離網(wǎng)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì) 一任務(wù)目標(biāo)1. 掌握容量設(shè)計(jì)的步驟和思路。2. 掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)方法。3. 了解光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)考慮的相關(guān)因素。 二任務(wù)描述 光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)主要涉及蓄電池容量、蓄電池串并聯(lián)數(shù)、 光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量、 光伏組件串并聯(lián)數(shù)的計(jì)算。 本實(shí)驗(yàn)報(bào)告 主要以兩種常見的計(jì)算方法為主。 計(jì)算過(guò)程中需要注意不同容量 單位之間的換算。三任務(wù)實(shí)施1.容量設(shè)計(jì)的步驟及思路： 光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)的主要目的是計(jì)算出系統(tǒng)在全年內(nèi) 能夠可靠工作所需的太陽(yáng)能電池組件和蓄電池的數(shù)量。主要步 驟:2.蓄電池容量和蓄電池組的設(shè)計(jì)：（1）基本計(jì)算方法及步驟 將負(fù)載需要的用電量乘以根據(jù)實(shí)際

2、情況確定的連續(xù)陰雨 天數(shù)得到初步的蓄電池容量。 陰雨天數(shù)的選擇可參照如下： 一般 負(fù)載，如太陽(yáng)能路燈等，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或需要在 3-7 內(nèi)選取，重要 的負(fù)載。如通信、導(dǎo)航、醫(yī)院救治等，在 7-15 內(nèi)選取。蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。一般情況 下，淺循環(huán)型蓄電池選用 50%的放電深度， 深循環(huán)型蓄電池選用 75%的放電深度。綜合得電池容量的基本公式為式中，電量的單位是A?h，如果電量的單位是 W?h，先將W?h折算為 A?h ，折算關(guān)系如下：（ 2）相關(guān)因素的考慮上 放電率對(duì)蓄電池容量的影響。 蓄電池的容量隨著放電率的改變而改變， 這樣會(huì)對(duì)容量設(shè)計(jì)產(chǎn)生 影響。計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際平均

3、放電率。 溫度對(duì)蓄電池容量的影響。 蓄電池的實(shí)際容量會(huì)隨著溫度的變化而變化， 當(dāng)溫度下降時(shí)， 蓄 電池的實(shí)際容量下降； 溫度升高時(shí)， 蓄電池的實(shí)際容量略有升高。 蓄電池的實(shí)際容量與溫度的關(guān)系如圖 4-3 所示曲線所示。圖 4-3 蓄電池容量 - 溫度修正曲線（ 200h）受低溫的影響 ,蓄電池的容量設(shè)計(jì)還要考慮蓄電池的最大放電深度 ,圖 4-4 所示是一般蓄電池的最大放電深度與溫度的關(guān)系,蓄電池容量設(shè)計(jì)可參考 4-4 所得到的最大放電深度。圖 4-4 蓄電池最大放電深度 -溫度修正曲線（3）實(shí)際蓄電池容量的計(jì)算 考慮以上相關(guān)因素之后，將有關(guān)修正系數(shù)代入有 （ 2）蓄電池串并聯(lián)數(shù)的確定當(dāng)計(jì)算出所

4、需的蓄電池容量后， 接下來(lái)要確定蓄電池的串并聯(lián)數(shù)，計(jì)算公式為:蓄電池串聯(lián)數(shù)系統(tǒng)工作電壓蓄電池標(biāo)稱電壓蓄電池并聯(lián)數(shù)蓄電池總?cè)萘啃铍姵貥?biāo)稱容量（3）應(yīng)用舉例建立一套光伏發(fā)電系統(tǒng)給一個(gè)地處偏遠(yuǎn)的通信基站供電，該系統(tǒng)的負(fù)載有兩個(gè)：負(fù)載一，工作電流為0.8A，每天工作24h。負(fù)載二，工作電流為4.8A，每天工作12h，該系統(tǒng)所處地區(qū)每天 內(nèi)的平均最低溫度為-20攝氏度，系統(tǒng)的自給時(shí)間為 6天，使用 深循環(huán)工業(yè)用蓄電池（最大 DOD為80%）。試計(jì)算蓄電池組的 容量。因?yàn)樵摴夥l(fā)電系統(tǒng)所在地區(qū)每天內(nèi)的平均最低溫度為-20攝氏度，所以必須修正蓄電池的最大允許放電深度。由圖4-4所示的曲線可以確定最大允許放電

5、深度約為50%。根據(jù)典型容量-溫度變化曲線，與平均放電率計(jì)算數(shù)值最為 接近的放電率為200小時(shí)率，由圖4-3可知，蓄電池的低溫修正 系數(shù)為0.75。放電率修正系數(shù)可參考蓄電池廠家提供的說(shuō)明書， 此處取0.85。（4）太陽(yáng)能電池組件串并聯(lián)數(shù)的設(shè)計(jì)1. 基本計(jì)算方法：太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì)的基本思想是滿足負(fù)載日平均用電量 的需求，基本方法是用負(fù)載日平均用電量（A.h）除以電池組件日平均發(fā)電量，得到系統(tǒng)所需組件的并聯(lián)數(shù)目；將系統(tǒng)工作電壓除以太陽(yáng)能電池組件的峰值電壓，得到系統(tǒng)所需組件的串聯(lián)數(shù) 目?；居?jì)算公式為 :組件日平均發(fā)電量 =組件峰值電流（ A ） 峰值日照時(shí)數(shù)（ h）在計(jì)算組件的并聯(lián)數(shù)時(shí)，如果負(fù)

