太阳能光伏发电系统的组成和分类课件.ppt

1、7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类太阳能光伏发电系统的组成和分类7.1.1 光伏发电系统的组成光伏发电系统的组成 光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、光伏发电系统附属设施（直流配电系统、交流配电系统、运行逆变器、光伏发电系统附属设施（直流配电系统、交流配电系统、运行监控和检测系统、防雷和接地系统等交流配电柜等）组成。监控和检测系统、防雷和接地系统等交流配电柜等）组成。7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类太阳能光伏发电系统的组成和分类BIPV太阳能光伏发电系统组成示意图太阳能光伏发电系统组成示意图7.1

2、 太阳能光伏发电系统的组成和分类太阳能光伏发电系统的组成和分类 光伏电站光伏电站7.1 太阳能光伏发电系统的组成和分类太阳能光伏发电系统的组成和分类7.1.2太阳能光伏发电系统的分类太阳能光伏发电系统的分类类类 型型分分 类类具体应用实倒具体应用实倒独立光独立光伏发电伏发电系统系统无蓄电池的直流光伏发电无蓄电池的直流光伏发电系统系统直流光伏水泵，充电器，太阳能风扇帽。直流光伏水泵，充电器，太阳能风扇帽。有蓄电池的直流光伏发电有蓄电池的直流光伏发电系统系统太阳能手表，太阳能电池手机充电器，太阳能草坪灯，庭太阳能手表，太阳能电池手机充电器，太阳能草坪灯，庭院灯，路灯，交通标志灯，杀虫灯，航标灯，直

3、流户用系院灯，路灯，交通标志灯，杀虫灯，航标灯，直流户用系统，高速公路监控系统，无电地区微波中继站，移动通信统，高速公路监控系统，无电地区微波中继站，移动通信基站，农村小型发电站，石油管道阴极保护等。基站，农村小型发电站，石油管道阴极保护等。交流及交、直流混合光伏交流及交、直流混合光伏发电系统，发电系统，交流太阳能光伏户用系统，无电地区小型发电站，有交流交流太阳能光伏户用系统，无电地区小型发电站，有交流设备的微波中继站，移动通信基站，气象、水文、环境检设备的微波中继站，移动通信基站，气象、水文、环境检测站等。测站等。市电互补型光伏发电系统市电互补型光伏发电系统城市太阳能路灯改造，电网覆盖地区一

4、般住宅光伏电站。城市太阳能路灯改造，电网覆盖地区一般住宅光伏电站。风光互补发电系统风光互补发电系统庭院灯，路灯，移动通信基站，偏远农村家用小型发电站。庭院灯，路灯，移动通信基站，偏远农村家用小型发电站。并网光并网光伏发电伏发电系统系统有逆流并网光伏发电系统有逆流并网光伏发电系统一般住宅，建筑物，光伏建筑一体化。一般住宅，建筑物，光伏建筑一体化。无逆流并网光伏发电系统无逆流并网光伏发电系统一般住宅，建筑物，光伏建筑一体化。一般住宅，建筑物，光伏建筑一体化。切换型并网光伏发电系统切换型并网光伏发电系统一般住宅，重要及应急负载，建筑物，光伏建筑一体化。一般住宅，重要及应急负载，建筑物，光伏建筑一体化

5、。有储能装置的井网有储能装置的井网光伏发电系统光伏发电系统一般住宅，重要及应急负载，光伏建筑一体化，自然灾害一般住宅，重要及应急负载，光伏建筑一体化，自然灾害避难所，高层建筑应急照明。避难所，高层建筑应急照明。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计7.2.1 独立光伏发电系统独立光伏发电系统 1.无蓄电池的直流光伏发电系统无蓄电池的直流光伏发电系统 典型的应用：典型的应用：太阳能光伏水泵以及一些小型的太阳能电太阳能光伏水泵以及一些小型的太阳能电池计算器、玩具、日用品等。池计算器、玩具、日用品等。图图7-1 无蓄电池直流光伏系统无蓄电池直流光伏系统 7.2 太阳能光伏发电系统的

6、设计太阳能光伏发电系统的设计 2.有蓄电池的直流光伏发电系统有蓄电池的直流光伏发电系统 应用广泛：应用广泛：小到太阳能草坪灯、庭院灯，大到远离电网小到太阳能草坪灯、庭院灯，大到远离电网的移动通信基站、微波中转站，边远地区农村供电等。的移动通信基站、微波中转站，边远地区农村供电等。图图7-2 有蓄电池的直流光伏发电系统有蓄电池的直流光伏发电系统7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 3.交流及交、直流混合光伏发电系统交流及交、直流混合光伏发电系统 典型的应用：典型的应用：太阳能光伏户用系统，无电地区小型光伏太阳能光伏户用系统，无电地区小型光伏发电站，移动通信基站，气象、水文、环

