光伏系统的设计解读ppt课件.ppt

《光伏系统的设计解读ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏系统的设计解读ppt课件.ppt（34页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第八讲光伏供电系统的设计,设计的基本数据,在 间，温度升高，开路电压下降而光电流略有上升，,温度对太阳电池的影响,辐照度在4001000w/间， 开路电压不变， 光电流与太阳光辐照度成正比, 峰值功率与太阳光辐照度成正比。,单体太阳电池，输出电压0.450.5v，工作电流2025mA/c.,太阳电池组件，标准组件36片，输出电压17.5v，配12v蓄电池。,辐照度对太阳电池的影响,功率下降，功率的温度系数为 .（参考数值）。,1.适合不同用户要求（需求、环境、使用者水平）,2.可靠性、安全、经济,3.便于操作和安装,4.适用性强，选用部件最好用标准件,在满足需求条件下，尽量减小太阳电池和蓄电池

2、的容量。,联网供电系统只需考虑多发电.独立供电系统还要考虑供需平衡.,对独立供电系统的设计要求,设计的基本原则,独立供电系统设计的基本思路,用户用电量分析,确定供电模式（交、直流）,当地辐射资料,使用环境及使用者水平,容量计算（设计）,逆变器功率,太阳电池组件容量,蓄电池容量,系 统 设 计,系 统 配 置,安 装,设计步骤,1.确定供电模式,同时确定对电源的要求： 电压、电流、功率、 功率因子、频率、波型等。,太阳光伏独立供电模式,太阳电池方阵,控制器,蓄电池组,12v直流负载,9v直流负载,DC,DC,太阳电池方阵,控制器,蓄电池组,12v直流负载,9v直流负载,DC,DC,逆变器,交流负

3、载1,交流负载2,2.用电量需求分析，计算出总用电量（电荷量或总用功率）,用电性质（照明？电视?听广播？经济情况？商业用户？）,负载特性（交流？直流？有无冲击性?电阻性？电感性？电子类？）,电阻类如白炽灯、节能灯、电阻丝等，无冲击电流。,电感性负载如电动机、电冰箱、水泵等，有冲击性。,电子类负载如荧光灯、电视机、计算机等，有冲击电流。,浪涌电流估计,电动机 额定电流的58倍，时间50150ms.,电冰箱 额定电流的510倍，时间100200ms.,电视机的消磁圈和显示器 额定电流的25倍，时间20100ms.,3.太阳电池容量设计（计算）,设计原则： 是供需平衡(按月平均能量计算供需平衡)。具

4、体计算应包括： 太阳电池的功率、蓄电池的容量、逆变器的容量计算。 计算时应结合当地的气象、地理条件， 并兼顾可靠性、经济性。,根据当地辐射资料，达到一定辐照度时，太阳一天在地面的辐照能量.,几个概念,太阳日辐照量,【太阳电池的发电量(或功率)、太阳电池的输出电流都与辐照量成比例。】,将当地日照量折算成标准测试条件( )下的小时数。即当地从早到晚的日照量相当于标准测试条件下多少小时的日照量。,在没有电力供应的情况下，完全由蓄电池储存 的电量供给负载时蓄电池所能维持的天数。,(单位 ),蓄电池的维持天数,峰值日照时数,（单位 ）,(峰值日照时数其实质是辐照能量）,表示电能容量的单位是(wh)，在已

5、知工作电压(v) 时经常用 电量容量（Ah）表示，它们之间的关系是,电量容量(Ah）=能量容量 (wh)/工作电压(v),蓄电池容量的单位,峰值日照时数与太阳辐照量的关系：,（数值相等）,太阳电池供电系统容量（功率）的设计（计算）,-当地水平面上日辐照量（能量）,-太阳电池组的日均发电量（能量）,-用电器的日用电量（或能量）,-方阵到蓄电池的回路效率,-蓄电池到负载的回路效率,太阳电池方阵应输出的电流（供电电流）,太阳电池方阵的日均发电量应为,-太阳电池组件的转换系数,-峰值日照时数，单位,-（注意这里公式中的 只取其数值）,根据独立供电系统设计原则,月发电量应为,（N为当月天数）,负载月耗电

6、量为,当月电量亏盈为,全年连续亏欠月份电量之和为,上述亏欠电量相当于负载用电量的天数为 （全年缺电天数）,缺电天数n1与蓄电池维持天数 n 相比较，,n1 n 表示供电电流太小，应该增大太阳电池的供电电流重新计算。,n1 n 表示供电电流过大，重新计算应该减小太阳电池的供电电流。,重新计算直到 n1 = n， 表示方阵的供电电流合理。,太阳电池方阵的日均发电量应为,( 为日用电量),（ 只取其数值）,蓄电池容量,逆变器容量,太阳电池组件功率,Ub -蓄电池电压,Ud -防反冲二极管电压,K-安全系数（取1.051.3）,DOD-蓄电池放电深度（取0.30.8）,m-涌浪电流系数,PL -感性负

