離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例分析

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例分析離網(wǎng)光伏發(fā)電供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例本文介紹了一個(gè)用于醫(yī)院的離網(wǎng)光伏發(fā)電供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)案例。首先，我們展示了系統(tǒng)的實(shí)物連接圖和連接框圖，并介紹了系統(tǒng)的安裝方式。為了保證系統(tǒng)的可靠性和方便維護(hù)，我們采用了地面電站安裝形式，并使用螺絲和水泥壓塊固定支架和底座。同時(shí)，我們還采用了MC4公母插頭連接太陽(yáng)能電池板之間的接頭，方便拆卸。其次，我們介紹了系統(tǒng)的主要部件設(shè)計(jì)，包括太陽(yáng)能電池板和光伏匯流箱。對(duì)于太陽(yáng)能電池板的選型，我們選擇了250Wp的多晶硅組件，每塊內(nèi)部封裝156*156多晶電池片60片。該組件具有高轉(zhuǎn)換效率、能夠承受高風(fēng)壓、雪壓以及極端溫度條件，并能夠達(dá)到12年90%和25年80%的輸出功率，5年工藝材料的質(zhì)保。此外，我們還展示了太陽(yáng)能電池板的參數(shù)和實(shí)物圖。對(duì)于光伏匯流箱的選型，我們選擇了兩臺(tái)5進(jìn)1出的匯流箱。這些匯流箱具有多種功能特點(diǎn)，包括滿足室內(nèi)、室外安裝要求、最大可接入16路光伏串列、寬直流電壓輸入、光伏專用熔斷器、光伏專用高壓防雷器等。此外，我們還展示了匯流箱的參數(shù)指標(biāo)。總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)離網(wǎng)光伏發(fā)電供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例為醫(yī)院提供了一個(gè)可靠、高效的電力供應(yīng)方案。2.3儲(chǔ)能蓄電池2.3.1儲(chǔ)能蓄電池的選擇蓄電池是離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備，它能夠持續(xù)地提供能量。在該部分的設(shè)計(jì)中，我們將包含電池的選型、安裝、儲(chǔ)能和發(fā)電的平衡。離網(wǎng)系統(tǒng)的直流系統(tǒng)電壓（蓄電池組電壓）通常分為12V、24V、36V、48V、110V、220V等多種常用值。對(duì)于裝機(jī)功率更大的系統(tǒng)，為了降低電流密度，我們會(huì)選擇更高的電壓，如240V、360V或600V。本次系統(tǒng)的裝機(jī)功率為60K，為了減少損耗和降低電流密度，我們選擇更高的系統(tǒng)直流電壓，并使該電壓與組件串電壓匹配。因此，我們將系統(tǒng)直流額定電壓設(shè)置為360VDC。根據(jù)負(fù)載工作情況所需消耗的備用能量以及安裝面積和成本的考慮，我們選擇12V的免維護(hù)密封閥控式鉛酸電池。系統(tǒng)采用30只串2并的連接方式，串接成360V的系統(tǒng)電壓。2.3.2蓄電池參數(shù)蓄電池參數(shù)如表八所示。2.3.3蓄電池實(shí)物照片蓄電池的實(shí)物照片如圖六所示。2.4光伏充放電控制器2.4.1控制器的選型太陽(yáng)能充放電控制器是太陽(yáng)能光伏電源的核心控制設(shè)備，通常被稱為能源管理器。充放電控制器一般采用多路光伏陣列輸入，根據(jù)電池組電壓和電荷狀態(tài)來(lái)控制充電和放電。