项目五任务一光伏发电系统的设计

回 目 录 前 一 页 上 一 级 项目五 100W光伏发电系统的设计、安装与调试 内 蒙 古 辉 腾 锡 勒 风 电 场任务一 光伏发电系统的设计 回 目 录 前 一 页 上 一 级 问 题 1.离 网 光 伏 发 电 系 统 的 设 计 步 骤 2.你 能 负 责 一 个 离 网 光 伏 发 电 系 统 的 设 计 吗 3.离 网 光 伏 发 电 系 统 的 应 用 场 合 4.你 认 为 其 市 场 前 景 如 何 回 目 录 前 一 页 上 一 级 目 标 能 根 据 实 际 需 要 给 出 光 伏 系 统 合 理 的 设 计 方 案 。内 容 1.光 伏 发 电 系 统 的 概 念 设 计2.住 宅 /平 顶 屋 用 光 伏 发 电 系 统 的 设 计3.光 伏 发 电 系 统 的 电 气 设 计4.光 伏 发 电 系 统 的 设 计 实 例 回 目 录 前 一 页 上 一 级 一 、 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 的 概 念 设 计1.发 电 量 的 计 算 步 骤 回 目 录 前 一 页 上 一 级 太 阳 能 电 池 容 量 和 负 载 消耗 电 量 之 间 的 关 系 可 用 下式 表 示 PASEL*D*R/HA/Gs*K 式 中 各 个 符 号 所 代 表 的 含义 如 下 所 示 。 太阳能光伏发电系统的设计步骤 回 目 录 前 一 页 上 一 级 回 目 录 前 一 页 上 一 级 综 合 设 计 系 数 K又 分 为 各 种 系 数 ， 这 里 仅 就 直 流补 正 系 数 Kd、 温 度 补 正 系 数 Kt、 及 逆 变 器 效 率 进行 介 绍 。 直 流 补 正 系 数 约 为 0.8左 右 、 温 度 补 正 系 数 约 为0.85、 逆 变 器 效 率 为 0.9左 右 。 变 换 效 率 光 伏 阵 列 输 出 功 率 /（ 日 照 强 度 *阵 列 面积 ） 一 般 变 换 效 率 之 间 的 关 系 太 阳 能 电 池 单 元 的 变 换 效 率 太 阳 能 电 池 组 件 的变 换 效 率 光 伏 阵 列 的 变 换 效 率 回 目 录 前 一 页 上 一 级 2.发 电 量 的 计 算 实 例 （ 1） 倾 斜 住 宅 屋 顶 的 场 合 屋 顶 上 进 行 PV系 统 设 计 ， 前 提 假 定 条 件 如 下 a） 正 朝 南 屋 顶 倾 斜 角 为 30度 ； b） 太 阳 能 电 池 组 件 标 称 最 大 输 出 功 率 102W； 标 称 最 大 输 出 电 压 34V； 尺 寸 885mm*990mm c） 功 率 调 节 器 的 直 流 额 定 输 入 电 压 200V。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 问 题 a） 根 据 给 定 的 模 块 ， 设 计 光 伏 阵 列 b） 若 可 以 并 联 安 装 5组 ， 阵 列 日 照 数 据 为 日 ， 综合 设 计 系 数 为 0.65， 请 给 出 一 天 能 够 供 给 的 发 电量 （ 用 到 相 关 的 公 式 1天 发 电 量 HA*K*PASKW.h/日 ； 其 中 HA 为 安 装 场 地 的 日 照 量 、 K为 综 合 设 计系 数 、 PAS标 准 太 阳 能 电 池 阵 列 的 输 出 功 率 ） c） 若 家 里 的 用 电 设 备 为 1.5KW的 空 调 （ 每 天 工作 2小 时 ） 、 500W的 电 视 机 （ 每 天 工 作 4小 时 ） 、两 个 40W的 灯 （ 每 天 工 作 6小 时 ） 、 1KW的 电 饭煲 （ 每 天 工 作 1小 时 ） ， 光 伏 阵 列 如 上 所 述 ， 怎 么样 设 计 回 目 录 前 一 页 上 一 级 a） 功 率 调 节 器 的 输 入 电 压 200V， 与 太 阳 能 电 池 阵列 的 输 出 电 压 一 致 ， 求 出 组 件 串 的 太 阳 能 组 件 的串 联 个 数 。 标 称 最 大 输 出 工 作 电 压 为 34V， 串 联数 为 6个 ， 则 一 组 件 串 的 输 出 功 率 为 612W， 输 出电 压 为 204V。