7、境检测站等。发电站，移动通信基站，气象、水文、环境检测站等。图图7-3 交流和交、直流混合光伏发电系统交流和交、直流混合光伏发电系统 7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 4.市电互补型光伏发电系统市电互补型光伏发电系统 在独立光伏发电系统中以太阳能光伏发电为主，以普通在独立光伏发电系统中以太阳能光伏发电为主，以普通220V交流电补充电能为辅交流电补充电能为辅的的供电系统。供电系统。典型的应用：典型的应用：太阳能路灯改造工程。太阳能路灯改造工程。图图7-4 市电互补型光伏发电系统市电互补型光伏发电系统7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 5.风光互补发电

8、系统风光互补发电系统 太阳能与风能在时间和地域上都有太阳能与风能在时间和地域上都有相当好的资源互补相当好的资源互补性，建设投资更合理，发电成本更低，应用前景更好。性，建设投资更合理，发电成本更低，应用前景更好。图图7-5 风光互补发电系统的组成风光互补发电系统的组成 7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计7.2.2 并网光伏发电系统并网光伏发电系统 并网光伏发电系统就是太阳能光伏组件产生的直流电经并网光伏发电系统就是太阳能光伏组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。在配电网接入不超过接

9、入公共电网。在配电网接入不超过1520%的光伏发电系的光伏发电系统时，不需要对电网进行任何改造，也不存在电力送出统时，不需要对电网进行任何改造，也不存在电力送出（逆流）和电网能力的问题，对于电网公司仅仅是负荷管（逆流）和电网能力的问题，对于电网公司仅仅是负荷管理而已。理而已。并网光伏发电系统分：集中式大型并网光伏系统，分散并网光伏发电系统分：集中式大型并网光伏系统，分散式小型并网光伏系统。式小型并网光伏系统。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计7.2.2 并网光伏发电系统并网光伏发电系统 2011年年8月月1日，国家发改委公布日，国家发改委公布关于完善太阳能光伏关于完善太阳

10、能光伏发电上网电价政策的通知发电上网电价政策的通知，制度了全国统一的太阳能光，制度了全国统一的太阳能光伏发电上网电价：伏发电上网电价：2011.7.1前核准建设、年底前建成投产的前核准建设、年底前建成投产的太阳能光伏发电项目，上网电价为太阳能光伏发电项目，上网电价为1.15元元/度度；2011.7.1后后核准建设的项目，以及核准建设的项目，以及2011.7.1前核准建设、年底仍未建成前核准建设、年底仍未建成投产的项目，上网电价为投产的项目，上网电价为1元元/度度；西藏仍执行；西藏仍执行1.15元元/度度。（参考：风电（参考：风电0.54元元/度度；水电；水电0.39元元/度度；火电；火电0.4

11、元元/度）度）7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 1.有逆流并网光伏发电系统有逆流并网光伏发电系统 太阳能光伏系统发出的电能充裕时，太阳能光伏系统发出的电能充裕时，“卖电卖电”；太阳能光伏系统发出的电能不足时，太阳能光伏系统发出的电能不足时，“买电买电”。图图7-6 有逆流并网光伏发电系统有逆流并网光伏发电系统 7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 2.无逆流并网光伏发电系统无逆流并网光伏发电系统 太阳能光伏发电系统发电充裕时不向公共电网供电，但太阳能光伏发电系统发电充裕时不向公共电网供电，但当太阳能光伏系统供电不足时，由公共电网向负载供电。当太阳能光

12、伏系统供电不足时，由公共电网向负载供电。图图7-7 无逆流并网光伏发电系统无逆流并网光伏发电系统 7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 3.切换型并网光伏发电系统切换型并网光伏发电系统 具有自动运行双向切换的功能的并网光伏发电系统。具有自动运行双向切换的功能的并网光伏发电系统。图图7-8 切换型并网光伏发电系统切换型并网光伏发电系统7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 4.有储能装置的并网光伏发电系统有储能装置的并网光伏发电系统 图图7-9 有储能装置的双向并网光伏发电系统有储能装置的双向并网光伏发电系统 7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系

13、统的设计7.2.3 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 1.太阳能光伏发电系统设计的影响因素太阳能光伏发电系统设计的影响因素 太阳能光伏发电系统使用地点，该地太阳辐射能量；太阳能光伏发电系统使用地点，该地太阳辐射能量；系统的负载功率大小；系统的负载功率大小；系统的输出电压的高低，直流还是交流；系统的输出电压的高低，直流还是交流；系统每天需要工作小时数；系统每天需要工作小时数；如遇到没有太阳光照射的阴雨天气，系统需连续供电如遇到没有太阳光照射的阴雨天气，系统需连续供电天数；天数；负载的情况，纯电阻性、电感性还是电容性，启动电负载的情况，纯电阻性、电感性还是电容性，启动电流的大小；流

