3kw太阳能光伏发电系统设计方案解读.pdf

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1、前言太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，由于它集开发利用绿色可再生能源、改善生态环境、改善人民生活条件于一体，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术，因而越来越受到人们的青睐。随着世界光伏市场需求持续高速增长、我国可再生能源法的颁布实施以及我国光伏企业在国际光伏市场上举足轻重的良好表现，我国光伏技术应用呈现了前所未有的快速增长的态势并表现出强大的生命力。它的广泛应用是保护生态环境、走经济社会可持续发展的必由之路。太阳能发电的利用通常有两种方式，一种是将太阳能发电系统所发出的电力输送到电网中供给其他负载使用，而在需要用电的时候则从电网中获取电能，称谓并网发电方式。另一种是依靠蓄

2、电池来进行能量存储的所谓独立发电方式，它主要用于因架设线路困难市电无法到达的场合，应用十分广泛。光伏发电系统的要求因本系统仅是一个参考项目，所以这里就只设计一个的小型系统，平均每天发电,可供一个 1kW 的负载工作小时。2.2.系统方案系统方案现场资源和环境条件江阴市位于北纬 314034”至 315736”，东经 119至 1203430”。气候为亚热带北纬湿润季风区，冬季干冷多晴，夏季湿热雷雨。年降水量毫米，年平均气温 15.2。具有气候温和、雨量充沛、四季分明等特点。其中 4 月-10 月平均温度在 10以上，最冷为 1 月份，平均温度 2.5；最热月 7 月份，平均温度 27.6。Na

3、ture Resources:Daily solarDaily solarAirAirMonthMonthtemperaturetemperaturehumidityhumidityhorizontalhorizontalJanuaryFebruaryC%kWh/m2/dkPam/sCRelativeRelativeradiation-radiation-pressurepressurespeedspeed temperaturetemperatureAtmosphericAtmosphericWindWindEarthEarthMarchAprilMayJuneJulyAugustSepte

4、mberOctoberNovemberDecemberAnnualAnnual176%4%光伏系统方案的确定本项目采用独立型光伏系统方案。系统由电池组件 PV 阵列，充电控制器、逆变器、蓄电池等部件组成。(原理图如下:)独立系统原理图本系统由太阳电池组件，跟踪控制系统，控制器，逆变器，蓄电池等部分组成。太阳电池组件在太阳光的照射下产生直流电流；而充电控制器则协调太阳能电池板、蓄电池和负载的工作,具有自动防止太阳能光伏系统的储能蓄电池过充电和过放电的功能。蓄电池在系统中的作用就是存储能量，还能对系统起着调节电量、稳定输出的作用。逆变器的作用是将蓄电池的直流电转变为适合负载使用的正弦波交流电，逆变

5、器输出的交流电能进入配电柜；在配电柜内装有用于输出控制、过流保护、防雷保护等器件。计算机仿真2.3.1 太阳能资源2.3.2 能源模型系统方框图系统方框图配置方案太太阳阳能能组组件件充电电压控控最大电流制制数量器器说明逆逆规格无48V，3KW，输出电压：220V AC，50HZ150A48V功率数量连接方式160W（V,5.1A）18 片2 串 9 并变变器器蓄蓄电电池池附附注注数量1规格数量（节）连接方式年供应电量预计400AH，2V2424 串3642kWh1.本系统共使用了 18 块电池组件，组件每2 块为一串，在接线盒里 9 串并联后输出。占地面积约 22m2。2.充电控制器选用 48

6、V50A 的直流控制器，它是是具有自动防止太阳能光伏系统的储能蓄电池过充电和过放电的设备，由它协调太阳能电池板、蓄电池和负载的工作。在系统运行时，它能对蓄电池的荷电状况和环境温度自动、连续地进行监测，按照用户设置的参数对其充、放电过程进行控制，起到有效管理光伏系统能量、保护蓄电池及保证整个光伏系统正常工作的作用。3.逆变器选用的规格为 48V，3KVA，输出电压：220V AC，它的作用是将蓄电池的直流电压转变为适合负载使用的正弦波交流电压。在本系统中采用的正弦波逆变器具有波形失真小、保护功能全、转换效率高、可靠性高的特点。4.蓄电池在系统中的作用就是存储能量。由于系统采用 48V 电压，蓄电

7、池组由 24节 2V800Ah 的蓄电池串联而成。太阳能电池将太阳辐射能转换为直流电能，通过蓄电池将直流电能转换为化学能储存起来。另外它还能对系统起着调节电量、稳定输出的作用。全部蓄电池置于两排双层电池架上。电池架上装有输出控制开关，可方便地进行投入和切除。系统主要设备2.6.1 电池组件本系统拟采用江苏林洋新能源有限公司生产的 SF-160 单晶硅电池组件。江苏林洋新能源有限公司是一家集晶体硅太阳能电池和组件的研发、生产、销售、服务为一体并在美国成功上市的国际性公司。公司采用世界上最先进的电池片和组件生产设备加之完善的质量管理体系，从而保证了完美的产品品质。产品通过了 IEC61215、TU