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 b） 安 装 5组 ， 得 到 标 准 的 太 阳 能 电 池 阵 列 的 输 出 功率 为 3KW， 1天 发 电 量 HA*K*PASKW.h/日 日c） 回 目 录 前 一 页 上 一 级 （ 2） 地 面 或 平 顶 屋 住 宅 的 场 合 假 定 条 件 a） 正 南 方 向 ， 倾 斜 角 为 30度 （ 30度 左 右 为 年 间发 电 量 最 大 ， 但 实 际 上 20度 的 情 况 较 多 ） b） 太 阳 能 电 池 组 件 标 称 最 大 输 出 功 率 50W； 标 称 最 大 输 出 工 作 电 压17.5V 尺 寸 400mm*1000mm c） 功 率 调 节 器 的 直 流 额 定 出 入 电 压 为 300V d） 安 装 太 阳 能 电 池 阵 列 输 出 功 率 为 10KW 回 目 录 前 一 页 上 一 级 思 路 将 直 流 回 路 电 压 调 到 DC300V， 一 个 太 阳 能 电 池组 件 的 标 称 最 大 输 出 电 压 为 17.5V， 得 到 组 件 内 太阳 能 电 池 组 件 的 串 联 数 N18 该 组 件 串 的 输 出 功 率 为 900W， 输 出 电 压 为 315V，总 输 出 功 率 为 10KW， 则 需 要 并 联 12个 组 件 串 ，组 件 数 共 为 此 时 标 准 阵 列 输 出 的 功 率 为 10.8KW。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 二 、 住 宅 用 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 的 设 计 本 次 课 仅 介 绍 关 于 在 住 宅 等 的 屋 顶 上 安 装 太 阳 能电 池 阵 列 时 的 设 计 及 施 工 上 的 注 意 点 。 1.从 设 计 到 施 工 的 流 程 安 装 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 时 ， 首 先 要 仔 细 听 取 用户 的 要 求 ； 其 次 对 安 装 环 境 和 住 宅 结 构 等 进 行 充分 的 考 察 。 一 般 流 程 为 现 场 调 查 -设 计 -签 订 合 同-施 工 （ 同 时 办 理 各 种 手 续 ） -完 成 。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 2.设 计 （ 1） 设 计 步 骤 首 先 以 事 前 调 查 为 基 础 ， 根 据 住 宅 屋 顶 状 况 进 行太 阳 能 电 池 阵 列 的 安 装 设 计 ； 其 次 选 择 符 合 安 装 设 计 的 太 阳 能 电 池 组 件 ， 计 算出 阵 列 的 发 电 量 ； 最 后 根 据 阵 列 的 发 电 量 选 择 合 适 的 功 率 调 节 器 和安 装 其 他 配 套 装 置 。 标 准 的 步 骤 如 下 阵 列 的 安 装 设 计 -太 阳 能 电 池 组件 的 选 择 -太 阳 能 电 池 阵 列 的 发 电 量 计 算 -设 备 的 选择 。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 （ 2） 安 装 设 计 a） 根 据 屋 顶 的 形 状 、 方 位 及 倾 斜 角 屋 顶 的 形 状 有 山 墙 形 、 四 坡 屋 顶 形 等 多 种 ， 方 位角 、 倾 斜 角 对 于 安 装 场 所 来 说 都 存 在 一 个 最 佳 的值 。 但 是 在 屋 顶 上 安 装 太 阳 能 电 池 的 场 合 ， 按 照这 种 方 位 、 倾 斜 角 制 造 安 装 支 架 ， 不 仅 增 加 支 架的 成 本 和 重 量 ， 同 时 增 加 对 房 子 的 负 担 ， 而 且 设计 难 度 也 增 大 。 综 合 考 虑 这 些 因 素 ， 安 装 时 与 屋 顶 平 行 安 装 的 方式 比 较 合 适 。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 b） 太 阳 能 电 池 的 配 置 根 据 屋 顶 形 状 ， 并 考 虑 必 要 的 发 电 量 和 周 围 环 境 ，确 定 太 阳 能 电 池 组 件 的 配 置 。 在 确 定 配 置 方 案 之前 ， 为 了 与 功 率 调 节 器 的 输 入 电 压 相 匹 配 ， 应 事前 确 定 组 件 串 联 个 数 。 配 置 时 要 事 先 考 虑 好 后 续的 电 气 接 线 容 易 且 出 错 少 ， 还 有 维 修 保 养 容 易 。 