14、的大小；系统需求的数量；系统需求的数量；等。等。一、青少年营养要点n1青少年的饮食特点及选择食品的要点n 青少年饮食特点 青少年对能量的需要与生长速度成正比，生长发育需要能量为总能量的20%30%，青少年期能量需要超过从事轻体力劳动的成人。与此同时，青少年对蛋白质的需要量迅速增加，以满足快速生长发育的需要。一、青少年营养要点n 选择食品的要点n 多吃谷类，供给充足的能量。每天约需谷类400500 g。n 保证优质蛋白质的供给。鱼、禽、肉、蛋、奶及豆类是饮食蛋白质的主要来源，每天供给200250 g，奶类不低于300mL。n 保证蔬菜水果供给。n 要保证充足的钙源。n 保证充足的铁摄入。n 保证

15、锌的摄入。n 处于青春发育期的女孩应时常吃些海产品以增加碘的摄入。一、青少年营养要点n2学校营养配餐原则n保证营养平衡n各营养素之间的比例要适宜。n 考虑季节和市场供应情况n 兼顾经济条件n既要使食谱符合营养要求，又要使进餐者在经济上有承受能力，才会使食谱有实际意义。二、食谱编制n例：刘某，中学生，15岁，男，170cm，体重60kg，编制一日食谱。n1确定能量需要量及三大营养素需要量-查表法n2确定餐次比：中学生三餐餐次比一般为0.30.40.3。n3三大营养素三餐分配中学生一日配餐计划（按可食部计）餐次餐次食物名称食物名称原料名称重量原料名称重量早餐早餐牛奶牛奶200g二米粥二米粥稻米稻米

16、50.4g、小米、小米52.3g馒头馒头标准粉标准粉71.1g猪肉炒油菜猪肉炒油菜猪肉（肥瘦）猪肉（肥瘦）23.5g，油菜，油菜100g，大豆油，大豆油4g凉拌海带凉拌海带海带海带70g，胡萝卜，胡萝卜1.5g，芝麻油，芝麻油2g苹果苹果80g午餐午餐米饭米饭稻米稻米117.8g虾蓉面虾蓉面134.3g清蒸海虾清蒸海虾海虾海虾24.8g小鸡炖蘑菇小鸡炖蘑菇鸡鸡28.8g，蘑菇，蘑菇100g，大豆油，大豆油2g素鸡炒韭菜素鸡炒韭菜素鸡素鸡25.3g，韭菜，韭菜80g，大豆油，大豆油3g拌黄瓜拌黄瓜黄瓜黄瓜50g，香菜，香菜5g西瓜西瓜80g晚餐晚餐大米粥大米粥稻米稻米35.4g花卷花卷标准粉标准

17、粉149.7g，花生油，花生油3g麻鸭炖萝卜麻鸭炖萝卜麻鸭麻鸭42.7g，白萝卜，白萝卜100g，花生油，花生油2g西芹腰果西芹腰果西芹西芹100g、腰果、腰果20g、油、油3.5g桃桃猕猴桃猕猴桃100g三、营养午餐配餐原则n部分中小学生一般不住校，只在学校进食中餐，早餐、晚餐在家中吃，营养午餐的制定应遵守以下原则：n遵循“营养、卫生、科学、合理”的原则，体现平衡膳食，做到一周各类营养素配比合理，以满足学生生长发育的需要。n结合学生饮食习惯，考虑季节、地区特点和学生的经济负担能力，因地制宜，充分利用当地食物资源，制定营养食谱。n主食做到粗细搭配，搭配五谷杂粮、豆类、薯类，粗粮细做。n确保优质

18、蛋白质的供应。优质蛋白质的摄入应占膳食总蛋白质的一半以上。做到动物性食品与豆制品、根茎菜、绿叶菜、瓜类、豆类、薯类及菌藻类合理搭配。蔬菜中应有一半为绿色或其他有色的叶菜。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 2.独立光伏发电系统设计的技术条件独立光伏发电系统设计的技术条件 （1）负载性能）负载性能 白天使用的负载：可由光伏系统直接供电，晚上再由光白天使用的负载：可由光伏系统直接供电，晚上再由光伏系统中蓄电池储存的电量供给负载，其系统容量可以减伏系统中蓄电池储存的电量供给负载，其系统容量可以减小；晚上使用的负载：系统容量增加；昼夜同时使用的负小；晚上使用的负载：系统容量增加；