7、载功率,PR -电阻性负载功率,-蓄电池到负载的回路效率,Ig - 方阵的供电电流,-全年连续亏欠月份电量之和,容量设计（计算）步骤小结：,1）.计算用电器的日用电量 ,2）.根据当地气象资料计算太阳在地面的日照能量 ,5）.计算蓄电池容量,4).根据n1 和蓄电池的维持天数n,反复计算后确定方阵输出的合理电流Ig(A),（但在下面的计算中 只用其数值）,6）.计算蓄太阳电池方阵容量,计算方阵月应发电量,计算用户月耗电量,计算全年连续亏欠月份亏欠电量之和,计算全年亏欠电量相当于用户用电量的天数,3).计算太阳电池方阵应供给的电流,7）.根据以上数据确定蓄电池、方阵等的型式、规格、排列。最后安装

8、。,( ),开始,输入,计算,计算,改变I,N,Y,计算蓄电池和方阵容量,独立均衡性负载光伏系统优化设计方框图,例 欲在沈阳安装一套太阳电池供电的路灯（工作电压12伏，功率30瓦， 每天工作6小时），如何选用什么规格的太阳电池方阵和蓄电池(n=5)？,(沈阳气象资料p182),确定供电模式,节能灯(12v,30w),太阳电池方阵,蓄电池组,1.用电量需求分析,1）.计算用户的日用电量,2）.根据沈阳气象资料(p182)太阳在地面的平均日照能量,( 一般为蓄电池安全，选取n=35天,DOD=0.30.8),或,（ 在下面的计算中只用其数值）,用户的日用电量,地面平均日照能量,5）.计算蓄电池容量

9、(DOD=0.8),4).经过加大电流的多次反复计算，由n1和n的关系，确定方阵应输出的合理电流 Ig=5.4756（A）,6）.计算太阳电池方阵容量,月应供给电量,用户月耗电量,全年连续电量亏欠量,(表示应加大供电流),3).计算方阵应供给的电流,暂取 I=5.2 (A),=104.2 (Ah),(可选105(Ah),12v的蓄电池),(可选110w,17v的电池板),7）.根据以上数据,全年亏欠电量相当于用户用电量的天数,=9.385,选12v,105A.h的蓄电池,选容量17v,110w的太阳电池板。,=（见p182）。,=450（Ah）,=140.69 (Ah),再计算12月份的,（取

10、 ）,季节性负载的光伏系统设计,季节性负载-不同季节耗电量不同的负载，如路灯（只晚上工作），光控器件（有光的白天工作），这一类系统每一天工作的时间长短随季节都不同，耗电量自然也都不同，计算其耗电量与每一天白天（或黑夜）的长短有关。,每一天从日落到日出之间的无光照小时数为,-当地纬度,-当日太阳赤纬角（p22）,考虑日出前半小时和日落后半小时内天空尚有余光，夜晚路灯工作的,每一天从日出到日落之间的有光照小时数为,但太阳电池工作时间不能这样计算，太阳电池有最低工作光照度。,这在计算耗电量时应该注意。,时间应为 小时,而计算白天的工作的时间则应为 小时。,2）.计算用户的年用电量,3）.根据沈阳气象

11、资料(p182)太阳在地面的平均年照度能量,例 欲在沈阳安装一套太阳电池供电的路灯（工作电压12v，功率30w，每天夜晚工作，蓄电池维持天数 n=5 ），如何选用什么规格的太阳电池方阵和蓄电池。,确定供电模式,1.用电量需求分析,太阳电池方阵,蓄电池,路灯(12v,30w),各月份用电量在p187表8-10的第4列。,1).计算每天路灯的工作时间 (t-1)（共有365个数值）。,-太阳赤纬角,在（p22）查出,-沈阳的纬度,6）.计算蓄电池容量(DOD=0.8),5).经过加大电流的多次反复计算，由n1和n的关系，确定方阵应输出的合理电流 Ig=5.4756（A）,7）.计算太阳电池方阵容量

12、,月应供给电量,用户月耗电量,全年电量亏欠量,(表示应加大供电流),4).计算方阵应供给的电流,（取 ）,=242. (Ah),(可选250 Ah,12v的蓄电池),(可选250w,17v的电池板),8）.根据以上数据,全年亏欠电量相当于用户用电量的天数,5,选12v,250A.h的蓄电池,选容量17v,250w的太阳电池板。,=（见p187第3列）。,=174.28 (Ah),=（见p187第4列）。,（亏欠电量只计算12月和1月）,=243.6 (w),（ 只取其数值）,另一种比较简单的计算容量的方法,蓄电池容量wh,逆变器容量,太阳电池组件 功率kwp,K -安全系数（取1.21.5）,