c） 阵 列 安 装 方 式 的 选 择 首 先 ， 确 定 太 阳 能 电 池 的 安 装 场 所 ； 其 次 ， 选 择太 阳 能 组 件 的 固 定 方 式 。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 屋 顶 上 安 装 太 阳 能 电 池 的 方 式 如 下 表 ， 大 约 有 两种 屋 顶 直 接 放 置 型 、 屋 顶 建 材 型 。 （ 3） 设 计 及 施 工 上 的 注 意 点 a ） 屋 顶 作 为 安 装 太 阳 能 电 池 的 场 所 ， 要 有 荷 重（ 自 重 、 积 雪 、 风 压 等 ） 的 承 受 能 力 。 b） 对 太 阳 能 电 池 阵 列 不 仅 要 进 行 耐 风 压 、 抗 地震 等 强 度 计 算 ， 同 时 还 要 考 虑 漏 雨 问 题 ， 确 保 不会 给 房 屋 及 系 统 造 成 损 坏 。 c） 支 架 、 支 撑 金 属 件 以 及 他 们 的 连 接 部 分 ， 根 据建 筑 基 准 法 要 具 有 抵 抗 固 定 荷 重 以 及 风 压 、 积 雪 回 目 录 前 一 页 上 一 级 地 震 等 外 部 荷 重 对 于 房 屋 及 系 统 的 破 坏 能 力 。 d） 支 架 、 金 属 架 和 其 他 的 安 装 材 料 ， 由 能 在 室外 长 期 使 用 的 耐 用 材 料 构 成 。 e） 对 于 屋 顶 构 造 材 料 和 支 撑 金 属 件 的 结 合 部 分进 行 防 水 处 理 ， 确 保 住 宅 屋 顶 的 防 水 性 。 f） 太 阳 能 电 池 组 件 到 室 内 的 配 线 性 能 及 保 护 方 法 ，必 须 满 足 电 气 设 备 技 术 基 准 的 规 定 。 g） 在 屋 顶 上 进 行 的 太 阳 能 电 池 组 件 的 安 装 作 业及 电 气 施 工 ， 要 遵 守 劳 动 安 全 卫 生 法 及 劳 动 安 全的 规 则 ， 确 保 作 业 者 的 安 全 。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 三 、 地 面 或 平 屋 顶 用 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 的 设 计 当 设 计 的 时 候 ， 根 据 事 前 调 查 对 设 计 条 件 进 行 充分 分 析 ， 在 此 基 础 上 进 行 太 阳 能 电 池 阵 列 的 设 计及 支 架 的 设 计 。 支 架 基 础 部 分 的 设 计 步 骤 事 前 调 查 （ 现 场 调 查 、整 理 设 计 条 件 ） 确 定 太 阳 能 电 池 组 件 的 排 列 支 架 结 构 设 计 支 架 强 度 计 算 （ 假 想 荷 重 的 计 算 、各 部 分 材 料 的 强 度 计 算 ） 支 架 基 础 部 分 的 设 计 回 目 录 前 一 页 上 一 级 1.设 计 条 件 的 整 理（ 1） 设 计 之 前 的 调 查 1） 条 例 等 的 调 查 由 于 地 方 体 制 不 同 安 装 设 计 条 例 也 不 同 ， 事 前 必须 充 分 调 查 。 2） 环 境 条 件 的 调 查 a） 有 无 遮 光 的 障 碍 物 ， 物 体 的 阴 影 会 使 发 电 量大 幅 下 降 ， 并 且 会 引 起 热 斑 效 应 。 b） 盐 害 、 公 害 的 有 无 ， 会 产 生 金 属 的 腐 蚀 ， 因此 ， 根 据 环 境 变 化 确 定 锌 镀 层 的 厚 度 。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 c） 冬 季 的 积 雪 、 结 冰 、 雷 击 灾 害 状 态 d） 鸟 粪 的 有 无 ， 在 必 要 时 设 置 驱 鸟 装 置 3） 安 装 条 件 的 调 查 a） 预 安 装 场 地 的 调 查 ， 阵 列 安 装 高 度 为 距 离 地面 1M， 在 地 面 强 度 较 差 的 场 合 ， 要 进 行 打 桩 作 业 b） 房 屋 的 状 态 ， 对 房 屋 强 度 、 放 漏 雨 、 防 火 等措 施 要 充 分 研 究 。（ 2） 设 计 条 件 的 选 择 1） 太 阳 能 电 池 阵 列 方 位 角 和 倾 斜 角 回 目 录 前 一 页 上 一 级 2） 太 阳 能 电 池 阵 列 用 的 支 架 支 架 的 材 质 、 支 架 的 强 度 、 支 架 的 使 用 寿 命 3） 支 架 固 定 的 地 基2.