太阳能光伏发电系统原理与应用技术第7章太阳能光伏发电系统设计.pptx

17.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计7.2.1 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 1.太阳能光伏发电系统设计的影响因素太阳能光伏发电系统设计的影响因素 太阳能光伏发电系统使用地点，该地太阳辐射能量；太阳能光伏发电系统使用地点，该地太阳辐射能量；系统的负载功率大小；系统的负载功率大小；系统的输出电压的高低，直流还是交流；系统的输出电压的高低，直流还是交流；系统每天需要工作小时数；系统每天需要工作小时数；如遇到没有太阳光照射的阴雨天气，系统需连续供电如遇到没有太阳光照射的阴雨天气，系统需连续供电天数；天数；负载的情况，纯电阻性、电感性还是电容性，启动电负载的情况，纯电阻性、电感性还是电容性，启动电流的大小；流的大小；系统需求的数量；系统需求的数量；等。等。27.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 2.独立光伏发电系统设计的技术条件独立光伏发电系统设计的技术条件 （1）负载性能）负载性能 白天使用的负载：可由光伏系统直接供电，晚上再由光白天使用的负载：可由光伏系统直接供电，晚上再由光伏系统中蓄电池储存的电量供给负载，其系统容量可以减伏系统中蓄电池储存的电量供给负载，其系统容量可以减小；晚上使用的负载：系统容量增加；昼夜同时使用的负小；晚上使用的负载：系统容量增加；昼夜同时使用的负载：所需的容量取它们之间的值。如果月平均耗电量变化载：所需的容量取它们之间的值。如果月平均耗电量变化小于小于10%，可看作是平均耗电量都相同的均衡性负载。，可看作是平均耗电量都相同的均衡性负载。（2）太阳能辐射强度）太阳能辐射强度 太阳能辐射强度具有随机性，受季节、气候的变化，只太阳能辐射强度具有随机性，受季节、气候的变化，只得以当地气象台记录的历史资料作为参考，取得以当地气象台记录的历史资料作为参考，取810年的平年的平均值。太阳的均值。太阳的年均总辐射能年均总辐射能还应换算成还应换算成峰值日照时数峰值日照时数。37.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 太阳辐射能量太阳辐射能量 日照时间：日照时间：太阳光在一天当中从日出到日落实际的照太阳光在一天当中从日出到日落实际的照射时间。射时间。日照时数：日照时数：指某一地点，一天当中太阳光达到一定的指某一地点，一天当中太阳光达到一定的辐照度（一般以气象台测定的辐照度（一般以气象台测定的120W/m2为标准）时一直到小为标准）时一直到小于此辐照度所经过的时间。日照时数于此辐照度所经过的时间。日照时数55，光伏阵列的安装倾斜角，光伏阵列的安装倾斜角=+(15 20)。57.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 2.独立光伏发电系统设计的技术条件独立光伏发电系统设计的技术条件 （4）太阳能电池方阵的安装方位角）太阳能电池方阵的安装方位角 最佳方位是最佳方位是跟踪太阳跟踪太阳，使太阳电池始终与太阳光线垂直。，使太阳电池始终与太阳光线垂直。对于对于固定安装固定安装，北半球按，北半球按正南（正南（0）设置）设置；只要在正南只要在正南 20 之内，对发电量都不会有太大的影响。之内，对发电量都不会有太大的影响。考虑冬季使用，考虑冬季使用，可以可以偏西偏西20 设置，设置，使太阳能电池发电量的峰值出现在中午使太阳能电池发电量的峰值出现在中午稍后某时刻，这样有利于冬季多发电。稍后某时刻，这样有利于冬季多发电。安装太阳能电池方阵时应适当考虑地形、地物，充分、安装太阳能电池方阵时应适当考虑地形、地物，充分、合理地利用资源。合理地利用资源。67.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 2.独立光伏发电系统设计的技术条件独立光伏发电系统设计的技术条件 （5）蓄电池容量）蓄电池容量 蓄电池容量是根据铅酸电池在没有光伏方阵电力供应条蓄电池容量是根据铅酸电池在没有光伏方阵电力供应条件下，完全由自身蓄存的电量供给负载用电的天数来确定件下，完全由自身蓄存的电量供给负载用电的天数来确定的。的。（6）温度因素）温度因素 尽管夏季太阳辐射强度大，方阵发电量有余部分，完全尽管夏季太阳辐射强度大，方阵发电量有余部分，完全可以弥补由于温度所减少的电能。太阳电池标准组件（如可以弥补由于温度所减少的电能。太阳电池标准组件（如36片太阳能电池串联成片太阳能电池串联成12V蓄电池充电的标准组成）已经考蓄电池充电的标准组成）已经考虑了夏季温升的影响。