8、V、和 UL 国际认证，在国内享有盛誉。该太阳能电池片转换效率高，表面玻璃为高透光低铁钢化玻璃，边框材料为轻质电镀铝合金。最大输出功率160Wp 开路电压43.7V 短路电流5.10A 最大输出电压35.8V 最大输出电流4.61A 重 量15kg 外型尺寸1580 mm x 808 mm x 45 mm0.04%/最佳电流的温度系数0.38%/最佳电压的温度系数SF-160 单晶硅电池组件性能SF-160 单晶硅太阳能电池的机械特性。图 2SF-160 单晶硅太阳能电池的 I-V 特性2.6.2 充电控制器光伏控制器性能、参数额定电压(V)额定电流 Ip(A)4850最大太阳能电池组件功率(

9、kWp)太阳能电池组数 N每路太阳能电池电流 Ib(A)环境温度太阳能电池与蓄电池之间(V)电压降落蓄电池与负载之间(V)机械尺寸深宽高(mm)防护等级海拔高度3 6Ib=Ip/N2050421*488*177IP205500性能特点：1)微电脑芯片控制充放电各参数点、温度补尝系数可编程任意设定，可适应不同场合的特殊要求；2)LCD 液晶模块点阵显示，中英文操作菜单，用户可根据需要选择；3)LED 指示灯显示各路光伏充电状态和负载通断状态；4)9 个轻触按键操作；5)控制电路与主电路完全隔离，具有极高的抗干扰能力；6)118 路太阳能电池输入控制；7)实时显示蓄电池电压、负载电流、总光伏电流、

10、每路光伏电流、蓄电池温度、累计光伏发电安时数、累计负载用电安时数等十几个参数；8)历史数据统计显示：过充电次数、过放电次数、过载次数、短路次数；9)可编程设定发电机启停电压、次要负载通断电压、风机卸载和恢复电压、路灯光敏切换电压等参数；10)用户可分别设置蓄电池过充电保护和过放电保护时负载的通断状态；11)具有二次下电控制能力，即对主要负载和次要负载在不同蓄电池电压点的下电控制能力；12)各路充电电压检测具有“回差”控制功能，可防止开关进入振荡状态；13)保护功能：具有蓄电池过充电、过放电、输出过载、短路、浪涌、太阳能电池接反或短路、蓄电池接反、夜间防反充等一系列报警和保护功能；14)可配 R

11、S232/485 接口，便于远程遥信、遥控；PC 监控软件可测实时数据、报警信息显示、修改控制参数，读取 30 天的每天蓄电池最高电压、蓄电池最低电压、每天光伏发电量累计和每天负载用电量累计等历史数据；15)参数设置具有密码保护功能且用户可修改密码；16)告警：过压、欠压、过载、短路等保护报警；17)多路无源输出报警或控制接点：蓄电池过充电、蓄电池过放电、柴油机启动控制、负载断开、控制器故障；其它备用报警接点用户可选择，如水淹报警等；18)工作模式有阶梯式逐级限流模式、PWM 工作模式、一点式工作模式、光开光断模式、光开时断模式、时钟控制模式、光开时断凌晨亮模式，其中前三种模式是针对通用负载场

12、合的，后四种模式是针对路灯负载场合的，所有的延时长度和定时时钟都可以设置；19)用户可设置参数还包括：均充电压、浮充电压、吸收电压、启动电压、动态稳压系数、静态稳压系数、均充状态时间和吸收状态时间等。20)不掉电实时时钟功能，显示与设置时钟；21)防雷:根据系统要求，可安装不同等级的防雷装置；22)具有温度补偿功能；2.6.3 逆变器32 位 DSP 控制日本三菱第五代 IPM 功率模块单元高效逆变效率达 94%(DC220V 系列)多语种液晶显示功能标准 RS485/232 通信接口完美的保护功能故障记录功能低电压保护逆变器器性能、参数输入额定电压(VDC)直流输入 输入额定电流（A）输入直

13、流电压允许范围(VDC)额定容量(kVA)输出额定功率(kW)交流输出 输出额定电压及频率输出额定电流（A）输出电压精度（V）4873426433220VAC，50Hz1362203%输出频率精度(Hz)波形失真率(THD)（线性负载）动态响应(负载 0100%）功率因数（PF）过载能力峰值系数(CF)逆变效率(80%阻性负载)绝缘强度(输入和输出)噪音（1 米）工作环境 使用环境温度湿度使用海拔(m)机械尺寸 立式深、宽、高(mm)重量（kg）505%5%150%，10 秒3:193%1500VAC，1 分钟50dB-20+55090%，不结露6000 442482267422.6.4 蓄电