设 计 细 节 1） 太 阳 能 电 池 阵 列 阵 列 倾 斜 角 、 组 件 的 安 装 方 向 、 驱 鸟 装 置 2） 太 阳 能 电 池 阵 列 的 支 架 支 架 的 材 质 、 材 料 的 防 护 、 螺 栓 /螺 母 的 材 质 、 尺寸 公 差 回 目 录 前 一 页 上 一 级 3） 电 气 设 计 阵 列 的 输 出 电 压 、 配 线 电 缆 的 固 定 、 不 同 金 属 间的 接 触 腐 蚀 、 避 雷 设 备 、 接 地 检 测3.太 阳 能 电 池 阵 列 用 支 架 设 计 基 础 作 为 在 太 阳 能 电 池 阵 列 的 基 础 上 作 用 的 荷 重 ， 第一 个 考 虑 的 是 风 压 荷 重 。 因 为 阵 列 自 身 是 受 到 风吹 面 积 大 的 结 构 ， 要 考 虑 被 强 风 吹 动 、 倒 塌 、 被风 刮 跑 等 后 果 。 （ 1） 基 础 结 构 选 择 回 目 录 前 一 页 上 一 级 基 础 构 造 如 下 表 所 示 ， 形 式 上 分 为 6种 类 型基 础 类 型 基 础 适 用 范 围直 接 打 桩 支 撑 层 浅 的 场 合 采 用打 桩 基 础 支 撑 层 深 的 场 合 采 用深 基 桩 基 础 铁 塔 等 基 础 上 采 用沉 箱 基 础 荷 重 规 模 大 的 场 合 采 用钢 管 板 桩 基 础 在 河 内 建 设 桥 梁 等 时 采 用连 续 基 础 支 撑 层 深 度 大 的 场 合 采 用 回 目 录 前 一 页 上 一 级 这 里 设 想 的 条 件 是 阵 列 周 围 没 有 挡 风 设 施 ， 地 基比 较 硬 的 沙 地 。 采 用 直 接 基 础 ， 由 于 形 式 不 同 ， 又 分 为 独 立 底 座基 础 和 复 合 底 座 基 础 。 独 立 底 座 基 础 常 用 于 道 路 标 识 等 基 础 施 工 时 的 砌块 基 础 ； 复 合 底 座 基 础 由 2个 或 2个 以 上 的 柱 产 生 的 应 力用 一 个 基 础 支 撑 的 基 础 方 式 。 回 目 录 前 一 页 上 一 级 （ 2） 基 础 稳 定 性 计 算 风 压 荷 重 计 算 作 用 于 基 础 上 的 反 作 用 力 计 算 基 础 的 稳 定 性 计 算4.太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 的 电 气 设 计 下 面 关 于 安 装 公 共 、 产 业 用 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统时 与 并 网 准 则 的 适 应 性 ， 太 阳 能 电 池 阵 列 的 构 成 ，功 率 调 节 器 和 接 线 箱 的 选 择 ， 并 网 保 护 装 置 的 选择 ， 系 统 之 间 的 电 气 连 接 的 确 定 方 法 等 电 气 设 计作 一 般 性 阐 述 。 （ 1） 与 并 网 准 则 的 适 应 性 回 目 录 前 一 页 上 一 级 （ 2） 太 阳 能 电 池 阵 列 的 构 成 （ 3） 功 率 调 节 器 的 选 择 （ 4） 并 网 保 护 装 置 的 设 计 （ 5） 系 统 之 间 电 气 连 接 的 确 定 方 法 （ 6） 蓄 电 池 的 设 计 （ 7） 其 他 （ 在 公 共 、 产 业 用 的 系 统 中 安 装 计 量装 置 和 显 示 装 置 的 情 况 较 多 。 特 别 在 新 建 的 场 合首 先 确 定 走 线 路 径 ， 预 先 敷 设 好 管 道 等 ） 回 目 录 前 一 页 上 一 级 四 、 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 的 设 计 （ P153）1.太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 设 计 的 影 响 因 素考 虑 的 主 要 因 素 。 （ 1） 太 阳 能 发 电 系 统 在 哪 里 使 用 该 地 日 光 辐射 情 况 如 何 （ 2） 统 的 负 载 功 率 多 大 （ 3） 系 统 的 输 出 电 压 是 多 少 ， 直 流 还 是 交 流 系 统 每 天 需 要 工 作 多 少 小 时 回 目 录 前 一 页 上 一 级 （ 4） 如 遇 到 没 有 日 光 照 射 的 阴 雨 天 气 ， 系 统 需连 续 供 电 多 少 天 （ 5） 负 载 的 情 况 ， 纯 电 阻 性 、 电 容 性 还 是 电 感性 ， 启 动 电 流 多 大 （ 6） 系 统 需 求 的 数 量