临时增加负载的情况, 因此逆变器功率应相对选择较大的。选取24V1.5KW的逆变器,
5 逆变器的设计

逆变器具体参数见下表

型 号

额定容量( KVA)
1.5
直流输入

额定输入电压( VDC)
24V
欠压点(VDC)
21.6
欠压恢复点(VDC)
25.2
过压点( VDC)
35
市电输入

电压允许范围( VAC)
220±15%
输入频率( Hz)
50
切换方式( 可选项)
00、 11、 12、 21
交流输出

额定电压( VAC)
220
额定频率( Hz)
50
输出波形
正弦波
过载能力
120%　1分钟
电压稳定精度(AC)
220±3%
频率稳定精度
50±0.04
波形失真率( THD)
≤3%( 线性负载)
动态响应( 0～100%)
5%
功率因数( PF)
0.8
逆变效率
≥85%
峰值系数( CF)
3:01
环境

绝缘强度
1200VAC 1分钟
噪音( dB、 1米)
≤50dB
使用环境温度(℃)
-10℃～+50℃
储存环境温度(℃)
-20℃～+70℃
使用海拔( m)
≤5000
显示方式
表头或指示灯
连续运行时间
可连续运行
尺寸(深X宽X高)
500×483×267

设备清单及报价表

名称
生产厂商
型号
单位
数量
单价
合价
组件

230Wp晶硅
块
8
1000元
8000元
光伏控制器

GS- 80PCD6-V
台
1
3200元
3200元
蓄电池

6-GFM-150
个
10
750元
7500元
离网逆变器

GN-1.5KCSP-R
台
1
13000元
13000元
三通连接器

套
2
125元
250元
组件支架

--
套
1.84KWp
260元
260元
光伏电缆

--
米
若干
200元
200元
电缆桥架

--
米
若干
100元
100元
费用总计

售后服务
0
利润( 设备总价的18%, 包括税收)
0
合计总价
32510元