1、第六章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法住宅用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)簡易設(shè)計6.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成太陽能電池板充電控制器蓄電池逆變器充電控制器 功能：控制充電、放電工作狀態(tài)，雷電保護(hù)，電路短路保護(hù)，過充電保護(hù)，反充電保護(hù)，過放電保護(hù)，溫度補(bǔ)償。 作用：使系統(tǒng)在不同的光照條件以及不同的負(fù)載條件下平穩(wěn)、平安運行，同時延長蓄電池等器件的壽命。 小型控制器用于太陽能戶用電源 多路控制器用于較大型光伏電站 智能控制器主要用于通信系統(tǒng)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)1有逆潮流并網(wǎng)系統(tǒng)2無逆潮流并網(wǎng)系統(tǒng)3切換式并網(wǎng)系統(tǒng)6.2 太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計方法概要 由于氣象變化的

2、無規(guī)律，負(fù)載功率的不確定性以及太陽能電池特性的不穩(wěn)定等因素的影響，太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計比較復(fù)雜。 太陽能光伏系統(tǒng)的設(shè)計方法一般分為解析法和計算機(jī)仿真法兩種。 解析法可分為參數(shù)分析法和LOLP法兩種。 計算機(jī)仿真法是利用計算機(jī)對日射、不同類型的負(fù)載以及系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)計算，實時模擬實際系統(tǒng)狀態(tài)的方法。6.2.1 參數(shù)分析法 太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計時，一般采用根據(jù)負(fù)載消費量決定太陽能電池容量的方法。但是在安裝時，往往出現(xiàn)設(shè)置面積受到限制等問題。因此，應(yīng)事先調(diào)查太陽能電池可設(shè)置的面積，然后再計算出太陽能電池的容量，最后進(jìn)行系統(tǒng)的整體設(shè)計。1陣列容量的計算當(dāng)?shù)胤逯等照諘r間損耗系數(shù)日用電量光伏組件功率)0

3、. 26 . 1 (安全系數(shù)陰雨天數(shù)系統(tǒng)電壓損耗系數(shù)日用電量蓄電池容量簡易計算公式： 一般分兩種情況計算：負(fù)載已經(jīng)決定時；陣列面積已經(jīng)決定時。1負(fù)載已經(jīng)決定時SALASGKHDREP其中，PAS為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時太陽能電池陣列的容量； EL為某期間負(fù)載耗電量； GS為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的日射強(qiáng)度，其值為1kw/m2； D為負(fù)載對太陽能光伏系統(tǒng)的依存率； R為設(shè)計余量系數(shù)，通常在1.11.2范圍內(nèi)； HA為某期間陣列外表得到的日射量； K為綜合設(shè)計系數(shù)，它包括各種損耗與修正。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：太陽質(zhì)量AM1.5，太陽能電池溫度 252陣列面積已經(jīng)確定時，就可以根據(jù)面積A算出其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容量： PAS=SGS A 其

4、中，S為單位面積太陽能電池陣列轉(zhuǎn)換效率。2太陽能電池組件的總數(shù)單個組件最大輸出功率量太陽能電池陣列的總?cè)萁M件總數(shù) 單個組件最大輸出電壓壓太陽能電池陣列輸出電組件串聯(lián)數(shù) 組件串聯(lián)數(shù)組件總數(shù)組件并聯(lián)數(shù) 3太陽能電池陣列年發(fā)電量估算 如果陣列外表的年日射量HA，太陽能電池陣列標(biāo)準(zhǔn)容量PAS以及綜合設(shè)計系數(shù)K，那么可以計算系統(tǒng)的年發(fā)電量：SASAPGKPHE 4蓄電池容量的計算 蓄電池容量的選擇要根據(jù)負(fù)載的情況、日射強(qiáng)度等進(jìn)行。 1負(fù)載較穩(wěn)定的供電系統(tǒng)蓄電池容量計算 負(fù)載用電不太集中時，可用下式計算 BC=ELNdRb/(CbdUbbv) 其中，EL是日用電量；Nd是無日照連續(xù)天數(shù)；Rb為蓄電池設(shè)計余