19、昼夜同时使用的负载：所需的容量取它们之间的值。如果月平均耗电量变化载：所需的容量取它们之间的值。如果月平均耗电量变化小于小于10%，可看作是平均耗电量都相同的均衡性负载。，可看作是平均耗电量都相同的均衡性负载。（2）太阳能辐射强度）太阳能辐射强度 太阳能辐射强度具有随机性，受季节、气候的变化，只太阳能辐射强度具有随机性，受季节、气候的变化，只得以当地气象台记录的历史资料作为参考，取得以当地气象台记录的历史资料作为参考，取810年的平年的平均值。太阳的均值。太阳的年均总辐射能年均总辐射能还应换算成还应换算成峰值日照时数峰值日照时数。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 太阳辐

20、射能量太阳辐射能量 日照时间：日照时间：太阳光在一天当中从日出到日落实际的照太阳光在一天当中从日出到日落实际的照射时间。射时间。日照时数：日照时数：指某一地点，一天当中太阳光达到一定的指某一地点，一天当中太阳光达到一定的辐照度（一般以气象台测定的辐照度（一般以气象台测定的120W/m2为标准）时一直到小为标准）时一直到小于此辐照度所经过的时间。日照时数于此辐照度所经过的时间。日照时数55，光伏阵列的安装倾斜角，光伏阵列的安装倾斜角=+(15 20)。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 2.独立光伏发电系统设计的技术条件独立光伏发电系统设计的技术条件 （4）太阳能电池方阵的

21、安装方位角）太阳能电池方阵的安装方位角 最佳方位是最佳方位是跟踪太阳跟踪太阳，使太阳电池始终与太阳光线垂直。，使太阳电池始终与太阳光线垂直。对于对于固定安装固定安装，北半球按，北半球按正南（正南（0）设置）设置；只要在正南只要在正南 20 之内，对发电量都不会有太大的影响。之内，对发电量都不会有太大的影响。考虑冬季使用，考虑冬季使用，可以可以偏西偏西20 设置，设置，使太阳能电池发电量的峰值出现在中午使太阳能电池发电量的峰值出现在中午稍后某时刻，这样有利于冬季多发电。稍后某时刻，这样有利于冬季多发电。安装太阳能电池方阵时应适当考虑地形、地物，充分、安装太阳能电池方阵时应适当考虑地形、地物，充分

22、、合理地利用资源。合理地利用资源。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 2.独立光伏发电系统设计的技术条件独立光伏发电系统设计的技术条件 （5）蓄电池容量）蓄电池容量 蓄电池容量是根据铅酸电池在没有光伏方阵电力供应条蓄电池容量是根据铅酸电池在没有光伏方阵电力供应条件下，完全由自身蓄存的电量供给负载用电的天数来确定件下，完全由自身蓄存的电量供给负载用电的天数来确定的。的。（6）温度因素）温度因素 尽管夏季太阳辐射强度大，方阵发电量有余部分，完全尽管夏季太阳辐射强度大，方阵发电量有余部分，完全可以弥补由于温度所减少的电能。太阳电池标准组件（如可以弥补由于温度所减少的电能。太阳电

23、池标准组件（如36片太阳能电池串联成片太阳能电池串联成12V蓄电池充电的标准组成）已经考蓄电池充电的标准组成）已经考虑了夏季温升的影响。但温度较低时（如小于等于虑了夏季温升的影响。但温度较低时（如小于等于0如小如小于等于于等于0），应考虑铅酸蓄电池放电容量的降低。），应考虑铅酸蓄电池放电容量的降低。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 3.太阳能光伏发电系统的简易设计方法太阳能光伏发电系统的简易设计方法 （1）设计步骤）设计步骤 地理及气候信息地理及气候信息 包括地理纬度、年平均总辐射量、平均气温及极端气温包括地理纬度、年平均总辐射量、平均气温及极端气温等。等。负载类型和功

24、耗负载类型和功耗 包括直流负载、交流负载（阻性负载、感性负载）功包括直流负载、交流负载（阻性负载、感性负载）功率，运行时间。率，运行时间。太阳电池方阵容量计算太阳电池方阵容量计算 蓄电池容量计算蓄电池容量计算 逆变器容量计算逆变器容量计算7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （2）负载用电量）负载用电量QL测算测算 负载用电量的测算是光伏发电系统设计和造价的关键因负载用电量的测算是光伏发电系统设计和造价的关键因素之一。负载用电量的测算步骤：素之一。负载用电量的测算步骤：计算用电设备的总功率计算用电设备的总功率PL（W）PL=P1P2P3 (7-1)计算各用电设备的用电量计算