但温度较低时（如小于等于虑了夏季温升的影响。但温度较低时（如小于等于0如小如小于等于于等于0），应考虑铅酸蓄电池放电容量的降低。），应考虑铅酸蓄电池放电容量的降低。77.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 3.太阳能光伏发电系统的简易设计方法太阳能光伏发电系统的简易设计方法 （1）设计步骤）设计步骤 地理及气候信息地理及气候信息 包括地理纬度、年平均总辐射量、平均气温及极端气温包括地理纬度、年平均总辐射量、平均气温及极端气温等。等。负载类型和功耗负载类型和功耗 包括直流负载、交流负载（阻性负载、感性负载）功包括直流负载、交流负载（阻性负载、感性负载）功率，运行时间。率，运行时间。太阳电池方阵容量计算太阳电池方阵容量计算 蓄电池容量计算蓄电池容量计算 逆变器容量计算逆变器容量计算87.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （2）负载用电量）负载用电量QL测算测算 负载用电量的测算是光伏发电系统设计和造价的关键因负载用电量的测算是光伏发电系统设计和造价的关键因素之一。负载用电量的测算步骤：素之一。负载用电量的测算步骤：计算用电设备的总功率计算用电设备的总功率PL（W）PL=P1P2P3 (7-1)计算各用电设备的用电量计算各用电设备的用电量Qi（W h）Q1=P1 t1，Q2=P2 t2，Q3=P3 t3，(7-2)式中，式中，Q1、Q2、Q3、用电器用电器1、2、3、的用电量；的用电量；P1、P2、P3、用电器用电器1、2、3、的功率；的功率；t1、t2、t3、用电器用电器1、2、3、的日用电时间。的日用电时间。计算所有用电设备的总用电量计算所有用电设备的总用电量QL（W h）QL=Q1Q2Q3 (7-3)97.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （3）蓄电池容量）蓄电池容量C的确定的确定 蓄电池容量的计算方法一般用下式计算蓄电池容量的计算方法一般用下式计算 (7-4)nCW蓄电池的容量，蓄电池的容量，W h；nd最长无日照用电天数；最长无日照用电天数；nF蓄电池放电容量的修订系数（充入安时数蓄电池放电容量的修订系数（充入安时数/放电安放电安时数），通常时数），通常F取取1.2；nQL所有用电设备总用电量，所有用电设备总用电量，W h；nD蓄电池放电深度，通常蓄电池放电深度，通常D取取0.5；nK包括逆变器在内的交流回路的损耗率，通常包括逆变器在内的交流回路的损耗率，通常K取取0.8。n 若按通常情况取系数，则式若按通常情况取系数，则式(7-4)可简化为可简化为CW=3 dQL (7-5)107.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （3）蓄电池容量）蓄电池容量C的确定的确定 选择系统的直流电压选择系统的直流电压U。根据负载功率确定系统的直流电。根据负载功率确定系统的直流电压（即压（即蓄电池电压蓄电池电压）。确定的原则是：）。确定的原则是：a.在条件允许的情况下，尽量提高系统电压，以减少线路在条件允许的情况下，尽量提高系统电压，以减少线路损失；损失；b.直流电压的选择要符合我国直流电压的标准等级，即直流电压的选择要符合我国直流电压的标准等级，即12V、24V、48V等；直流电压的上限最好不要超过等；直流电压的上限最好不要超过300V，以便于选择元器件和充电电源。以便于选择元器件和充电电源。用确定的系统电压（用确定的系统电压（U）去除式）去除式(7-5)，即可得到用，即可得到用A h表表示的蓄电池容量示的蓄电池容量CC=CW/U=3 dQL/U (7-6)117.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （4）太阳能方阵功率）太阳能方阵功率Pm的确定的确定 选择方阵倾角选择方阵倾角 按前面按前面7.2.3所述的原则确定。所述的原则确定。计算平均峰值日照时数计算平均峰值日照时数Tm 峰值日照时数是将一般强度的太阳辐射日照时数折合成峰值日照时数是将一般强度的太阳辐射日照时数折合成辐射强度为辐射强度为1000W/m2的日照时数。太阳方阵倾斜面上的平的日照时数。太阳方阵倾斜面上的平均峰值日照时数（在水平面辐射量）均峰值日照时数（在水平面辐射量）(7-7)式中，年均太阳总辐射量式中，年均太阳总辐射量当地当地810年气象数据，年气象数据，MJ/m2；Kop斜面辐射最佳辐射系数；斜面辐射最佳辐射系数；3.6单位换算系数，单位换算系数，1kW h=1000(J/s)3600s3.6 106J3.6MJ，1MJ=1kW h/3.6。