光伏系统设计与工程培训—独立离网系统与互补系统的设计

2008 BP SunOasis 光伏系统设计与工程培训 独立离网系统与互补系统的设计2 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 典型的独立离网光伏系统 太阳光转换为直流电 光伏组件 直流汇线箱 充电控制器 离网逆变器 选择 蓄电池组 负载 交流/直流 交流电缆 直流电缆3 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 独立离网系统是指独立于公共电网运行的光伏系统 通常应用于公共电网无法覆盖的偏远地区，或者作为某些重要负载设备的 后备电源； 偏远地区的照明设施、通信设备、住宅用电等； 独立离网系统的设计主要是确定光伏组件与蓄电池的数量配置，以满足某 一给定地点的给定负载的使用需求。4 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 独立离网系统设计所必需的信息 工程地点信息 光伏组件的倾角 光伏系统的方位角 遮蔽情况 系统电压 负载信息 负载类型 – PV cannot handle bulk load requirements unless hugely oversized 负载大小, 功率 工作比Duty cycle – 负载工作时间 负载峰值需求 交流/直流AC/DC5 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 独立离网系统设计所必需的关键信息 电压 光伏组件 逆变器 – 如需要 蓄电池组需要知道蓄电池电压 自给天数 最大连续阴雨天数 蓄电池完全使用后的再充电 组件阵列/负载比 ALR6 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 设计过程 步骤 1 – 确定负载大小Ah/Day 使用负载计算表格计算出每天负载每天需要的安时数 日安时数Ah/Day 负载功率Watt / 系统电压Volt x 负载工作时间 日安时数Ah/Day 负载电流 x 负载工作时间 可根据负载使用情况进行大裕量设计 oversized 步骤 2 – 确定蓄电池组的容量 蓄电池串联数目 – 系统电压/单个蓄电池电压 蓄电池最大荷电状态SOC 或最大放电深度DOD 使用地点的平均温度 需要的自给天数7 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 设计过程 步骤 3 评估最差条件下的日峰值日照时数 kWh/m 2 /Day 通常是冬季月份中的最差日照数值 峰值日照时数 - 在1kW/m辐照强度下的日照小时数 – 在此辐照条件下光 伏组件通常能产生其最大的输出电流 步骤 4 – 光伏组件的串联数 光伏组件的串联数目 系统电压/单个组件的系统电压 例如 假如系统电压为48V， 组件电压为12V， 那么组件串联数目 48V/12V48 2008 BP SunOasis 设计过程 步骤 5 – 组件并联数目 用日负载大小安时数Ah平均日照数值峰值日照小时数 用上述计算结果除以单个光伏组件的最佳工作电流 Imp – 数值由组件说明书提供； 对计算结果进行取整 独立离网系统与互补系统的设计 Sample Off Grid Calculation Sheet 步骤 6 – 蓄电池并联数目 蓄电池并联数目 日负载大小 Ah x 自给天数 蓄电池容量Ah x 1-BSOC9 2008 BP SunOasis 设计过程 – 示例 设计一个独立离网系统，负载大小为500W连续工作 ，系统电压为 48VDC，自给天数为5天。假定峰值日照时数PSH为4 - 日负载大小 Ah – 500*24/48 250Ah 设计 10 裕量，则 日负载安时数 Ah 250*1.1 275 Ah - 蓄电池容量 – 275*5/1-0.2 1718Ah 设计 20 SOC - 组件数量计算, 假定采用BP 3160 多晶硅组件 - 组件串联数目 48/24 2 - 组件并联数目 275/4/4.6 15 总共需要的 BP3160 组件数量 2*15 30 组件阵列总功率 160Wp*30 4800Wp 独立离网系统与互补系统的设计10 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统的设计 互补系统使用多种不同的电力来源例如光伏、蓄电池、柴油发电机、风力发 电机、公共电网等连接在一起 光伏/柴电互补系统的设计 光伏部分系统的设计与独立离网系统的设计相类似 在光伏系统不产生电能的时候，使用针对互补系统的整流充电器对蓄电池 组进行充电 使用Nsol软件设计光伏/柴电互补系统11 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统的设计 日照信息 Nsol自带的默认数据库中含有 全球不同地点的日照数据信息。 也可以自行手动添加更新地点 数据库。12 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 系统设计所需要的信息 选择蓄电池电压 蓄电池数据 光伏/负载比ALR Array to load ratio 损耗 最大放电深度 DOD 蓄电池单元电压13 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 蓄电池 从数据库中选择蓄电池或者自 行添加蓄电池数据 输入串联数目与并联数目 软件 也可自动计算14 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 光伏组件 从数据库中选择组件或者自行 添加组件数据 输入组件串联与并联数目 软件 也可自动计算15 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 逆变器 输入类型，型号 平均工作效率 使用的逆变器的类型 根据负载使用情况进行配置 单 相/三相 16 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 负载数据 负载描述 负载大小 – 计算负载的日安时 数Ah 负载类型 – 交流/直流AC/DC 转换效率 – 如负载为交流，直 流-交流环节存在损耗 负载日工作时间 负载概要17 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 互补部分数据 柴油发电机Diesel / 液化气发电 机LPG 输入发电机数据 FLFC – 额定负载下油耗量 QLFC – 四分之一负载下油耗量 发电机 启动/停止 BSOC18 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 阵列倾角 阵列倾角可以调整以适合当地 日照条件使组件阵列得到最大 的日照量 可选择阵列支架的类型固定/垂 直轴/水平轴/双轴19 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 互补系统设计 改变组件数量可以改变光伏/柴 油发电机的发电贡献比 最优的光伏/油电比值取决于整 个系统能够获得最优的工作及 经济效率 输出结果中包含了发电机燃油 的年消耗量以及发电机的年启 动工作次数20 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 LOLP Analysis Loss of Load Probability 真实的天气是每日变化的，不 是固定的日照辐射数值 某些系统要求在最恶劣条件下 也必须保证系统的高可靠性 统计分析工具-LOLP Analysis21 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 LOLP Analysis Loss of Load Probability Array Insolation – 日照强度数值 kWh/m2/day Sigma/Mean – 衡量日照气候变化的幅度 Corr. – 衡量日与日之间气候变化的可能性，高数值表征“稳定”的天气 Array/Load – 组件阵列/负载 Batt days – 蓄电池维持时间 LOLP – Loss of Load Probability，基于统计学分析方法给出了针对每月系 统不能正常工作的可能性例如，假设10月的LOLP值为1，代表每100个 “10月”的天中，系统可能出现一次不能工作的情况，3代表大约每1个月 可能出现1次上述情况，0.3则代表大约每10年出现1次停机。22 2008 BP SunOasis 独立离网系统与互补系统的设计 LOLP Analysis Loss of Load Probability 使用了马尔科夫矩阵Markov Transition Matrices对日照辐射 的变化进行统计学分析 参考文献Simple Procedure for Generating Sequences of Daily Radiation Values Using a Library of Markov Transition Matrices Solar Energy, Vol 40. No. 3 pp. 269-279, 19882008 BP SunOasis THANK YOU