太阳能光伏发电系统户用型设计方案(2012版).pdf

[2012] 太阳能供电系统解决方案[太阳能户用系统篇 ] 2 4 小 时 免 费 服 务 电 话 4 0 0 - 6 0 0 - 7 1 1 7太阳能光伏户用发电系统2 太阳能光伏发电系统（户用型）设计方案太阳能发电系统由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流 220V或 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：（一） 太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。 其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。（二） 太阳能控制器： 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、 过放电保护的作用。 在温差较大的地方， 合格的控制器还应具备温度补偿的功能。 其他附加功能如光控开关、 时控开关都应当是控制器的可选项；（三） 蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。（四） 逆变器：太阳能的直接输出一般都是 12VDC、 24VDC、 48VDC。为能向 220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用 DC-AC逆变器。太阳能光伏户用发电系统3 太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：1、 太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？2、 系统的负载功率多大？应该考虑未来 5 年的负荷增长需求。3、 系统的输出电压是多少，直流还是交流？4、 系统每天需要工作多少小时？5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？6、 负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？7、 系统需求的数量。一、 太阳能光伏发电系统方案的设计步骤1) 首先确定系统直流电压 ：根据负载功率确定系统的直流电压，即蓄电池的电压。确定的原则是： （ 1）在条件允许的情况下，尽量提高系统电压，以减少线路损失； （ 2）直流电压的选择要符合我国直流电压的标准等级，即12V、 24V、 48V等； （ 3）直流电压的上线最好不要超过 300V，以便于选择元器件和充电控制器。太阳能光伏户用发电系统4 2) 太阳能电池方阵倾角的计算和确定 ：在大型太阳能供电站中，应该采用计算机辅助设计软件，进行太阳能电池方阵倾角的优化设计计算，要求在最佳倾角时冬季和夏季辐射量的差异尽可能小，而全年总辐射量尽可能大，二者应当兼顾。这对于高维度地区尤为重要，高纬度地区的冬季和夏季水平面太阳能辐射量非常大 （比如黑龙江省相差约 5 倍） , 如果按照水平面辐射量进行设计 , 则蓄电池的冬季存储量要远远大于阴雨天的存储量 , 造成蓄电池的设计容量和投资都加大 . 选择了最佳倾角 , 太阳能电池方针面上冬夏季辐射量之差就会变小 , 蓄电池的容量也就可以减少 , 系统造价降低 , 设计更为合理。在一般的小型户用系统中，我们不必采用专业的计算机进行倾角优化设计，我们可以根据当地的纬度有下列关系粗略确定固定太阳能电池方阵的倾角： 安装纬度在 0° -25 °时， 倾角等于纬度； 安装纬度在 26°-40 °，倾角等于纬度加 5° -10 °；安装纬度在 41° -55 度，倾角等于纬度加 10° -15°，纬度大于 55°时，倾角等于纬度加 15° -20°。3) 太阳能电池总容量的设计： 根据负荷的总耗电量来确定太阳能电池的总发电量，一般单体电池板的工作电压选择有两种： 17 伏（为 12 伏蓄电池充电） ， 34 伏（为 24 伏蓄电池充电） 。在户用系统中，一般采用 17 伏工作电压的组件。太阳能电池组件的串联数 =系统直流电压÷ 12V 太阳能电池组件的并联数 =负载日耗电量 WH÷系统直流电压 V÷日峰值日照时间 H÷系统效率系数÷太阳能组件工作电流 A（ 一般系统效率系数有 3 个参数，蓄电池的充电效率系数取 0.9 ，逆变器效率取 0.85 ，太阳能组件组合损失，组件衰减，尘埃遮挡等综合系统取 0.9 ） ，上述系数在实际太阳能光伏户用发电系统5 设计中可以适当调整，也可以根据设计经验取经验值来确定。4) 蓄电池容量计算和设计 ：需要根据当地的气候情况和连续阴雨天情况，确定蓄电池的类型 , 一般有免维护铅酸和胶体电池两种 , 不建议使用开口电池 ,车用启动用电池 , 单体电池电压一般选用 12 伏和 2 伏两种选择 ,2 伏的设计寿命更长性能更好。一般在光伏系统中，选择放电深度高的电池，延时天数根据用户的要求量身计算设计。