127.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （4）太阳能方阵功率）太阳能方阵功率Pm的确定的确定 计算太阳电池方阵的峰值功率计算太阳电池方阵的峰值功率Pm（W）(7-8)如前所述，如前所述，F=1.2，K=0.8，则式（，则式（7-8）可简化为）可简化为 (7-9)计算太阳电池组件的串联数计算太阳电池组件的串联数Ns (7-10)137.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 计算太阳电池组件的并联数计算太阳电池组件的并联数Np 由太阳电池方阵的输出总功率由太阳电池方阵的输出总功率PLNsUmNpIm=NsNp Pm，可得组件的并联数可得组件的并联数 (7-11)式中，式中，Im太阳电池组件工作电流；太阳电池组件工作电流；Pm太阳电池组件的太阳电池组件的峰值功率，峰值功率，PmUmIm。（5）逆变器的确定）逆变器的确定逆变器的功率阻性负载功率逆变器的功率阻性负载功率(1.21.5)感性负感性负载功率载功率(57)方波逆变器和准正弦波逆变器大多用于方波逆变器和准正弦波逆变器大多用于1kW以下的小功以下的小功率光伏发电系统；率光伏发电系统；1kW以上的大功率以上的大功率光伏发电系统，多数光伏发电系统，多数采用采用正弦波逆变器正弦波逆变器。147.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （6）控制器的确定）控制器的确定 控制器所能控制的太阳方阵最大电流控制器所能控制的太阳方阵最大电流 方阵短路电流方阵短路电流IFscNp Isc 1.25 (7-12)式中，式中，Isc组件的短路电流；组件的短路电流；1.25安全系数。安全系数。控制器的最大负载电流控制器的最大负载电流I (7-13)式中，式中，PL用电设备的总功率；用电设备的总功率；U控制器负载工作电压控制器负载工作电压（即蓄电池电压）；（即蓄电池电压）；K损耗系数，损耗系数，K取取0.8。则式（。则式（7-13）可简化为可简化为 (7-14)157.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （7）设计实例）设计实例 某农户家庭所用负载情况如表某农户家庭所用负载情况如表7-2所示。当地的年平均太所示。当地的年平均太总辐射量为总辐射量为6210MJ/m2 a，连续无日照用电天数为，连续无日照用电天数为3天，试天，试设计太阳能光伏供电系统。设计太阳能光伏供电系统。表表7-2 400W家庭电源系统家庭电源系统设设 备备规规 格格负负 载载数数 量量日工作日工作时间时间/h日耗电日耗电量量/W h照明照明节能灯节能灯220V/15W34卫星接收器卫星接收器220V/25W14电视电视25in220V/110W14洗衣机（感性负载）洗衣机（感性负载）2L220V/250W10.8合合 计计系统配置系统配置3个阴雨天个阴雨天167.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 设计过程：设计过程：用电设备总功率用电设备总功率PLPL=15W 3+25W+110W+250W=430W 用电设备的用电量用电设备的用电量Qi（W h）节能灯用电量：节能灯用电量：Q1=15W 3 4h180 W h，卫星接收器用电量：卫星接收器用电量：Q1=25W 4h=100 W h，电视机用电量：电视机用电量：Q3=110W 4h=440 W h，洗衣机用电量：洗衣机用电量：Q4=250W 0.8=200 W h，总用电量总用电量QL：QL=180+100+440+200=920（W h）光伏系统直流电压光伏系统直流电压U的确定的确定 本系统功率较小，选择本系统功率较小，选择U=12V。177.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 设计过程：设计过程：蓄电池容量蓄电池容量CCW=3 dQL3 3 9208280（W h）蓄电池电压蓄电池电压U12V，则其安时（，则其安时（A h）容量为）容量为C=CW/U8280 W h/12V=690 A h 太阳电池方阵功率太阳电池方阵功率Pm的确定的确定 a.平均峰值日照时数（为简便起见，用水平面数据，而不平均峰值日照时数（为简便起见，用水平面数据，而不用斜面数据）用斜面数据）Tm6210/(3.6 365)=4.72（h）b.太阳电池方阵功率太阳电池方阵功率Pm1.5 QL/Tm=1.5 920 W h/4.72h392.4W 根据计算结果，蓄电池选用根据计算结果，蓄电池选用12V/120A h 的的VRLA蓄电池蓄电池6只并联只并联；太阳电池方阵选用；太阳电池方阵选用80W（36片串联，电压约片串联，电压约17V，电流约电流约4.8A）组件）组件5块并联块并联。