太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程概述1、工程名稱吉布提3kW光伏離網(wǎng)系統(tǒng)2、相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)光伏離網(wǎng)逆變系統(tǒng)的制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收可參考如下標(biāo)準(zhǔn)：GB/T18479-2001《地面用光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)導(dǎo)則》GB/T20046-2006《光伏(PV)系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》GB2297-89《太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語》GB/T18210-2000《晶體硅光伏方陣I－V特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量》GB/T20514-2006《光伏系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)器效率測(cè)量程序》GB/T20513-2006《光伏系統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)測(cè)量、數(shù)據(jù)交換和分析導(dǎo)則》GBT18911-2002IEC61646：1999《地面用薄膜光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型》GBT20047.12006《光伏(PV)組件安全鑒定+第一部分結(jié)構(gòu)要求》GB/T14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB4064-1984《電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則》GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》DL5027-1993《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》3、地理位置及氣候條件地理位置：N11.6°，E43.2°，吉布提市位于非洲東北部亞丁灣西岸，扼紅海進(jìn)入印度洋的要沖，東南與索馬里接壤，西南、西部和北部三面毗鄰埃塞俄比亞。氣候條件：由于吉布提位于阿拉伯半島近旁，又處于印度洋西岸，故其氣候深受阿拉伯半島干燥氣候影響，同時(shí)也受印度洋氣團(tuán)的影響，包括沿海地區(qū)在內(nèi)的全國(guó)大部分地區(qū)均屬熱帶沙漠氣候，內(nèi)地則近于熱帶草原氣候。全境終年酷熱少雨，4月至10月為熱季，平均氣溫37℃，最高氣溫達(dá)45℃以上。11月至翌年3月為涼季，氣溫通常在23℃到30℃之間，平均氣溫27℃。雨量稀少，年平均降雨量為150毫米。雨量多寡變化無常，地區(qū)差別也很大，內(nèi)陸地帶幾乎毫無降雨。4、氣象資料（根據(jù)NASA數(shù)據(jù)）方案設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)因考慮全年平均發(fā)電用量，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成全年發(fā)電量均衡，因現(xiàn)場(chǎng)安裝條件未知，暫定組件鋪設(shè)方式為水平鋪設(shè)。根據(jù)用戶要求，本方案為光伏離網(wǎng)系統(tǒng)本系統(tǒng)是一個(gè)離網(wǎng)系統(tǒng)，通過控制器將電能儲(chǔ)存到蓄電池中，再連接到離網(wǎng)逆變器，并通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)化成交流電供負(fù)載使用。另外，系統(tǒng)可選擇一套監(jiān)控裝置，可采用RS232/RS485或者Ethernet（以太網(wǎng)）的通訊方式，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)。