25、各用电设备的用电量Qi（W h）Q1=P1 t1，Q2=P2 t2，Q3=P3 t3，(7-2)式中，式中，Q1、Q2、Q3、用电器用电器1、2、3、的用电量；的用电量；P1、P2、P3、用电器用电器1、2、3、的功率；的功率；t1、t2、t3、用电器用电器1、2、3、的日用电时间。的日用电时间。计算所有用电设备的总用电量计算所有用电设备的总用电量QL（W h）QL=Q1Q2Q3 (7-3)7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （3）蓄电池容量）蓄电池容量C的确定的确定 蓄电池容量的计算方法一般用下式计算蓄电池容量的计算方法一般用下式计算 (7-4)式中，式中，CW蓄电池的

26、容量，蓄电池的容量，W h；d最长无日照用电天最长无日照用电天数；数；F蓄电池放电容量的修订系数（充入安时数蓄电池放电容量的修订系数（充入安时数/放电安放电安时数），通常时数），通常F取取1.2；QL所有用电设备总用电量，所有用电设备总用电量，W h；D蓄电池放电深度，通常蓄电池放电深度，通常D取取0.5；K包括逆变器在内的包括逆变器在内的交流回路的损耗率，通常交流回路的损耗率，通常K取取0.8。若按通常情况取系数，则式若按通常情况取系数，则式(7-4)可简化为可简化为CW=3 dQL (7-5)KDdFQCLW7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （3）蓄电池容量）蓄电池

27、容量C的确定的确定 选择系统的直流电压选择系统的直流电压U。根据负载功率确定系统的直流电。根据负载功率确定系统的直流电压（即压（即蓄电池电压蓄电池电压）。确定的原则是：）。确定的原则是：a.在条件允许的情况下，尽量提高系统电压，以减少线路在条件允许的情况下，尽量提高系统电压，以减少线路损失；损失；b.直流电压的选择要符合我国直流电压的标准等级，即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；直流电压的上限最好不要超过等；直流电压的上限最好不要超过300V，以便于选择元器件和充电电源。以便于选择元器件和充电电源。用确定的系统电压（用确定的系统电压（U）去除式）去除式(7

28、-5)，即可得到用，即可得到用A h表表示的蓄电池容量示的蓄电池容量CC=CW/U=3 dQL/U (7-6)7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （4）太阳能方阵功率）太阳能方阵功率Pm的确定的确定 选择方阵倾角选择方阵倾角 按前面按前面7.2.3所述的原则确定。所述的原则确定。计算平均峰值日照时数计算平均峰值日照时数Tm 峰值日照时数是将一般强度的太阳辐射日照时数折合成峰值日照时数是将一般强度的太阳辐射日照时数折合成辐射强度为辐射强度为1000W/m2的日照时数。太阳方阵倾斜面上的平的日照时数。太阳方阵倾斜面上的平均峰值日照时数（在水平面辐射量）均峰值日照时数（在水平面

29、辐射量）(7-7)式中，年均太阳总辐射量式中，年均太阳总辐射量当地当地810年气象数据，年气象数据，MJ/m2；Kop斜面辐射最佳辐射系数；斜面辐射最佳辐射系数；3.6单位换算系数，单位换算系数，1kW h=1000(J/s)3600s3.6 106J3.6MJ，1MJ=1kW h/3.6。3656.3opm年均太阳总辐射量KT7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （4）太阳能方阵功率）太阳能方阵功率Pm的确定的确定 计算太阳电池方阵的峰值功率计算太阳电池方阵的峰值功率Pm（W）(7-8)如前所述，如前所述，F=1.2，K=0.8，则式（，则式（7-8）可简化为）可简化为

30、(7-9)计算太阳电池组件的串联数计算太阳电池组件的串联数Ns (7-10)mLmKTFQP mLm5.1TQPV12s组电压）系统直流电压（蓄电池N7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 计算太阳电池组件的并联数计算太阳电池组件的并联数Np 由太阳电池方阵的输出总功率由太阳电池方阵的输出总功率PLNsUmNpIm=NsNp Pm，可得组件的并联数可得组件的并联数 (7-11)式中，式中，Im太阳电池组件工作电流；太阳电池组件工作电流；Pm太阳电池组件的太阳电池组件的峰值功率，峰值功率，PmUmIm。（5）逆变器的确定）逆变器的确定逆变器的功率阻性负载功率逆变器的功率阻性负载

31、功率(1.21.5)感性负载功率感性负载功率(57)方波逆变器和准正弦波逆变器大多用于方波逆变器和准正弦波逆变器大多用于1kW以下的小功以下的小功率光伏发电系统；率光伏发电系统；1kW以上的大功率光伏发电系统，多数以上的大功率光伏发电系统，多数采用正弦波逆变器。采用正弦波逆变器。msLpPNPN 7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （6）控制器的确定）控制器的确定 控制器所能控制的太阳方阵最大电流控制器所能控制的太阳方阵最大电流 方阵短路电流方阵短路电流IFscNp Isc 1.25 (7-12)式中，式中，Isc组件的短路电流；组件的短路电流；1.25安全系数。安全系数