187.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 设计过程：设计过程：控制器的确定控制器的确定 a.方阵最大电流（短路电流）方阵最大电流（短路电流）IFscNp Isc 1.255 4.8A 1.2530A b.最大负载电流最大负载电流I=1.56 PL/U1.56 430W/12V55.9A 逆变器的确定逆变器的确定逆变器的功率阻性负载功率逆变器的功率阻性负载功率(1.21.5)感性负载感性负载功率功率(57)230W 1.5200W 61545W故控制器和逆变器可选用故控制器和逆变器可选用2000V A的控制的控制-逆变一体机，最逆变一体机，最好是好是正弦波正弦波。197.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 4.系统优化的设计系统优化的设计 系统优化的目标：主要通过检验安装的实际日照强度、系统优化的目标：主要通过检验安装的实际日照强度、光反射度、外部环境温度、风力和光伏发电系统各个部件光反射度、外部环境温度、风力和光伏发电系统各个部件的运行性能以及之间的相互作用等方面，从而使光伏发电的运行性能以及之间的相互作用等方面，从而使光伏发电系统所发电量最大。系统所发电量最大。（1）优化光伏电池入射光照强度）优化光伏电池入射光照强度 追踪太阳法；追踪太阳法；减少光反射法；减少光反射法；腐蚀光伏电池表面；腐蚀光伏电池表面；选择安装结构。选择安装结构。（2）替换建筑材料）替换建筑材料 （3）提高光伏电池输出电量提高光伏电池输出电量 （4）光伏发电系统模块化）光伏发电系统模块化 （5）优化方案）优化方案207.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试7.3.1 太阳能光伏发电系统的安装施工太阳能光伏发电系统的安装施工 太阳能光伏发电系统的安装施工分为太阳能光伏发电系统的安装施工分为两大类两大类，n一是太阳能电池方阵在屋顶或地面的安装及配电柜、逆一是太阳能电池方阵在屋顶或地面的安装及配电柜、逆变器、避雷系统等电器设备的安装；变器、避雷系统等电器设备的安装；n二是太阳能电池组件间的连线及各设备之间的连接线路二是太阳能电池组件间的连线及各设备之间的连接线路铺设施工。铺设施工。安装要求：安装要求：规范施工、安全作业。规范施工、安全作业。217.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试7.3.1 太阳能光伏发电系统的安装施工太阳能光伏发电系统的安装施工图图7-10 光伏发电系统光伏发电系统安装施工项目示意图安装施工项目示意图227.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 1.太阳能电池组件及方阵的安装施工太阳能电池组件及方阵的安装施工 （1）安装位置的确定）安装位置的确定 在光伏发电系统设计时，就要在计划施工的现场进行勘在光伏发电系统设计时，就要在计划施工的现场进行勘测，确定安装方式和位置，测量安装场地的尺寸，确定电测，确定安装方式和位置，测量安装场地的尺寸，确定电池组件方阵的方位角和倾斜角。太阳能电池方阵的安装地池组件方阵的方位角和倾斜角。太阳能电池方阵的安装地点不能有建筑物或树木等遮挡物，如实在无法避免，也要点不能有建筑物或树木等遮挡物，如实在无法避免，也要保证太阳能方阵在保证太阳能方阵在上午上午9时到下午时到下午16时时能接收到阳光。太阳能接收到阳光。太阳能电池方阵与方阵的间距等都应严格按照设计要求确定。能电池方阵与方阵的间距等都应严格按照设计要求确定。237.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （2）光伏电池方阵支架的设计施工）光伏电池方阵支架的设计施工 杆柱安装类支架的设计施工杆柱安装类支架的设计施工图图7-11 杆柱安装类支架设计示意图杆柱安装类支架设计示意图247.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （2）光伏电池方阵支架的设计施工）光伏电池方阵支架的设计施工 屋顶类支架的设计施工屋顶类支架的设计施工 对于斜面屋顶：设计与屋顶斜面平行的支架，支架的高对于斜面屋顶：设计与屋顶斜面平行的支架，支架的高度离屋顶面度离屋顶面10cm左右，以利通风散热；或根据最佳倾斜角左右，以利通风散热；或根据最佳倾斜角角度设计支架，以满足电池组件的太阳能最大接收量。