其原理如下圖所示：2、用戶負(fù)載信息用電器額定功率(W)數(shù)量用電時(shí)數(shù)(h)用電量(Wh)電視機(jī)10014400照明燈具1045200電風(fēng)扇5024400筆記本電腦10013300冰箱*1001241000洗衣機(jī)40011400空調(diào)800246400電飯煲80011800電磁爐150010.5750其他合計(jì)10650注*：冰箱的耗能根據(jù)冰箱的使用模式和開關(guān)冰箱門的頻率有關(guān)，目前普通冰箱的日耗電大約1度左右。負(fù)載類型：交流220V。日用電量：根據(jù)家用電器功耗表統(tǒng)計(jì)，用戶電器全功率為4740W，日用電量為10650wh，按照60%的同時(shí)使用率計(jì)算，得出電器總功率2844W，日均用電量為6390wh。日均負(fù)荷平均耗電量按增加5%的預(yù)期負(fù)荷留量，即日均耗電量為6390*1.05=6710wh。當(dāng)?shù)厮饺照辗逯禃r(shí)數(shù)為5.86h，該系統(tǒng)連續(xù)陰雨天2天。3、蓄電池設(shè)計(jì)選型蓄電池容量計(jì)算是根據(jù)系統(tǒng)日用電量、自給天數(shù)、逆變器效率以及蓄電池放電深度決定。蓄電池的容量選擇是家用太陽能光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一，是本系統(tǒng)中維護(hù)成本最高的，所以合理選擇蓄電池容量是非常重要的?？紤]到系統(tǒng)運(yùn)行及后期維護(hù)，直流儲(chǔ)能系統(tǒng)按DC48V設(shè)計(jì)，即采用24只2V鉛酸電池系統(tǒng)。蓄電池容量計(jì)算公式一：蓄電池容量C=（L×）/（×η1×η2×η3×η4）=（h×2）/（×0.5×0.85×0.98×0.9）≈746Ah——L：日均耗電量，h；：連續(xù)陰雨天數(shù)，2天；：系統(tǒng)電壓，；η1：蓄電池放電深度，0.5；η2：逆變效率，0.85；η3：輸出線損，0.98；η4：蓄電池放電效率，0.9蓄電池容量計(jì)算公式二：蓄電池容量C=（P×t×）/（××η2）=（Wh×2）/（×0.5×0.85）≈658Ah——C：蓄電池組的容量，h；P：負(fù)載的功率，；t：負(fù)載每天的用電小時(shí)數(shù)，h；：連續(xù)陰雨天數(shù)，取值2天。：蓄電池組的額定電壓，；蓄電池的放電系數(shù)考慮蓄電池效率放電深度環(huán)境溫度影響因素而定一般取值為0.4～0.7該值的大小也應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)成本和用戶的具體情況綜合考慮；η2：逆變器的效率，取值0.85；蓄電池容量計(jì)算公式三：蓄電池容量C=（×L×NL×o）/（Cc×）=（1.2×Wh×2×1）/（×0.5）≈671Ah——：為安全系數(shù)，根據(jù)情況在1.2-1.4之間選取，取1.2；L：為負(fù)載的日平均耗電量，kWh；：系統(tǒng)電壓，；NL：為該地區(qū)最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，取2天；To：為溫度修正系數(shù)，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；Cc：蓄電池放電深度，取0.5；結(jié)合用電需求及運(yùn)行狀態(tài)，本系統(tǒng)可以選擇雙登集團(tuán)的GFM-800型號(hào)的2V800Ah鉛酸電池。采用24串一并24塊，合計(jì)48V800Ah。4、組件設(shè)計(jì)選型4.1組件電流計(jì)算組件輸出電流計(jì)算公式一：組件陣列輸出電流I=Q/（×η1×η2×h）=h/（×0.95×0.9×5.86）≈27.9A——：日均負(fù)載耗電量，h；：系統(tǒng)電壓，；η1：組件輸出線損，0.95；η2：蓄電池放電效率，0.9；h：平均日照時(shí)數(shù)，5.86h；組件輸出電流計(jì)算公式二：組件陣列輸出峰值電流Ip=L/ηbat×F××ηout×h）=Wh/（0.85×0.9××0.9×5.86）≈34.6A——L：日均負(fù)載耗電量，kh；：系統(tǒng)電壓，；ηbat：蓄電池的充電效率，0.85；ηout：從蓄電池到負(fù)載的總效率，0.9；F：灰塵系數(shù)，0.9；h：平均日照時(shí)數(shù)，h；組件輸出電流計(jì)算公式三：組件陣列輸出電流I：in<I<Iax最小電流Iin=Q/（tη3×η4）=（Wh/）/（5.86h×0.9×0.9）≈29.5A最大電流Iax=Q/（tin×η3×η4）=（Wh/）/（4.76h×0.9×0.9）≈36.3A——：日均負(fù)載耗電量