32、。控制器的最大负载电流控制器的最大负载电流I (7-13)式中，式中，PL用电设备的总功率；用电设备的总功率；U控制器负载工作电压控制器负载工作电压（即蓄电池电压）；（即蓄电池电压）；K损耗系数，损耗系数，K取取0.8。则式（。则式（7-13）可简化为可简化为 (7-14)KUPIL25.1UPIL56.17.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 （7）设计实例）设计实例 某农户家庭所用负载情况如表某农户家庭所用负载情况如表7-2所示。当地的年平均太所示。当地的年平均太总辐射量为总辐射量为6210MJ/m2 a，连续无日照用电天数为，连续无日照用电天数为3天，试天，试设计太阳能

33、光伏供电系统。设计太阳能光伏供电系统。表表7-2 400W家庭电源系统家庭电源系统设设 备备规规 格格负负 载载数数 量量日工作日工作时间时间/h日耗电日耗电量量/W h照明照明节能灯节能灯220V/15W34卫星接收器卫星接收器220V/25W14电视电视25in220V/110W14洗衣机（感性负载）洗衣机（感性负载）2L220V/250W10.8合合 计计系统配置系统配置3个阴雨天个阴雨天7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 设计过程：设计过程：用电设备总功率用电设备总功率PLPL=15W 3+25W+110W+250W=430W 用电设备的用电量用电设备的用电量Qi

34、（W h）节能灯用电量：节能灯用电量：Q1=15W 3 4h180 W h，卫星接收器用电量：卫星接收器用电量：Q1=25W 4h=100 W h，电视机用电量：电视机用电量：Q3=110W 4h=440 W h，洗衣机用电量：洗衣机用电量：Q4=250W 0.8=200 W h，总用电量总用电量QL：QL=180+100+440+200=920（W h）光伏系统直流电压光伏系统直流电压U的确定的确定 本系统功率较小，选择本系统功率较小，选择U=12V。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 设计过程：设计过程：蓄电池容量蓄电池容量CCW=3 dQL3 3 9208280（W

35、 h）蓄电池电压蓄电池电压U12V，则其安时（，则其安时（A h）容量为）容量为C=CW/U8280 W h/12V=690 A h 太阳电池方阵功率太阳电池方阵功率Pm的确定的确定 a.平均峰值日照时数（为简便起见，用水平面数据，而不平均峰值日照时数（为简便起见，用水平面数据，而不用斜面数据）用斜面数据）Tm6210/(3.6 365)=4.72（h）b.太阳电池方阵功率太阳电池方阵功率Pm1.5 QL/Tm=1.5 920 W h/4.72h392.4W 根据计算结果，蓄电池选用根据计算结果，蓄电池选用12V/120A h 的的VRLA蓄电池蓄电池6只并联只并联；太阳电池方阵选用；太阳电池

36、方阵选用80W（36片串联，电压约片串联，电压约17V，电流约电流约4.8A）组件）组件5块并联块并联。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 设计过程：设计过程：控制器的确定控制器的确定 a.方阵最大电流（短路电流）方阵最大电流（短路电流）IFscNp Isc 1.255 4.8A 1.2530A b.最大负载电流最大负载电流I=1.56 PL/U1.56 430W/12V55.9A 逆变器的确定逆变器的确定逆变器的功率阻性负载功率逆变器的功率阻性负载功率(1.21.5)感性负载功率感性负载功率(57)230W 1.5200W 61545W故控制器和逆变器可选用故控制器和逆

37、变器可选用2000V A的控制的控制-逆变一体机，最逆变一体机，最好是好是正弦波正弦波。7.2 太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统的设计 4.系统优化的设计系统优化的设计 系统优化的目标：主要通过检验安装的实际日照强度、系统优化的目标：主要通过检验安装的实际日照强度、光反射度、外部环境温度、风力和光伏发电系统各个部件光反射度、外部环境温度、风力和光伏发电系统各个部件的运行性能以及之间的相互作用等方面，从而使光伏发电的运行性能以及之间的相互作用等方面，从而使光伏发电系统所发电量最大。系统所发电量最大。（1）优化光伏电池入射光照强度）优化光伏电池入射光照强度 追踪太阳法；追踪太阳法；减少光