13、DOD-蓄电池放电深度（取0.30.8）,M -涌浪电流系数,PL - 感性负载功率,PR - 电阻性负载功率,H -当地水平面上年总辐照量， （只用数值）,QL -系统用电器的年消耗电能，kwh/a,-系统用电器用电同时率（0.9）,-由于电池板面倾斜接受辐射能增加（1.2）,-复合效率（用户使用不当0.9，温度0.9， 蓄电池充电效率0.85，板面灰尘0.9， 逆变器效率：直流1，交流0.92 ）,-平均日消耗电能，wh/d,n-蓄电池维持天数,-逆变器效率,例 一用户有收录机1个（DC,12v,15w，日使用2h），节能灯2个， 每个（12v,7w，日使用3.5 h），想用太阳能电池供电

14、， 问应如何选择太阳能电池及附件。,1.确定供电模式,太阳电池方阵,蓄电池组,收录机(DC,12v,15w),节能灯(12v,7w),节能灯(12v,7w),计算负载消耗的电能,日消耗电能=(15w2h/d+27w3.5h/d),年消耗电能 QL=(0.079365)kwh/a,2.用电量需求分析,=79 wh/d,=28.835kwh/a,年需电能QL=(0.079365)kwh/a,4.蓄电池容量(wh),3.太阳电池组件 功率(kwp),=0.020886 kwp,（当地太阳辐照能为1670 ）,=564.3 (wh),由于蓄电池为12v，,蓄电池容量 564.3wh/12v=47.3

15、Ah,确定配件: 选蓄电池规格50(Ah)，12v,确定配件:由于蓄电池为12v， 选取工作电压17v， 峰值功率为30wp的太阳电池一块.,(一般取n=35天,DOD=0.30.8),( 选取n=5天,DOD=0.7),(=20.886wp),日需电能 =79 wh/d,例 某独立用户需要如下,如何选择太阳能电池及附件.,负 载 名 称,电视机（感性）,通讯接收器(阻性),节能灯(直流),功率, w,(v),日工作时间, h,数 量,25,65,9w,(12v),1,3,1,3h,3h,3h,（当地太阳辐射能为1670 ,一般为安全，选取n=35天,DOD=0.70.8）,1.确定供电模式,

16、2.用电量需求分析计算,太阳电池方阵,控制器,蓄电池组,逆变器,节能灯(12v,9w),节能灯(12v,9w),节能灯(12v,9w),电视机(220v,65w ),通讯接收器(220,25w),负 载 名 称,合 计,电视机（感性）,通讯接收器(阻性),节能灯（直流）,功率, w,日工作时间, h,数 量,日需用电能, w.h,25,65,9,195w.h,1,351w.h,3,1,3,3,3,81w.h,75w.h,（当地太阳辐射能为1670 ）,3.太阳电池组件 功率(kwp),=0.093kwp,4.蓄电池容量 (wh),=1776 (wh),=1776 (wh)/12v=148 (A

17、h),蓄电池容量(在12v时),5.逆变器容量,=1.5(2.565+25)=281 (w),选取100wp,17v的太阳能电池组件,选取12v,150Ah的蓄电池,选取(DC12/AC220)的300w正弦波逆变器,(=93.17 wp),2.用电量需求分析计算,并网光伏系统的设计,并网光伏系统设计原则 充分发挥太阳电池的发电能力,-当地水平面上日总辐射能量,-回路效率,（但这里公式中只取其数值，单位 ）,N -当月天数,P -太阳电池方阵标称功率(kwp),太阳电池方阵的容量（月发电能量，kW.h),太阳电池方阵的容量（发电的多少）可以用发电能量 (Wh)表示， 在已知工作电压(v)时，也

18、经常用发电电量（Ah）表示。,发电电量（Ah）=发电能量(Wh)/工作电压(v),它们之间的关系是,例 上海地区安装一套3kW的并网光伏系统，计算各个月的发电量。,=0.9,并网系统月发电量为 ，,月份（天数）,月份,辐照量,辐照量,发电量,发电量,（kWh）,（kWh）,1月(31),2月(28),12月(31),10月(31),8月(31),7月(31),5月(31),3月(31),11月(30),9月(30),6月(30),4月(30),2.481 2.926 3.138 4.05 40485 3.963,4.635 4.55 3.962 3.438 2.907 2.62,176.5,1