5、量系數(shù)；Cbd為容量遞減系數(shù)；Ub為蓄電池可利用放電范圍；為蓄電池放電時的電壓低下率。 以上CbdUbbv三個參數(shù)可以由蓄電池的技術(shù)資料得到。2根據(jù)日射強(qiáng)度來控制負(fù)載容量的系統(tǒng) 無論是雨天還是夜間，當(dāng)需要向負(fù)載提供最低電力時，必須考慮無日照的連續(xù)期間向最低負(fù)載提供電力的蓄電池容量。在這種情況下，容量計算式為：日射量。間所得到的平均陣列面為無日照的連續(xù)天數(shù)期為負(fù)載所需的最低電量其中，11ALEbvbbdSbdAASLEcHEUKCGRNHPEB5逆變器容量的計算 獨立系統(tǒng)，逆變器容量算式為： Pin=PmReRin 其中Pm為負(fù)荷的最大容量；Re為突變率； Rin為設(shè)計余量系數(shù)一般取1.52.0

6、) 對并網(wǎng)系統(tǒng)，選擇逆變器容量時，應(yīng)使其小于太陽能電池陣列的容量，即 Pin=PASCn 這里Cn為遞減率，一般取0.80.9。計算機(jī)仿真法 計算機(jī)仿真法主要用來對太陽能光伏系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計以及確定運行模式。 仿真時通常以一年為期，利用日射量、溫度、風(fēng)速以及負(fù)載等數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。決定太陽能電池陣列容量、蓄電池容量、負(fù)載的非線性電壓電流特性以及運行工作點等。1各局部的數(shù)學(xué)模型1太陽能電池陣列設(shè)T為在任意日射強(qiáng)度S(W/m2)及任意環(huán)境溫度Tair ()下的太陽能電池溫度，那么有： T = Tair +KSK為光伏電池模塊的溫度系數(shù)(m2/W) 。設(shè)在參考條件Sref=1000W/m2， Tref=

7、25 下，短路電流為Isc,開路電壓為Uoc,最大功率點電流、電壓為Im、 Um ，那么當(dāng)光伏陣列電壓為U ，其對應(yīng)的電流為：1)/exp(121ocscUCUCII1)/exp(121ocscUCUCII)/(1ln/ 1)/()/exp()/(1 221scmocmocmscmIIUUCUCUIICDIRDTDVISSDTSSDIDIUCDVUCIIsscrefrefocsc 1)/()/(1)exp(121其中：度影響時，考慮太陽輻射變化和溫其中為參考日照下電流變化溫度系數(shù)，為參考日照下電壓變化溫度系數(shù)，Rs為光伏陣列的內(nèi)阻，DI為電流變化量，DT為溫度變化量。2鉛蓄電池鉛蓄電池單元端電

8、壓Vb 與充放電電流Ib的關(guān)系： Vb =Eb- Ib Rsb其中Eb為鉛蓄電池單元電動勢，Rsb為其內(nèi)阻。蓄電池系統(tǒng)由Nbs個單元串聯(lián)、Nbp個串聯(lián)單元并聯(lián)組成 ，系統(tǒng)蓄電池單元數(shù)量為Nbs Nbp 。因此蓄電池系統(tǒng)端電壓VB= Nbs Vb，蓄電池系統(tǒng)總充放電流IB = Nbp Ib3逆變器 逆變器的數(shù)學(xué)模型需要考慮無負(fù)載損失、輸入電流損失、輸出電流損失等因素，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：等效輸出電阻等效輸入電阻；空載損耗功率因數(shù)；逆變效率輸入電流輸出功率輸出電流oioioiiiooiioiooooioRRLPPVPIIRIRLPVIPVPI/)/(22 如果逆變器具有最大輸出跟蹤控制功能，由于逆變器輸入電壓與陣列的最大輸出功率點的動作電壓一致，因此逆變器可以在保持最大輸出點的狀態(tài)下工作。此時，逆變器的輸入電流與陣列的最大輸出點的動作電流一致。 實際上，逆變器由于受跟蹤響應(yīng)與日射變動的影響，對最正確工作點的跟蹤并非理想，一般會偏離最大輸出功率點。因此，計算機(jī)仿真時以