38、反射法；减少光反射法；腐蚀光伏电池表面；腐蚀光伏电池表面；选择安装结构。选择安装结构。（2）替换建筑材料）替换建筑材料 （3）提高光伏电池输出电量提高光伏电池输出电量 （4）光伏发电系统模块化）光伏发电系统模块化 （5）优化方案）优化方案7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试7.3.1 太阳能光伏发电系统的安装施工太阳能光伏发电系统的安装施工 太阳能光伏发电系统的安装施工分为太阳能光伏发电系统的安装施工分为两大类两大类，一是太阳，一是太阳能电池方阵在屋顶或地面的安装及配电柜、逆变器、避雷能电池方阵在屋顶或地面的安装及配电柜、逆变器、避雷系统等电器设备的安装；二是太阳能

39、电池组件间的连线及系统等电器设备的安装；二是太阳能电池组件间的连线及各设备之间的连接线路铺设施工。各设备之间的连接线路铺设施工。安装要求：安装要求：规范施工、安全作业。规范施工、安全作业。7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试7.3.1 太阳能光伏发电系统的安装施工太阳能光伏发电系统的安装施工图图7-10 光伏发电系统光伏发电系统安装施工项目示意图安装施工项目示意图7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 1.太阳能电池组件及方阵的安装施工太阳能电池组件及方阵的安装施工 （1）安装位置的确定）安装位置的确定 在光伏发电系统设计时，就要在计划施工

40、的现场进行勘在光伏发电系统设计时，就要在计划施工的现场进行勘测，确定安装方式和位置，测量安装场地的尺寸，确定电测，确定安装方式和位置，测量安装场地的尺寸，确定电池组件方阵的方位角和倾斜角。太阳能电池方阵的安装地池组件方阵的方位角和倾斜角。太阳能电池方阵的安装地点不能有建筑物或树木等遮挡物，如实在无法避免，也要点不能有建筑物或树木等遮挡物，如实在无法避免，也要保证太阳能方阵在上午保证太阳能方阵在上午9时到下午时到下午16时能接收到阳光。太阳时能接收到阳光。太阳能电池方阵与方阵的间距等都应严格按照设计要求确定。能电池方阵与方阵的间距等都应严格按照设计要求确定。7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太

41、阳能光伏发电系统的安装调试 （2）光伏电池方阵支架的设计施工）光伏电池方阵支架的设计施工 杆柱安装类支架的设计施工杆柱安装类支架的设计施工图图7-11 杆柱安装类支架设计示意图杆柱安装类支架设计示意图7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （2）光伏电池方阵支架的设计施工）光伏电池方阵支架的设计施工 屋顶类支架的设计施工屋顶类支架的设计施工 对于斜面屋顶：设计与屋顶斜面平行的支架，支架的高对于斜面屋顶：设计与屋顶斜面平行的支架，支架的高度离屋顶面度离屋顶面10cm左右，以利通风散热；或根据最佳倾斜角左右，以利通风散热；或根据最佳倾斜角角度设计支架，以满足电池组件的太阳

42、能最大接收量。角度设计支架，以满足电池组件的太阳能最大接收量。平面屋顶：一般要设计成三角形支架，支架倾斜面角度平面屋顶：一般要设计成三角形支架，支架倾斜面角度为太阳能电池的最佳接收倾斜角。为太阳能电池的最佳接收倾斜角。图图7-12 屋顶支架设计示意图屋顶支架设计示意图7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 屋顶类支架的设计施工屋顶类支架的设计施工 支架在屋顶的固定方法支架在屋顶的固定方法 支架支架混凝土基础，对屋顶二次防水处理；角钢支架固定混凝土基础，对屋顶二次防水处理；角钢支架固定电池组件。电池组件。图图7-13支架在屋顶的固定方法支架在屋顶的固定方法7.3 太阳能

43、光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 地面方阵支架的设计施工地面方阵支架的设计施工 地面用光伏方阵支架一般都是用角钢制作的三角形支地面用光伏方阵支架一般都是用角钢制作的三角形支架，其底座是水泥混凝土基础，方阵组件排列有横向排列架，其底座是水泥混凝土基础，方阵组件排列有横向排列和纵向排列两种方式。和纵向排列两种方式。图图7-14 电池组件方阵排列示意图电池组件方阵排列示意图7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （3）光伏电池方阵基础的设计施工）光伏电池方阵基础的设计施工 安装场地平整挖坑：按设计要求的位置制作浇注光伏电安装场地平整挖坑：按设计要求的位置制

44、作浇注光伏电池方阵的支架水泥混凝土基础。基础预埋件要平整牢固。池方阵的支架水泥混凝土基础。基础预埋件要平整牢固。杆柱类安装基础的设计施工杆柱类安装基础的设计施工图图7-15 杆柱类安装基础尺寸示意图杆柱类安装基础尺寸示意图7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试杆柱类安装基础的设计施工杆柱类安装基础的设计施工图图7-15 杆柱类安装基础尺寸示意图杆柱类安装基础尺寸示意图7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试杆柱类安装基础的设计施工杆柱类安装基础的设计施工表表7-3 杆柱类安装基础尺寸表杆柱类安装基础尺寸表杆柱高度杆柱高度(m)A B(mm)C