角度设计支架，以满足电池组件的太阳能最大接收量。平面屋顶：一般要设计成三角形支架，支架倾斜面角度平面屋顶：一般要设计成三角形支架，支架倾斜面角度为太阳能电池的最佳接收倾斜角。为太阳能电池的最佳接收倾斜角。图图7-12 屋顶支架设计示意图屋顶支架设计示意图257.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 屋顶类支架的设计施工屋顶类支架的设计施工 支架在屋顶的固定方法支架在屋顶的固定方法 支架支架混凝土基础，对屋顶二次防水处理；角钢支架固定混凝土基础，对屋顶二次防水处理；角钢支架固定电池组件。电池组件。图图7-13支架在屋顶的固定方法支架在屋顶的固定方法267.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 地面方阵支架的设计施工地面方阵支架的设计施工 地面用光伏方阵支架一般都是用角钢制作的三角形支地面用光伏方阵支架一般都是用角钢制作的三角形支架，其底座是水泥混凝土基础，方阵组件排列有横向排列架，其底座是水泥混凝土基础，方阵组件排列有横向排列和纵向排列两种方式。和纵向排列两种方式。图图7-14 电池组件方阵排列示意图电池组件方阵排列示意图277.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （3）光伏电池方阵基础的设计施工）光伏电池方阵基础的设计施工 安装场地平整挖坑：按设计要求的位置制作浇注光伏电安装场地平整挖坑：按设计要求的位置制作浇注光伏电池方阵的支架水泥混凝土基础。基础预埋件要平整牢固。池方阵的支架水泥混凝土基础。基础预埋件要平整牢固。杆柱类安装基础的设计施工杆柱类安装基础的设计施工图图7-15 杆柱类安装基础尺寸示意图杆柱类安装基础尺寸示意图287.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （4）太阳电池组件的安装）太阳电池组件的安装 太阳能光伏电池组件在存放、搬运、安装等过程中，太阳能光伏电池组件在存放、搬运、安装等过程中，不得碰撞或受损，特别要注意防止组件玻璃表面及背面的不得碰撞或受损，特别要注意防止组件玻璃表面及背面的背板材料受到硬物的直接冲击。背板材料受到硬物的直接冲击。组件安装前应根据组件生产厂家提供的出厂实测技术组件安装前应根据组件生产厂家提供的出厂实测技术参数和曲线，对电池组件进行分组，将峰值工作电流相近参数和曲线，对电池组件进行分组，将峰值工作电流相近的组件串联在一起，将峰值工作电压相近的组件并联在一的组件串联在一起，将峰值工作电压相近的组件并联在一起，以充分发挥电池方阵的整体效能。起，以充分发挥电池方阵的整体效能。将分组后的组件依次摆放到支架上，并用螺钉穿过支将分组后的组件依次摆放到支架上，并用螺钉穿过支架和组件边框的固定孔，将组件与支架固定。架和组件边框的固定孔，将组件与支架固定。按照方阵组件串并联的设计要求，用电缆将组件的正按照方阵组件串并联的设计要求，用电缆将组件的正负极进行连接。负极进行连接。297.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （4）太阳电池组件的安装）太阳电池组件的安装 安装中要注意方阵的正负极两输出端，不能短路，否安装中要注意方阵的正负极两输出端，不能短路，否则可能造成人身事故或引起火灾。则可能造成人身事故或引起火灾。阳光下安装时，最好用阳光下安装时，最好用黑塑料薄膜、包装纸片等不透光材料将太阳能电池组件遮黑塑料薄膜、包装纸片等不透光材料将太阳能电池组件遮盖。盖。安装斜坡屋顶的建材一体化太阳能电池组件时，互相安装斜坡屋顶的建材一体化太阳能电池组件时，互相间的上下左右防雨连接结构必须严格施工，严禁漏雨、漏间的上下左右防雨连接结构必须严格施工，严禁漏雨、漏水，外表必须整齐美观，避免光伏组件扭曲受力。水，外表必须整齐美观，避免光伏组件扭曲受力。太阳能电池组件安装完毕之后要先测量总的电流和电太阳能电池组件安装完毕之后要先测量总的电流和电压，如果不合乎设计要求，就应该对各个支路分别测量。压，如果不合乎设计要求，就应该对各个支路分别测量。为了避免各个支路互相影响，在测量各个支路的电流与电为了避免各个支路互相影响，在测量各个支路的电流与电压时，各个支路要相互断开。压时，各个支路要相互断开。307.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （5）太阳电池方阵前、后安装距离设计）太阳电池方阵前、后安装距离设计 为了防止前、后排太阳能电池方阵间的遮挡，太阳能电为了防止前、后排太阳能电池方阵间的遮挡，太阳能电池方阵前、后排间应保持适当距离。池方阵前、后排间应保持适当距离。