在選擇控制器時(shí)，我們需要考慮其輸入電壓、輸出電壓、額定電流、最大電流、最大功率等參數(shù)，以及其保護(hù)功能和通信接口等。在本次系統(tǒng)中，我們選擇了適用于360VDC系統(tǒng)電壓、最大充電電流60A、最大放電電流100A的光伏充放電控制器。該控制器具有多種保護(hù)功能，如過(guò)電流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、短路保護(hù)等，同時(shí)還具備RS485通信接口，方便系統(tǒng)監(jiān)控和管理。根據(jù)蓄電池組端電壓逐路切換的控制方式，這種控制方式類似于PWM控制方式，即根據(jù)充電狀態(tài)和電壓逐漸增大或逐漸減少充電電流，有效地保護(hù)蓄電池。為了控制充放電管理，選擇了360V150A的控制器，其中“360”指蓄電池組額定電壓，“150”指能夠承受的最大光伏組件輸入電流。這種類型的控制器共有3路獨(dú)立光伏直流輸入端。在對(duì)蓄電池的充電過(guò)程中，根據(jù)蓄電池組的實(shí)時(shí)組壓，與內(nèi)部程序預(yù)設(shè)比較，來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)的逐級(jí)打開(kāi)和閉合，以此來(lái)控制蓄電池組的充電電流大小和充電電壓。這種充電控制方式具有類似PWM的充電控制方式功能，使充電效率得到提升，并保護(hù)蓄電池在浮充狀態(tài)不會(huì)被過(guò)充?？刂破鞯男阅芴攸c(diǎn)包括：（1）共負(fù)極控制方式，該系列為共正極控制，多路太陽(yáng)能電池方陣輸入控制；（2）微電腦芯片智能控制，充放電各參數(shù)點(diǎn)可設(shè)定，適應(yīng)不同場(chǎng)合的需求；（3）各路充電壓檢測(cè)具有“回差”控制功能，可防止開(kāi)關(guān)進(jìn)入振蕩狀態(tài)；（4）控制電路與主電路完全隔離，具有極高的抗干擾能力；（5）采用LCD液晶顯示屏，中英文菜單顯示；（6）具有歷史記錄功能和密碼保護(hù)功能；（7）具有電量AH累計(jì)功能，包括光伏發(fā)電量、負(fù)載用電量、蓄電池電量的累計(jì)功能；（8）保護(hù)功能齊全，具有多種保護(hù)及告警功能；（9）具有RS485/232通訊接口，便于遠(yuǎn)程遙信、遙控；（10）具有多種故障報(bào)警無(wú)源輸出接點(diǎn)功能；（11）具有時(shí)鐘顯示功能；具有溫度補(bǔ)償功能。控制器的技術(shù)參數(shù)如表九所示。其中，GSP360的額定電流為150A，最大光伏陣列開(kāi)路電壓為750V，光伏陣列充電路數(shù)為3，單路光伏陣列最大電流為50A，蓄電池過(guò)放保護(hù)點(diǎn)為324.0V，蓄電池過(guò)放恢復(fù)點(diǎn)為360.0V，蓄電池過(guò)充保護(hù)點(diǎn)為465.0V，蓄電池過(guò)充恢復(fù)點(diǎn)為450.0V，浮充電壓為405.0V，均充電壓為426.0V，空載電流為小于1%的額定電流，電壓降落分別為光伏陣列與蓄電池間的1.35V和蓄電池與負(fù)載間的0.1V，溫度補(bǔ)償系數(shù)可選，使用環(huán)境溫度為-20℃至50℃，允許相對(duì)濕度小于95%無(wú)冷凝，使用海拔高度不超過(guò)5000米，防護(hù)等級(jí)為IP20，尺寸為寬*深*高mm，重量為Kg。本文介紹了離網(wǎng)逆變器的選型和性能特點(diǎn)。在選型時(shí)，需要考慮直流輸入電壓范圍與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的直流電壓匹配，以及逆變器功率必須與負(fù)載功率相匹配。