45、D(mm)E(mm)F(mm)H(mm)M(mm)34.5 160 160300 30040405001456200 200400 40040406001668220 220400 400505070018810250 250500 5006060800201012280 280600 60060601000247.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 地面方阵支架基础的设计施工地面方阵支架基础的设计施工 地面方阵支架的基础尺寸如图地面方阵支架的基础尺寸如图7-16所示，对于一般土质所示，对于一般土质每个基础地面以下部分根据方阵大小一般选择每个基础地面以下部分根据方阵大

46、小一般选择400mm 400mm 400mm（长（长 宽宽 高）；高）；500mm 500mm 400mm（长（长 宽宽 高）。高）。图图7-16 地面方阵支架基础尺寸示意图地面方阵支架基础尺寸示意图7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 混凝土基础制作的基本技术要求混凝土基础制作的基本技术要求 基础混凝土水泥、砂石混合比例一般为基础混凝土水泥、砂石混合比例一般为1:2；基础上表面要平整光滑，同一支架的所有基础上表面基础上表面要平整光滑，同一支架的所有基础上表面要在同一水平面上；要在同一水平面上；基础预埋螺杆要保证垂直并在正确位置，单螺杆要位基础预埋螺杆要保证垂直并在

47、正确位置，单螺杆要位于基础中央，不要倾斜；于基础中央，不要倾斜；基础预埋件螺杆高出混凝土基础表面部分螺纹在施工基础预埋件螺杆高出混凝土基础表面部分螺纹在施工时要进行保护，防止受损；施工后要保持螺纹部分干净，时要进行保护，防止受损；施工后要保持螺纹部分干净，如粘有混凝土要及时擦干净；如粘有混凝土要及时擦干净；松散的沙土、软土等位置做基础，要适当加大基础尺松散的沙土、软土等位置做基础，要适当加大基础尺寸；太松软的土质，要先进行土质处理或重新选择位置。寸；太松软的土质，要先进行土质处理或重新选择位置。太阳能电池支架与基础之间应焊接或安装牢固。电池组太阳能电池支架与基础之间应焊接或安装牢固。电池组件边

48、框及支架要与接地保护系统可靠连接。件边框及支架要与接地保护系统可靠连接。7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （4）太阳电池组件的安装）太阳电池组件的安装 太阳能光伏电池组件在存放、搬运、安装等过程中，太阳能光伏电池组件在存放、搬运、安装等过程中，不得碰撞或受损，特别要注意防止组件玻璃表面及背面的不得碰撞或受损，特别要注意防止组件玻璃表面及背面的背板材料受到硬物的直接冲击。背板材料受到硬物的直接冲击。组件安装前应根据组件生产厂家提供的出厂实测技术组件安装前应根据组件生产厂家提供的出厂实测技术参数和曲线，对电池组件进行分组，将峰值工作电流相近参数和曲线，对电池组件进行

49、分组，将峰值工作电流相近的组件串联在一起，将峰值工作电压相近的组件并联在一的组件串联在一起，将峰值工作电压相近的组件并联在一起，以充分发挥电池方阵的整体效能。起，以充分发挥电池方阵的整体效能。将分组后的组件依次摆放到支架上，并用螺钉穿过支将分组后的组件依次摆放到支架上，并用螺钉穿过支架和组件边框的固定孔，将组件与支架固定。架和组件边框的固定孔，将组件与支架固定。按照方阵组件串并联的设计要求，用电缆将组件的正按照方阵组件串并联的设计要求，用电缆将组件的正负极进行连接。负极进行连接。7.3 太阳能光伏发电系统的安装调试太阳能光伏发电系统的安装调试 （4）太阳电池组件的安装）太阳电池组件的安装 安装

50、中要注意方阵的正负极两输出端，不能短路，否安装中要注意方阵的正负极两输出端，不能短路，否则可能造成人身事故或引起火灾。则可能造成人身事故或引起火灾。阳光下安装时，最好用阳光下安装时，最好用黑塑料薄膜、包装纸片等不透光材料将太阳能电池组件遮黑塑料薄膜、包装纸片等不透光材料将太阳能电池组件遮盖。盖。安装斜坡屋顶的建材一体化太阳能电池组件时，互相安装斜坡屋顶的建材一体化太阳能电池组件时，互相间的上下左右防雨连接结构必须严格施工，严禁漏雨、漏间的上下左右防雨连接结构必须严格施工，严禁漏雨、漏水，外表必须整齐美观，避免光伏组件扭曲受力。水，外表必须整齐美观，避免光伏组件扭曲受力。太阳能电池组件安装完毕之