图图7-17 太阳能电池方阵前、后排间距的计算参考图太阳能电池方阵前、后排间距的计算参考图317.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （5）太阳电池方阵前、后安装距离设计）太阳电池方阵前、后安装距离设计 太阳能电池方阵间距太阳能电池方阵间距D计算公式：计算公式：DLcos (7-16)LH/tanh (7-17)harcsin(sin sincos cos cos)(7-18)arcsin(cos cos/cosh)(7-19)式中，式中，D相邻两电池方阵间距；相邻两电池方阵间距；L太阳光在方阵后面的阴影太阳光在方阵后面的阴影 长度；长度；H电池板垂直高度；电池板垂直高度；h太阳高度角；太阳高度角；当地纬度；当地纬度；当地赤纬角；当地赤纬角；时角；时角；方位角。方位角。327.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （5）太阳电池方阵前、后安装距离设计）太阳电池方阵前、后安装距离设计 首先计算冬至日上午首先计算冬至日上午9 00太阳高度角和太阳方位角。太阳高度角和太阳方位角。冬至时的赤纬角冬至时的赤纬角 23.45，上午，上午9 00的时角的时角 45，于于是有：是有：harcsin(0.648cos0.399sin)arcsin(0.917 0.707/cosh)求出太阳高度角求出太阳高度角h和太阳方位角和太阳方位角 后，即可求出太阳光在后，即可求出太阳光在方阵后面的阴影长度方阵后面的阴影长度L，再将，再将L折算到前后两排方阵之间的折算到前后两排方阵之间的垂直距离垂直距离D：DLcos Hcos/tanh 337.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （5）太阳电池方阵前、后安装距离设计）太阳电池方阵前、后安装距离设计 例如，北京地区纬度例如，北京地区纬度 39.8，太阳能电池方阵高，太阳能电池方阵高2m，则太阳能电池方阵的间距为（取则太阳能电池方阵的间距为（取 23.45，45），），harcsin(0.648 cos0.399sin)arcsin(0.498 0.255)14.04 arcsin(0.917 0.707/cosh)arcsin(0.917 0.707/0.97)DHcos/tanh2 0.743/0.25 5.94（m）347.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 2.直流接线箱的设计直流接线箱的设计 直流接线箱由箱体、分路开关、总开关、防雷器件、防直流接线箱由箱体、分路开关、总开关、防雷器件、防逆流二极管、端子逆流二极管、端子板等构成。板等构成。图图7-18 直流接线箱直流接线箱内部电路示意图内部电路示意图357.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （1）机箱箱体）机箱箱体机箱箱体的大小内部器件确定，箱体分为室内型和室外机箱箱体的大小内部器件确定，箱体分为室内型和室外型，材料分为金属制（铁、不锈钢，板材厚度一般为型，材料分为金属制（铁、不锈钢，板材厚度一般为1.0 1.6mm）和工程塑料制作。）和工程塑料制作。（2）分路开关和主开关）分路开关和主开关 图图7-19 直流开关串联接法示意图直流开关串联接法示意图367.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 2.直流接线箱的设计直流接线箱的设计 （3）防雷器件）防雷器件防雷器件是用于防止雷电浪涌侵入到太阳能电池方阵、防雷器件是用于防止雷电浪涌侵入到太阳能电池方阵、交流逆变器、交流负载或电网的保护装置。交流逆变器、交流负载或电网的保护装置。（4）端子板和防反充二极管元件）端子板和防反充二极管元件端子板根据输入路数多少选用。端子板根据输入路数多少选用。防反充二极管一般都装在电池组件的接线盒中，当组件防反充二极管一般都装在电池组件的接线盒中，当组件接线盒中没有安装时，可以考虑在直流接线箱中加装。为接线盒中没有安装时，可以考虑在直流接线箱中加装。为方便二极管与电路的可靠连接，建议安装前在二极管两端方便二极管与电路的可靠连接，建议安装前在二极管两端的引线上，焊接两个铜焊片或小线鼻子。的引线上，焊接两个铜焊片或小线鼻子。377.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 3.交流配电柜的设计交流配电柜的设计 （1）交流配电柜的结构和功能）交流配电柜的结构和功能 交流配电柜：逆变器与交流负载之间接受和分配电能的交流配电柜：逆变器与交流负载之间接受和分配电能的电力设备。