太阳能光伏发电系统(PVsyst运用)

扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计题 目 北京市发电系统设计课 程 太阳能光伏发电系统设计专 业 电气工程及其自动化班 级 电气 0703 姓 名 严小波指导教师 夏扬完成日期 2011 年 3 月 11 日扬州大学本科生课程设计2 目 录1 光伏软件 Meteonorm 和 PVsyst 的介绍 ---------------------------------------------3 1.1 Meteonorm--------------------------------------------------------------------------3 1.2 PVsyst-------------------------------------------------------------------------------4 2 中国北京市光照辐射气象资料 -------------------------------------------------------11 3 独立光伏系统设计 ----------------------------------------------------------------------13 3.1 负载计算（功率 1kw， 2kw， 3kw， 4kw， 5kw） -----------------------------13 3.2 蓄电池容量设计（电压 24V， 48V） ----------------------------------------13 3.3 太阳能电池板容量设计，倾角设计 --------------------------------------------13 3.4 太阳能电池板安装间隔计算及作图。 -----------------------------------------16 3.5 逆变器选型 --------------------------------------------------------------------------17 3.6 控制器选型 --------------------------------------------------------------------------17 3.7 系统发电量预估 --------------------------------------------------------------------18 扬州大学本科生课程设计3 第一章 光伏软件介绍一、 Meteonorm Meteonorm 软件是一款分析各地的气象资料软件， 包括当地的经度， 维度， 海拔高度，以及太阳辐射度等重要资料， 要想设计当地的光伏发电系统， 当地的气象资料必须准确， 且完整， Meteonorm 软件比较好的提供了各地的气象资料。1、打开 Meteonorm，选择语言2、查询所在地气象数据，以北京为例扬州大学本科生课程设计4 二、 PVsyst PVsyst 是一款如何设计光伏发电系统的软件，他的设计流程如下 1、获取设计所需相关信息A、系统安装位置 查询经纬度B、应用类型离网 /并网C、荷载情况荷载的功率和使用时间D、环境条件持续阴天数 /遮阳情况E、输出类型交流 /直流，电压，频率2、打开 PVSYST 软件，导入北京的气象数据扬州大学本科生课程设计5 3、系统设计，选择独立系统4、系统设计过程就是依次完成设计界面上面各项里面的参数的过程扬州大学本科生课程设计6 5、导入北京的气象数据如果 PVSYST 中没有安装地的信息，可采用以下方式（也就是使用之前提到的 meteonorm6.0 软件） （一）利用 Google earth 找到安装地点的经纬度（二）利用 meteonorm6.0 软件计算该地点十年的气象参数，并保存为 *.dat 文件（三）将该文件保存到 PVSYST 子目录的 Meteo 文件夹里面（四）点击 PVSYST 主界面的 TOOLS 然后按图示步骤导入数据（五）完成数据导入后，重新从步骤 3 开始进行设计6、选择好安装点信息后，对其他数据进行设定扬州大学本科生课程设计7 当地的太阳光漫反射数值一般选择 0.2 7、选择 orientation 确定倾斜角一般采用固定倾斜角度安装（ Fixed tilted plane ） ，倾斜角度可以根据设计要求选择或选择能量损失最小来确定倾斜角度扬州大学本科生课程设计8 8、需要考虑阴影时，选择 near shading 来设定阴影情况点击 Construction/Perspective 进行阴影设置， 对建立好的模型进行阴影分析 （阴影分析图） ，保存后，点击 table 得到阴影分析表9、选择 system进入荷载参数设置界面扬州大学本科生课程设计9 10、选择 simulation进行模拟计算进行模拟计算并通过点击 report得到模拟计算报告，保存报告扬州大学本科生课程设计10 11、设计完成其他类型设计基本相同，在设计过程中注意软件界面中的提示。说明软件不同版本的界面可能有所不同。扬州大学本科生课程设计11 第二章 中国北京的气象资料本设计采用 Meteonorm 收集北京太阳辐射资料，采用 PVsyst 设计独立光伏发电系统的。设计的地点是中国北京，当地的维度是北纬 39.930，经度是东经 116.400，海拔高度是 30m。