蓄电池串联个数 =系统直流电压÷单体蓄电池电压蓄电池容量 AH数 =负载日耗电÷系统直流电压×考虑阴雨天天数÷逆变器效率÷放电深度5) 逆变器的设计： 在系统需要将直流变交流的时候，需要配置逆变器设备，在选择逆变设备的时候，需要了解用户负载的特性，不同的交流负载有不同的特性， 电阻性负载有白炽灯泡 , 电子节能灯 , 电加热器等 , 电流和电压同相 , 没有冲击电流产生 ; 电感性负载有电动机、电冰箱、水泵等，电压超前于电流，有冲击性；电力电子类负载有带电子整流器的荧光灯，电视机，计算机等，有冲击电流产生。根据负载的类型选择逆变器的类型，一般方波和修正波的逆变器大多用于 1KW以下的小功率系统中，大型系统均采取正弦波逆变器。二、 针对不同用户需求的常用设计方案1、 适用的气象地理条件： 北纬 30。 — 45。 ， 东经 90。 -120 。 ， 海拔高度为 1000米 -4000 米，最长阴雨天 3 天，水平面全年总辐射量不低于 165Kcal/cm 2,太阳能电池方阵面上的总辐射量不低于 180Kcal/cm 2。2、 目标设施 : 分布在电力无法延伸或者延伸电力成本极高的边远地区个太阳能光伏户用发电系统6 人住宅。3、 优点 : ●系统结构简单。●非常适合分散居住的乡村。●系统可靠性更高，使用直流供电安全性更高。4、 不同的负载需求和使用时间要求，具体的负载明细要求和配置表方案一： 只用于解决 2 个房间照明问题负载的数量和耗电量统计表：编号 负载名称 AC/DC 负载功率 负载数量 每日工作时间 每日耗电量1 LED节能灯 DC 3W 1 只 4 小时 12WH 2 LED节能灯 DC 5W 1 只 4 小时 20WH 合计 8W 32Wh 设备配置表名称 太阳电池组件 峰值功率 免维护蓄电池 容量和个数 充电控制器 逆变器 安装方式规格 20W 12V12AH× 1 只 12V5A 无 简易自安装预算成本 240 元 120 元 96 元 0 总计价格 456.00 元方案二： 用于解决 3 个房间的照明，一个房间看电视的需求各种负载的数量和耗电量统计编号 负载电器名称 耗电功率 数量 每日工作时间 日耗电量1 LED直流节能灯 3W 2 6H 36WH 2 LED直流节能灯 5W 1 6H 30WH 3 光伏专用直流电视机 25W 1 5H 125WH 4 直流卫星接收机 5W 1 5H 25WH 合计 41W 216WH 设备配置表太阳能光伏户用发电系统7 名称 太阳电池组件 峰值功率 免维护蓄电池容 量和个数 控制器 逆变器 安装方式规格 100W 12V100AH× 1 只 12V10A 无 简易自安装预算成本 1200 元 850 元 130 元 无总计价格 2180.00 元方案三： 用于解决 3 个房间的照明，一个房间看电视，一个电饭煲用电各种负载的数量和耗电量统计编号 负载电器名称 耗电功率 数量 每日工作时间 日耗电量1 LED直流节能灯 3W 2 6H 36WH 2 LED直流节能灯 5W 1 6H 30WH 3 光伏专用直流电视机 25W 1 5H 125WH 4 直流卫星接收机 5W 1 5H 25WH 5 电饭煲 700W 1 1H 700WH 合计 741W 916WH 设备配置表名称 太阳电池组件 峰值功率 免维护蓄电池容 量和个数 控制器 逆变器 安装方式规格 480W 12V100AH× 4 只 24V20A 24V1000W 简易自安装预算成本 5760 元 3400 元 550 元 1150 元总计价格 10860.00 元方案四： 用于解决 3 个房间的照明，一个房间看电视，一个电饭煲做饭，一台水泵日常供电各种负载的数量和耗电量统计编号 负载电器名称 耗电功率 数量 每日工作时间 日耗电量1 LED直流节能灯 3W 2 6H 36WH 2 LED直流节能灯 5W 1 6H 30WH 3 光伏专用直流电视机 25W 1 5H 125WH 4 直流卫星接收机 5W 1 5H 25WH 5 电饭煲 700W 1 1H 700WH 太阳能光伏户用发电系统8 6 水泵 750W 1 台 0.5H 375 合计 1491W 1291WH 设备配置表名称 太阳电池组件 峰值功率 免维护蓄电池容 量和个数 控制器 逆变器 安装方式规格 640W 12V100AH× 6 只 24V30A 24V2000W 指导安装预算成本 7680 元 5100 元 830 元 2250 元总计价格 15860.00 元方案五： 用于解决 3 个房间的照明，一个房间看电视，一个电饭煲做饭，一台水泵 ，一台家用冰箱。各种负载的数量和耗电量统计编号 负载电器名称 耗电功率 数量 每日工作时间 日耗电量1 LED直流节能灯 3W 2 6H 36WH 2 LED直流节能灯 5W 1 6H 30WH 3 光伏专用直流电视机 25W 1 5H 125WH 4 直流卫星接收机 5W 1 5H 25WH 5 电饭煲 700W 1 1H 700WH 6 水泵 750W 1 台 0.5H 375 7 冰箱 100W 1 台 24H 1000WH 合计 1591W 2291WH 设备配置表名称 太阳电池组件 峰值功率 免维护蓄电池容 量和个数 控制器 逆变器 安装方式规格 1200W 12V100AH× 12 只 48V30A 24V3000W 指导安装预算成本 14400 元 10200 元 1290 元 3950 元总计价格 29840.00 元