，h；t：各月份太陽輻射平均值，kh/2/d；5.86htin：各月份太陽輻射最小值，kh/2/d；4.76hη3：是從方陣到蓄電池充電回路的效率，取0.9；η4：是從蓄電池到負(fù)載放電回路的效率，去0.9；由此電流值推算，組件應(yīng)該4并聯(lián)，即為：8.37×4=33.48A；組件容量計(jì)算公式一：組件容量=（日均耗電量×安全系數(shù)）/峰值日照時(shí)間=（kh×1.78）/5.86h≈2038W——電池板裕量：10~20%取0.1蓄電池充放電效率：取0.9溫度損失因子：取0.9塵埃損失因子：取0.9逆變器效率：取0.85安全系數(shù)=（1+組件裕量）/（蓄電池充放電效率×溫度損失因子×灰塵遮蔽損失因子×逆變器效率）=（1+0.1）/（0.9×0.9×0.9×0.85）=1.78組件容量計(jì)算公式二：組件容量P=A×[k×I×(Vb+Vd)]=4×1.15×8.37×（56.4V+3.5V）≈2306W——：組件并聯(lián)數(shù)；k：為安全系數(shù)，取1.15；Vb：為蓄電池充電電壓，2.35×24=56.4V；Vd：為防反充二極管及線路等壓降，取3.5。根據(jù)以上計(jì)算公式，暫設(shè)計(jì)選擇光伏組件4并3串260Wp組件，容量為3.12kW，電流值范圍為：27.9~36.3A。4.2組件選型及參數(shù)組件暫考慮選用蘇州茂迪新能源有限公司生產(chǎn)的60片260Wp多晶硅組件，具體型號(hào)IM60C3-260，其參數(shù)資料如下：（1）組件外形及曲線圖（2）組件參數(shù)5、逆控一體機(jī)設(shè)計(jì)選型控制器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)蓄電池的充、放電進(jìn)行合理的管理，直接影響蓄電池的使用壽命，也將影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？刂破鬟€需要具備以下功能：高壓斷開和恢復(fù)、低壓警告和恢復(fù)、低壓斷開和恢復(fù)、防短路保護(hù)、防反充保護(hù)、溫度補(bǔ)償以及定時(shí)開關(guān)功能。對(duì)于家用太陽能光伏電源系統(tǒng)，必須要有交流電力輸出，需要在系統(tǒng)中加入交流逆變器，逆變器主功能是將直流電轉(zhuǎn)化為50Hz交流電。離網(wǎng)逆變器的輸出波形畸變、頻率誤差等應(yīng)滿足相應(yīng)技術(shù)要求。此外，必須具有短路、過壓、欠壓保護(hù)等功能。（1）逆變器部分逆變器容量計(jì)算公式一：逆變器容量=安全系數(shù)×（感性負(fù)載電流啟動(dòng)倍數(shù)×感性負(fù)載最大功率+電阻性負(fù)載功率）=1.2×（2×1500W+1000W）≈4800W——安全系數(shù)：1.2~1.5取1.2；節(jié)能燈、空調(diào)機(jī)為感性負(fù)載，啟動(dòng)電流2~5倍，這里取2；逆變器容量計(jì)算公式二：逆變器容量=負(fù)載總功率/0.8=2844W/0.8=3555W（2）控制器部分控制器電流計(jì)算公式一：電流=組件容量/系統(tǒng)電壓=3120W/48V≈65A控制器選定公式一：蓄電池的輸入電流=組件短路電流/保守率=36.3A/0.85=42.7A（3）型號(hào)選擇根據(jù)以上設(shè)計(jì)選擇古瑞瓦特新能源有限公司生產(chǎn)的Growatt5000SL，該產(chǎn)品技術(shù)特征：純正弦波輸出MPP下控制，最大利用太陽能高頻隔離，損耗少，效率高兼容市電，發(fā)電機(jī)輸入可通過LCD顯示屏設(shè)置AC充電電流可通過LCD顯示屏設(shè)置AC或者太陽能優(yōu)先輸入模式4/SKVA功率支持并機(jī)，可實(shí)現(xiàn)最大6臺(tái)同時(shí)并機(jī)根據(jù)負(fù)載(家用電器和個(gè)人電腦)要求可選擇市電輸入電壓范圍具有市電恢復(fù)自啟動(dòng)功能過載，過溫，短路保護(hù)冷啟動(dòng)功能蓄電池智能充放電管理系統(tǒng)內(nèi)置MPP下太陽能控制器，最大充電電流80A，市電充電電流60A支持遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備清單一覽表名稱生產(chǎn)廠商型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)合價(jià)組件蘇州茂迪IMC60C3-260塊12逆控一體機(jī)古瑞瓦特Growatt5000SL臺(tái)1蓄電池江蘇雙登G