电力设备。组成：组成：开关类电器（如空气开关、切换开关、开关类电器（如空气开关、切换开关、交流接触器等）、保护类电器（如熔断器、防雷器等）、交流接触器等）、保护类电器（如熔断器、防雷器等）、测量类电器（如电压表、电流表、电能表、交流互感器等）测量类电器（如电压表、电流表、电能表、交流互感器等）及指示灯、母线排等组成；及指示灯、母线排等组成；分类：分类：大型和小型配电柜；户大型和小型配电柜；户内型和户外型配电柜；低压和高压配电柜。内型和户外型配电柜；低压和高压配电柜。中小型太阳能光伏发电系统一般采用低压供电和输送方中小型太阳能光伏发电系统一般采用低压供电和输送方式，选用低压配电柜。大型光伏发电系统大都采用高压配式，选用低压配电柜。大型光伏发电系统大都采用高压配供电装置和设施输送电力，并入电网，因此要选用符合大供电装置和设施输送电力，并入电网，因此要选用符合大型发电系统需要的高低压配电柜和升、降压变压器等配电型发电系统需要的高低压配电柜和升、降压变压器等配电设施。设施。387.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试（1）交流配电柜的结构和功能）交流配电柜的结构和功能 光伏发电系统用交流配电柜的光伏发电系统用交流配电柜的技术要求技术要求：选型和制造都要符合国标要求，配电和控制回路都要选型和制造都要符合国标要求，配电和控制回路都要采用成熟可靠的电子线路和电力电子器件；采用成熟可靠的电子线路和电力电子器件；操作方便，运行可靠，双路输入时切换动作准确；操作方便，运行可靠，双路输入时切换动作准确；发生故障时能够准确、迅速切断事故电流，防止故障发生故障时能够准确、迅速切断事故电流，防止故障扩大；扩大；在满足需要、保证安全性能的前提下，尽量做到体积在满足需要、保证安全性能的前提下，尽量做到体积小、重量轻、工艺好、制造成本低；小、重量轻、工艺好、制造成本低；当在高海拔地区或较恶劣的环境条件下使用时，要注当在高海拔地区或较恶劣的环境条件下使用时，要注意加强机箱的散热，并在设计时对低压电器元件的选用意加强机箱的散热，并在设计时对低压电器元件的选用留有一定余量，以确保系统的可靠性；留有一定余量，以确保系统的可靠性；397.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试（1）交流配电柜的结构和功能）交流配电柜的结构和功能 光伏发电系统用交流配电柜的光伏发电系统用交流配电柜的技术要求技术要求：交流配电柜的结构应为单面或双面门开启结构，以方交流配电柜的结构应为单面或双面门开启结构，以方便维护、检修及更换电器元件；便维护、检修及更换电器元件；配电柜要有良好的保护接地系统，主接地点一般焊接配电柜要有良好的保护接地系统，主接地点一般焊接在机柜下方的箱体骨架上，前后柜门和仪表盘等都应有在机柜下方的箱体骨架上，前后柜门和仪表盘等都应有接地点与柜体相连，以构成完整的接地保护，保证操作及接地点与柜体相连，以构成完整的接地保护，保证操作及维护检修人员的安全；维护检修人员的安全；交流配电柜还要具有负载过载或短路的保护功能，当交流配电柜还要具有负载过载或短路的保护功能，当电路有短路或过载等故障发生时，相应的断路器应能自电路有短路或过载等故障发生时，相应的断路器应能自动跳闸或熔断器熔断，断开输出。动跳闸或熔断器熔断，断开输出。407.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （2）交流配电柜的设计）交流配电柜的设计太阳能光伏发电系统的交流配电柜：配置总电源开关，太阳能光伏发电系统的交流配电柜：配置总电源开关，并根据交流负载设置分路开关。面板上要配置电压表、电并根据交流负载设置分路开关。面板上要配置电压表、电流表，用于检测逆变器输出的单相或三相交流电的工作电流表，用于检测逆变器输出的单相或三相交流电的工作电压和工作电流等，电路结构如图压和工作电流等，电路结构如图7-20所示。所示。图图7-20 交流配电柜电路结构示意图交流配电柜电路结构示意图417.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 设计参考：设计参考：（1）防雷器装量）防雷器装量太阳能光伏发电系统的交太阳能光伏发电系统的交流配电柜中一般都接有防雷流配电柜中一般都接有防雷器装置，用来保护交流负载器装置，用来保护交流负载或交流电网免遭雷电破坏。或交流电网免遭雷电破坏。防雷器一般接在总开关之后，防雷器一般接在总开关之后，具体接法如图具体接法如图7-21所示。所示。图图7-21 交流配电柜中交流配电柜中防雷器接法示意图防雷器接法示意图427.