作者選擇了360V60K的工頻逆變器來(lái)轉(zhuǎn)換交流電給負(fù)載使用。在性能特點(diǎn)方面，離網(wǎng)逆變器需要具備可靠性、高效率和對(duì)蓄電池組過(guò)放電保護(hù)功能。同時(shí)，本文還列出了離網(wǎng)逆變器的技術(shù)參數(shù)，包括額定功率、直流電壓、相數(shù)、標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱頻率、波峰因數(shù)、輸出波形、總諧波失真、動(dòng)態(tài)負(fù)載電壓瞬變、瞬間恢復(fù)時(shí)間、平衡負(fù)載電壓、過(guò)載能力、逆變器效率、計(jì)算機(jī)通訊接口、運(yùn)行溫度、相對(duì)濕度、運(yùn)行高度和冷卻方式等。2.5.4離網(wǎng)逆變器實(shí)物照片下圖為離網(wǎng)逆變器的實(shí)物照片，該逆變器具有以下特點(diǎn)：-箱體顏色為黑色（可選）；-輸入電纜易于維護(hù)；-可以承受125%1min，150%1s的過(guò)載；-效率高于90%；-支持RS232，485，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控選件；-工作溫度范圍為-40℃到+40℃；-工作濕度范圍為30%～90%；-最大傳輸距離為1000米，每增加100米功率下降1%，最高5000米；-具有強(qiáng)制通風(fēng)功能；-工作溫度為45～55℃；-底部/前部可打開(kāi)；-可以從前面、上面、左右面打開(kāi)。2.6光伏連接線纜2.6.1線纜的選擇光伏組件安裝在戶外，需要具有足夠的耐候性才能保證使用25年以上。連接組件之間的電纜也需要具備耐候性。一般情況下，使用TUV論證的耐紫外線和耐老化電纜。同時(shí)，需要考慮建筑的防火安全要求。-組件與組件、到匯流箱之間串聯(lián)連接電纜：使用組件接線盒的自帶電纜光伏組件，正負(fù)兩極各一根，并且有明確的正負(fù)極標(biāo)記。組件串內(nèi)連接，直接使用該電纜及自帶的連接器，串聯(lián)連接。對(duì)于組件串的最終正負(fù)極出線，到匯流箱之間的電纜，則根據(jù)不同的情況處理。如果需要直接暴露在陽(yáng)光下，采用PV1-F1*4mm2型TUV光伏專用電纜。-匯流箱與控制器之間的電纜：選擇普通10mm2軟銅芯電力電纜正負(fù)極連線。-光伏控制器輸出到直流匯流盒：采用50mm2軟銅芯電力電纜正負(fù)極連線。-蓄電池之間連接線及蓄電池組到直流匯流盒：采用50mm2軟銅芯電力電纜正負(fù)極連線。-直流匯流盒到離網(wǎng)逆變器電池端：采用70mm2軟銅芯電力電纜正負(fù)極連線。3、系統(tǒng)材料清單表表十一為系統(tǒng)材料清單表，包括多晶硅組件、組件支架、防雷匯流箱和光伏控制器等。其中，光伏控制器具有工頻機(jī)和交流輸出，支持380VAC/50HZ，滿足100%不平衡帶載功能。此外，該控制器還具有市電切換功能，當(dāng)光照不足導(dǎo)致蓄電池饋電時(shí)，逆變器會(huì)自動(dòng)切換到市電，由市電給負(fù)載供電，等光伏把電池充滿，逆變器會(huì)自動(dòng)從市電切換到光伏線路。控制器、蓄電池及離網(wǎng)逆變器直流輸入?yún)R流采用熔斷裝置。本文介紹了一個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的配電方案，包括交流配載、熔斷、防雷等內(nèi)容。客戶可以自備防雷設(shè)備，并將組件連接到防雷匯流箱。使用光伏專用線纜將防雷匯流箱與控制器連接，控制器再通過(guò)普通電力線纜連接到直流匯流盒。蓄電池之間連接線和蓄電池組之間連接線也使用普通電力線纜。直流匯流盒連接線使用普通電力線纜連接到離網(wǎng)逆變器電池輸入端。組件方陣連接使用PV1-F1*4mm2、10mm2和50