19、88.0,223.2,278.9,319.1,272.8,329.8 323.7 272.8 247.8 200.2 186.4,解:,查得上海地区日平均辐照量（见下表第二行），,计算结果见下表第三行。,太阳电池方阵的安装,太阳电池组件平面要向南并与水平面倾斜一个角度，以在白天得到最大的日射量。方阵面最佳倾斜角度与当地纬度有关。根据经验，倾角与当地纬度关系如下表：,纬 度,太阳电池组件倾斜角,纬度,纬度,纬度,银川,兰州,西宁,西安,乌鲁木齐,太阳电池 方阵,倾角,地平线,并网光伏电池方阵最佳倾角资料在p178.,确定太阳电池方阵的最佳倾角，要分析接收均衡性和使用的不均衡，还要比较各种不同倾角

20、和蓄电池容量大小，才能得到既符合蓄电池维持天数又使方阵容量最小所对应的方阵倾角。一般来说，同一地点，并网系统方阵最佳倾角最小，独立均衡系统方阵倾角次之，季节性负载系统冬天耗电量大，倾角也较大。,高H的影长在南北方向的投影,冬至下午3时高H的影长在南北方向的投影,太阳阴影的长度计算,:所在地的纬度,:当日太阳赤纬角（p22）,:时角=距中午小时数15,北,太阳电池方阵之间的最小安装距离,太阳电池 方阵面,-方阵面倾角,地平线,-所在地的纬度,L,L,d,L -方阵面的宽度,例 上海 某仓库东西长100m，南北宽60m，要想在楼顶安装并网光伏方阵，楼顶有高 为1.5m的女儿墙。所用太阳电池组件的功

21、率是170w,大小尺寸为1.5m0.81m。 试问该楼顶可安装的光伏方阵总功率是多少？如何布置？,（上海纬度是31.17 并网光伏方阵最佳倾角是22，方阵支架底座高0.30m 。）,100m,60m,0.30m,光伏方阵,1.5m,太阳,0.30m,1.2m,0.30m,1.2m,太阳,（1）由于太阳光伏方阵支架底座高0.30m，计算 女儿墙的阴影（影响光伏方阵）的实际 高度是1.20m,=1.93 （m）,1.2m女儿墙的阴影长为,这样一来，实际可安装光伏方阵的南北长度为,60m-1.93m=58.07m,100m,58.07m,1.93 （m）,实际可安装光伏方阵区域,1.93m,即影响光

22、伏方阵放置的女儿墙的影长为1.93m,（太阳电池组件的功率是170w,大小为1.5m0.81m。）,（上海纬度是31.17 并网光伏方阵最佳倾角是22）,0.30m,光伏方阵,1.5m,太阳,0.30m,1.2m,100m,58.07m,1.93 （m）,实际可安装光伏方阵区域,L,（2）计算两排太阳电池方阵之间的距离。,（方阵长度L=1.5m,倾角是22纬度是31.17）,方阵之间的距离d,d=2.477m,取排之间的距离为2.5m,于是南北 方向可以安装的方阵排数为N1,N1 =58.07/2.5=23.23,d=2.5m,取南北方向安装方阵23排,(3)计算南北方向可安装方阵的排数,(4

23、)计算在东西方向上每排可容纳的太阳电池组件数,（太阳电池组件的功率是170w,大小为1.5m0.81m。）,太阳电池组件的宽度为0.81m，考虑到太阳电池组件之间应留有间隙，宽度可按0.83m计算，另外两边有女儿墙，应留2m左右的空隙，这样一来，东西可安排的太阳电池组件数N2,N2 =(100-22)/0.83=115.66,取整数115块。,96m,58.07m,23排,115块,(5) 计算安装的太阳电池方阵的总功率,楼顶太阳电池组件的总件数为N,N=N1 N2 =23115=2645 (块),总功率P=2645170w=449650w450kw,1.光伏系统设计的基本原则是什么？,作业,

24、2.设计光伏系统需要的基本数据有哪些？,3.太阳电池方阵之间的最小安装距离如何计算？,4.欲在我校安装一套太阳电池供电的路灯（工作电压12伏， 功率30瓦，每天工作从晚上7时-12时）， 如何选用什么规格的太阳电池方阵和蓄电池 (银川太阳辐射能为1670 蓄电池 n=5)？,5.某牧民家有收录机1个（AC,220v,75w，日使用10h），节能灯2个， 每个（DC,12v,7w，日使用3.5 h），打奶器一个（DC,12v,25w, 日使用1 h ）想用太阳能电池供电，问应如何选择太阳能电池及 附件(画出设计的用电方框图)。,6.某用户有节能灯2盏（DC,9v,6w）,直流充电器1个(DC,12v,10w)，唱录机1台(AC,12v,36w)，由太阳电池独立供电，试画出其供电系统构成方框图.,