地区名字 中国北京维度（度） 39.930 ，经度（度） 116.400，海拔高度（ m） 30，气候区域 三， 7 辐射模式 默认（每小时） ；温度模式 默认（每小时）温度选择老时间段 1961-1990 辐射选择新时间段 1981-2000 只添加 3 个站的值最近的站 gh北京 10km,ta北京（ 10km）月 G_Gh G_Dh Ta FF [W/m2] [W/m2] [C] [m/s] 1 100 39 -4.3 2.8 2 135 56 -1.9 2.9 3 177 79 5.1 3.2 4 214 110 13.6 3.4 5 247 123 20.0 2.9 6 242 144 24.2 2.5 7 209 127 25.9 1.9 8 196 121 24.6 1.6 9 183 92 19.6 1.9 10 142 69 12.7 2.1 11 102 47 4.3 2.6 12 86 37 -2.2 2.7 年 169 87 11.8 2.5说明Ta空气温度Ff风速G-gh水平线上总的平均幅射度G-dh水平线上发散的平均幅射度扬州大学本科生课程设计12 扬州大学本科生课程设计13 第三章 独立光伏系统设计1、负载计算家庭每天的用电量，平均 4.8kwh/day数量 功率 使用时间 能量灯 12 18w/盏 5h/小时 1080wh/天电视机，电脑 2 120w/ 个 3h/小时 720 wh/天洗衣机 1 600wh/ 天 600 wh/天吸尘器 2 1200wh/天 2400 wh/天每天消耗的电量 4800wh/day 顾客的需要 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量平均 4.8kwh/ 天2、蓄电池容量设计电池的型号为 volta6sb100，制造商是 volta 公司，蓄电池组电压为 24v，正常容量 900Ah ，是由 2 组串联， 9 组并联得来的，温度在固定的 20℃下，电池门限充电 27.0v/26.2v 放电 23.5/25.2 3、太阳能电池板容量设计，倾角设计Pv 阵列的参数 Pv 组件的类型 si-poly 制造商 SED Pv 组件数量 8 组串联， 18 组并联Pv 组件总数量 144 每个单元峰值功率为 11wp 总的阵列功率 1.51kwp 实际 1.37kwp （ 50oC） 总的面积 56.4m2 Pv 阵列损失因数热损因数 uc（常数） 20w/m2k uv（风） 0w/m2k m/s 扬州大学本科生课程设计14 线上电阻损失 总的阵列阻值 9.3mΩ 损失部分 1.5 at STC 组件质量损失 损失部分 5.0 组件错配损失 损失部分 4.0（固定的电压）入射影响，灰的参数 1am1-bo（ 1/cos i-1） bo parameter 0.05 倾角设计水平方位高度角 55 度，方位角 0 度主要仿真结果系统结果 可使用能量 1691kwh/year specific prod 1118kwh/year 使用的能量 1752kwh/year 额外的（没有使用的） 89kwh/year Performance ratio（ pr） 71.7 solar fraction （ sf） 88.3 Back up energy form generator Back up energy 204kwh/year 燃料消费 123/year 标准的发电量标准功率 1.51kwp 扬州大学本科生课程设计15 新的仿真变换平衡和结果说明 Globhor 水平总的辐射 Globeff E avail 可用的太阳能 E unused 能量损失E user 可用的太阳能 E load 负载所需的能量Solfrac 一部分太阳能扬州大学本科生课程设计16 独立系统损耗图示项目独立项目仿真转换最新仿真主要的系统参数 系统类型 带发电机的独立系统Pv 方向 高度角 55 方位角 0 Pv 阵列 组件数量 144 总功率 1.51kwp 电池 类型 volta 6sb100 技术 密封， tubular 电池包装 每个单元数量 18 电压 /容量 24v/900ah 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 总的为 1752kwh/year 一年的损耗图示4、太阳能电池板安装间隔计算及作图扬州大学本科生课程设计17 组件间距 3m,线性损失 19.6 5、逆变器选型Model No. JN700-3 上海吉耐电子设备有限公司持续功率 300W 峰值功率 600W 效率 ≥ 90 静态电流 ≤ 0.2A 波形 修正正弦波输入电压 12 V or 24V 输出电压 220-240V 过载保护，过压保护，短路保护，过温保护，低压关断6、控制器选型型号 EPIP30 小型太阳能充放电控制器深圳市光澜世纪科技有限公司扬州大学本科生课程设计18 产品说明特点■ PWM和开关串联充电方式 ■ 充电状态调节■ 负载自动恢复， 手动负载开关 ■ 温度补偿■ 自识别电压（ 12/24V ） ■ 四个按键选择调整参数■ LCD 以数字和图形形式显示系统状态及参数■ 完整的电路保护， 电子保险参数表型号 EPIP-30 /20A EPIP-30 /30A 额定充电电流 20Amax26A 30Amax39A 额定负载电流（ Ie ） 20A 30A 过载、短路保护 1.25Ie 时 60 秒， 1.5Ie 时 5 秒过载保护动作；≥ 2Ie 短路保护动作空载损耗 控制电路≤ 10 mA； LED 及 LCD显示（ MAX）≤ 10mA，合计（ MAX）≤ 20mA系统电压 12/24V AUTOWORK；工作温度 工业级 - 20℃至 50℃蓄电池容量 蓄电池组并联容量 50AH至 5000AH，设定提升充电电压 14.8V ； 2/24V；直充充电电压 14.4V; 2/24V；浮充充电电压 13.4V; 2/24V；温度补偿 5mv/℃ /2v;过放电压 11.1V ； 2/24V；控制方式 充电为 PWM脉宽调制和 ON/OFF开关方式用户可选；控制点电压为不同充、放电率、温度智能修正的准确控制；7、系统发电量预估Pv 方向 高度角 55 方位角 0 Pv 阵列 组件数量 144 总功率 1.51kwp 电池 类型 volta 6sb100 技术 密封， tubular 电池包装 每个单元数量 18 电压 /容量 24v/900ah 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 总的为 1752kwh/year