14、池3.3.工程施工工程施工工程费用概算：序号1234567891011121314名称太阳电池组件太阳电池组件充电控制器逆变器全密闭免维护蓄电池标准接头专用电缆钢结构支架其它辅助材料材料费小计系统安装集成费税金利润总价总价均价5%6%5%28802880单价（元）30700012000950101231数量288011249100288028802880单位Wp台台节套米WpWpWp合计86,4007,00012,00022,800901,2008,6402,880141,0107,0518,4617,051163,572163,57256.80工程周期本项目自签订合同并提交工程首付款后，我公

15、司将着手进行工程所有材料和设备的准备工作，直至系统通过调试，备货期为 30 天，进场后大约需要 10 天完成施工。施工期间需要业主配合的事项按要求提供施工时使用的动力电源。提供暂时保管进场物资（材料、设备、工具等）的临时仓库。协助施工方处理在当地施工时意外可能发生的问题。在调试结束后按合同要求会同我方进行现场验收。若条件许可，建议业主在工程开始时指派有一定电气基础知识的人员参于现场工作，以便今后更好地做好系统维护工作。4.4.经济和社会效应经济和社会效应独立系统:它由太阳能电池采集阳光，转化为电能，通过控制和逆变设备，把直流电转换成目前家庭通用的 220V 交流电。目前采用高性的胶体铅酸蓄电池

16、作为储能装置，有可有效地为业主在任意时间连续提供电力。它的配置主要包括:太阳能电池板(光伏组件),控制器,逆变器,供配电柜等设备,主要应用于与国家电网离得比较远的别墅,比如,在一些山区,林地或离城市较远的郊区.这种别墅由于配高低压电线和安装成本昂贵(包括输电线路,电线竿/电塔安装),比较适合安装太阳能独立系统.1.1.优势特点优势特点1）使用寿命长,无需专人维护.其中太阳能电池寿命长达 25 年以上.2）自给自足，蓄电池作为蓄能装置，把白天太阳能电池收集的电能储存起来，方便业主使用，阴雨天气,可按用户要求连续供电(3-10 天);3）一次投资,终身受益,太阳能清洁无辐射,无污染.4）绿色能源,

17、安全环保.间接地减少对大气二氧化碳等温室气体的排放。5）安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得，不受地域限制6）无须消耗燃料，无机械转动部件,无须另外架输电线路，可以按照业主的要求，方便地与任意地面或建筑物相接合.7）建造的周期很短，实际建造时间按规模大小来算。8）不破坏建筑的外观。太阳能电池板一般安装在屋顶或倾斜面，不会破坏原有建筑外观，甚至有时会增加其建筑的美感。2.2.减排效果减排效果:光伏发电属于清洁可再生能源，无论从能源角度，还是从环境角度，都是未来发展的重点，光伏并网发电的推广应用，无疑会带来良好的环境效益。可以粗略计算“环境效益”如下：每 KWh 电耗煤：目前我国发电耗煤为平均

18、390g 标煤/KWh(能源基础数据汇编，国家计委能源所，1999。1,p16)每发 1KWh 电排放 CO2C+O2=CO212324444/12=390=1430g CO2/KWh 1.4kg CO2/KWh10-3TCO2/KWh每瓦光伏组件平均每年发 2KWh.每瓦光伏组件平均每年相当减排 CO2吨数2KWh10-3吨 CO2/KWh10-3T按照 EPIA 的估计，光伏发电取代柴油发电机的 CO2减排效果为 1Kg/KWh;光伏并网发电的平均减排效果为 0.6Kg/KWh。到 2020 年，全世界光伏发电的累计安装量将达到 195GWp，其中大约 50为光伏并网发电。20002020

19、 年通过光伏发电达到的 CO2的减排量将是 7 亿吨，仅 2020 年当年 CO2的减排将达到亿吨，相当于 4400 万辆汽车或 75 个大型火力发电厂的排放量。5.5.公司的服务公司的服务我公司将坚持质量第一、服务至上的原则，向业主提供最优化的系统设计方案，做好技术和现场施工质量管理。技术培训在系统调试完毕并投入正常运行后，我公司将指派专业技术人员来业主方对相关人员进行技术培训，培训时间和地点由用户决定。我公司会准备相应的培训资料。培训的内容：1、光伏系统的组成和作用；2、光伏系统工作原理；3、系统实际操作指导；4、系统维护要点；5 其他用户认为需要了解的知识。通过培训使系统相关人员熟悉并掌握系统有关知识，熟练地进行实际操作，能进行一般的日常维护。售后服务在系统调试合格后我公司将提供1年时间的质保期，在此期间，非人为操作失误而引起系统配件损坏我公司将免费给予更换，同时在以后的时间里提供终身有偿服务。系统运行满2年时我公司将免费对系统作一次全面的检查和维护。