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 设计参考：设计参考：（2）发电、用电计量电度表发电、用电计量电度表 图图7-22 用电发电计量用电发电计量电度表接线示意图电度表接线示意图 437.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 4.光伏控制器和逆变器的安装光伏控制器和逆变器的安装 （1）控制器的安装）控制器的安装 小功率控制器安装时要先连接蓄电池，再连接太阳能电小功率控制器安装时要先连接蓄电池，再连接太阳能电池组件的输入，最后连接负载或逆变器，安装时注意正负池组件的输入，最后连接负载或逆变器，安装时注意正负极不要接反。控制器接线时要将工作开关放在关的位置，极不要接反。控制器接线时要将工作开关放在关的位置，先连接蓄电池组输出引线，再连接太阳能电池方阵的输出先连接蓄电池组输出引线，再连接太阳能电池方阵的输出引线，在有阳光照射时闭合开关，观察是否有正常的直流引线，在有阳光照射时闭合开关，观察是否有正常的直流电压和充电电流，一切正常后，可进行与逆变器的连接。电压和充电电流，一切正常后，可进行与逆变器的连接。（2）逆变器的安装）逆变器的安装 检查无误后先将逆变器的输入开关断开，再与控制器的检查无误后先将逆变器的输入开关断开，再与控制器的输出接线连接。接线时要注意分清正负极极性，并保证连输出接线连接。接线时要注意分清正负极极性，并保证连接牢固。接牢固。447.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 5.防雷与接地系统的设计与安装施工防雷与接地系统的设计与安装施工 作用：作用：避免雷击和设备开关感应对系统的危害。避免雷击和设备开关感应对系统的危害。光伏发电系统的主要部分都安装在露天状态下易受直接光伏发电系统的主要部分都安装在露天状态下易受直接和间接雷击（浪涌电压和电流）的危害，也会危害到与光和间接雷击（浪涌电压和电流）的危害，也会危害到与光伏发电系统伏发电系统有着直接连接的有着直接连接的相关相关相关电器设备及建筑物。相关电器设备及建筑物。大功率电路的闭合与断开的瞬间、感性负载和容性负载大功率电路的闭合与断开的瞬间、感性负载和容性负载的接通或断开的瞬间、大型用电系统或变压器等断开等也的接通或断开的瞬间、大型用电系统或变压器等断开等也都会产生较大的开关浪涌电压和电流，同样会对相关设备、都会产生较大的开关浪涌电压和电流，同样会对相关设备、线路等造成危害。线路等造成危害。457.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （1）太阳能光伏发电系统的防雷措施和设计要求）太阳能光伏发电系统的防雷措施和设计要求太阳能光伏发电系统或发电站建设地址选择，要尽量太阳能光伏发电系统或发电站建设地址选择，要尽量避免放置在容易遭受雷击的位置和场合。避免放置在容易遭受雷击的位置和场合。尽量避免避雷针的太阳阴影落在太阳电池方阵组件上。尽量避免避雷针的太阳阴影落在太阳电池方阵组件上。根据现场状况，可采用避雷针、避雷带和避雷网等不根据现场状况，可采用避雷针、避雷带和避雷网等不同防护措施对直击雷进行防护，减少雷击概率。并应尽量同防护措施对直击雷进行防护，减少雷击概率。并应尽量采用多根均匀布置的引下线将雷击电流引入地下。多根引采用多根均匀布置的引下线将雷击电流引入地下。多根引下线的分流作用可降低引下线的引线压降，减少侧击的危下线的分流作用可降低引下线的引线压降，减少侧击的危险，并使引下线泄流产生的磁场强度减小。险，并使引下线泄流产生的磁场强度减小。为防止雷电感应，要将整个光伏发电系统的所有金属为防止雷电感应，要将整个光伏发电系统的所有金属物，包括电池组件外框、设备、机箱机柜外壳、金属线管物，包括电池组件外框、设备、机箱机柜外壳、金属线管等与联合接地体等电位连接，并且做到各自独立接地，图等与联合接地体等电位连接，并且做到各自独立接地，图7-23是光伏发电系统等电位连接示意图。是光伏发电系统等电位连接示意图。467.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试图图7-23 光伏发电系统光伏发电系统等电位连接示意图等电位连接示意图477.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 在系统回路上逐级加装在系统回路上逐级加装 防雷器件，实行多级保护，防雷器件，实行多级保护，使雷击或开关浪涌电流经过使雷击或开关浪涌电流经过多级防雷器件泄流。一般在多级防雷器件泄流。一般在光伏发电系统直流线路部分光伏发电系统直流线路部分采用直流电源防雷器，在逆采用直流电源防雷器，在逆变后的交流线路部分，使用变后的交流线路部分，使用交流电源防雷器。