6、載用電量的單位為w.h，注意把單位換算成 A.h。系數(shù) 1.43 是組件峰值電壓與系統(tǒng)工作電壓的比值。例如， 為工作電壓為 12V 的系統(tǒng)供電的組件的峰值電壓是 1717.5V； 為工作電壓為 24V 的系統(tǒng)供電組件的峰值電壓為 34V34.5V 等。 因此為方便計(jì)算，用系統(tǒng)工作電壓乘以 1.43 即為該組件或整個(gè) 陣列峰值電壓的近似值。2. 相關(guān)因素的考慮： 組件實(shí)際功率的損耗 在光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中， 太陽(yáng)能電池組件的實(shí)際輸出 功率會(huì)因各種因素的影響而有所下降。 灰塵的覆蓋、 組件自身的 功率衰減、線路的損耗等因素是主要因素。因此，設(shè)計(jì)時(shí)組件功 率損耗按 10%計(jì)算。 逆變器的損耗逆變

7、器在實(shí)現(xiàn)各種功能時(shí)，要消耗一定的電能，不同的逆變 器損耗的電能不同。一般情況下，設(shè)計(jì)時(shí)逆變器轉(zhuǎn)換的損失按 10%計(jì)算。如果負(fù)載是直流負(fù)載時(shí)，逆變器的損耗不計(jì)。 蓄電池充電的損耗 由于蓄電池在轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存電能的過(guò)程中產(chǎn)生熱量，電解水蒸發(fā)等產(chǎn)生一定的損耗， 即蓄電池的充電效率根據(jù)蓄電池的不同可在90%95%選取。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，也要根據(jù)蓄電池的不同，將電 池組件的功率增加 5%10%，以抵消蓄電池充電過(guò)程的損耗。 (3)實(shí)際組件串并聯(lián)數(shù)的確定在考慮上述各種因素的影響后，引入相關(guān)修正系數(shù)得： (4)應(yīng)用舉例在一個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)的光伏發(fā)電系統(tǒng)為以下負(fù)載供電:熒光燈4盞，每盞功率40W,每天工作4H,電視機(jī)1臺(tái)

8、，每臺(tái)功率為70W, 每天工作5H，系統(tǒng)工作電壓為24V.選用組件參數(shù):峰值電壓為17.4V,峰值電流為5.75A.當(dāng)?shù)氐姆逯等照諘r(shí)間為 3.43H.修正因數(shù): 充電效率為 0.9,組件損耗系數(shù)為 0.9,試確定組件的數(shù)目 .4 . 容量的其他設(shè)計(jì)方法 蓄電池組容量的計(jì)算 蓄電池的容量 Bc 計(jì)算公式為 式中 ,A 安全系數(shù) ,取之在 1.11.4 之間QL -負(fù)載日平均用電量 ,單位為 A ?h。NL 最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)To-溫度修正系數(shù)一般在oc以上取1,-100c取1.1,-10C以下取 1.2hC -蓄電池放電深度 ,一般鉛蓄電池取0.75,堿性鎘鎳蓄電池取0.85。(2) 光伏組件串聯(lián)

9、數(shù) NSU R -光伏陣列輸出最小電壓 ,單位為 VU OC-光伏組件的最佳工作電壓，單位為 VUf-蓄電池浮充電壓，單位為VUd-二極管導(dǎo)通電壓，一般取0.7VUC-其他因數(shù)引起的壓降，單位為V蓄電池的浮充電壓和所選的蓄電池參數(shù)有關(guān)，應(yīng)等于在最低溫度下所選蓄電池單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池?cái)?shù)。(3) 光伏組件并聯(lián)數(shù)N p在確定Np之前，先確定其相關(guān)量的計(jì)算方法。 將光伏陣列安裝地點(diǎn)的太陽(yáng)能水平面日輻射量Ht,轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時(shí)數(shù)(水平面日輻射量參見表 4-1) 式中，2.778/1000 0(KJ m2)為將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)1000(W m2)下的平均日輻射時(shí)間的系數(shù)

10、 光伏組件日發(fā)電量Qp式中：|°c-光伏組件的最佳工工作電流，單位為AKOP-斜面修正系數(shù)(參照本項(xiàng)目任務(wù)1)Cz-修正系數(shù)，主要為組合，衰減，灰塵,充電效率等的損失一般取0.8 兩組最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)Nw,此數(shù)據(jù)為本設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處，主要考慮要在此段時(shí)間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來(lái)，需補(bǔ)充的蓄電池容量： 光伏組件并聯(lián)數(shù)Np的計(jì)算方法為：并聯(lián)的光伏組件數(shù)需考慮在兩組連續(xù)陰雨天之間的最短間 隔天數(shù)內(nèi)所發(fā)電量 ,不僅供負(fù)載使用 ,還需補(bǔ)足蓄電池在最長(zhǎng)連續(xù) 陰雨天內(nèi)所虧損電量。 光伏陣列的功率計(jì)算 根據(jù)光伏組件的串并聯(lián)數(shù) ,即可得出所需光伏陣列的功率。 式中 ,Po光伏組件的額定功率。(5) 設(shè)計(jì)實(shí)例以廣州某地面衛(wèi)星接收站為例，負(fù)載電壓為12V,功率為25W,每天 工作24H，最長(zhǎng)連續(xù)陰天數(shù)為15天，兩個(gè)最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天最短 間隔天數(shù)為 30 天，太陽(yáng)能電池采用某廠生產(chǎn)的 38D975X4