光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與方法

主要內(nèi)容主要內(nèi)容:光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法

光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算LOLP設(shè)計(jì)方法7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法7.1.1參數(shù)分析法的基本公式對于參數(shù)分析法，又分基于負(fù)荷和日射量的方法（獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)等設(shè)計(jì)）以及基于容許面積的方法（屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)等設(shè)計(jì)）。在設(shè)計(jì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)時，為了確定太陽電池組件等系統(tǒng)構(gòu)成部件的容量，以供給預(yù)定負(fù)荷所需的電力，可以使用下列的基本計(jì)算公式。7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法7.1.1.1電池板容量的計(jì)算（1）負(fù)荷一定的情況圖（1）

為主要設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)系示意圖。圖17.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法將圖（1）表示的能量流公式化，則可以給出下式（7-1），展開后可得出滿足負(fù)荷要求的電池板容量PAS的計(jì)算公式（7-3）。式中：HA某期間太陽電池板得到的太陽輻射量，kW·h/m2；A太陽電池板面積，m2；η標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下太陽電池板的轉(zhuǎn)換效率；K綜合設(shè)計(jì)系數(shù)（綜合系統(tǒng)效率）；EL某期間負(fù)荷需要的電量，kW·h；D太陽能發(fā)電對負(fù)荷的供電保證率；R設(shè)計(jì)富余系數(shù)（安全系數(shù)）；PAS標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下太陽能電池板的出力（容量），kW；GS標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下太陽輻照度，kW/m2。

7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法式中：EP某期間太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量kW·h；EU（輔助）電能，kW·h；EUF來自系統(tǒng)的電能，kW·h；EUT輸入到系統(tǒng)的電能，kW·h。式中：RS設(shè)計(jì)安全系數(shù)（彌補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中全體不確定的地方）；RL設(shè)計(jì)富余系數(shù)（含負(fù)荷能量需要的富余）；（2）電池板面積一定的情況同住宅用光伏發(fā)電系統(tǒng)那樣，若不考慮組件的轉(zhuǎn)換效率，此時可按以下公式計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)向負(fù)荷或系統(tǒng)輸送的發(fā)電量。7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法式中，Ep為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，kW·h。計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)時，還存在其他幾個參數(shù)。它們的表示與（7-7）完全一致。式中：YP等價系統(tǒng)運(yùn)行時間，h；FC某期間系統(tǒng)利用率；YI等價日照時間，h。K稱為系統(tǒng)的出力系數(shù)。

7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法7.1.1.2蓄電池容量的計(jì)算（1）穩(wěn)定的負(fù)荷系統(tǒng)在負(fù)荷的用電量較為均衡時，可用下式（7-12）計(jì)算蓄電池容量。式中：BkW·h蓄電池容量，kW·h；ELBd負(fù)荷每天由蓄電池的供電量，kW·h/d；Nd無日照連續(xù)天數(shù)，d；RB蓄電池設(shè)計(jì)余量；CBD容量降低系數(shù)（若以規(guī)定的放電時間率給出，則取CBD=1）；UB蓄電池可以利用的放電范圍；δBD蓄電池放電時的電壓下降率。功率調(diào)節(jié)回路修正系數(shù)：式中，EPd系統(tǒng)發(fā)電量，kW·h/d。7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法（2）按照輻照度控制負(fù)荷容量的系統(tǒng)雨天或者夜間的用電量最低，一般設(shè)計(jì)為不停電的運(yùn)行方式。此時，上述無日照連續(xù)天數(shù)期間，蓄電池容量僅向負(fù)荷供給最低電力。式中：ELE負(fù)荷需要的最低電力量，kW·h；HAI無日照連續(xù)天數(shù)期間所得到的平均電池板面的太陽輻射量，kW·h/(m2·d)；（3）混合系統(tǒng)混合系統(tǒng)指的是設(shè)置有輔助發(fā)電機(jī)的光伏發(fā)電系統(tǒng)。具體來說，有必要按照模擬等方法進(jìn)行專門的研究，因?yàn)樯婕暗挠?jì)算推演比較復(fù)雜，這里不做介紹。7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法（3）混合運(yùn)行系統(tǒng)逆變器容量可以小于太陽電池板的容量。式中：CA太陽能電池板容量的衰減系數(shù)，通常取0.8~0.9。7.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)的定義在太陽電池板容量的設(shè)計(jì)計(jì)算中，所定義的綜合系數(shù)，要分解成多個階層構(gòu)成的設(shè)計(jì)參數(shù)。

7.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析方法

7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.1.1設(shè)計(jì)基本步驟太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下圖所示：7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.2.1基本計(jì)算方法組件的并聯(lián)輸出電流就是系統(tǒng)負(fù)載所需要的電流。具體公式為：電池組件串聯(lián)后就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的工作電壓或蓄電池組的充電電壓。具體公式為7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.2.2相關(guān)因素的考慮為了得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就要把一些相關(guān)因素和數(shù)據(jù)考慮進(jìn)來并納入到計(jì)算中。與太陽電池組件發(fā)電量相關(guān)的主要因素如下：（1）太陽電池組件的功率衰降。（2）蓄電池的充放電損耗。7.2.2.3實(shí)用的計(jì)算公式實(shí)際應(yīng)用情況下的計(jì)算公式如下：7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算

7.2.3光伏蓄電池組的設(shè)計(jì)方法蓄電池的設(shè)計(jì)主要包括蓄電池容量的設(shè)計(jì)計(jì)算和蓄電池組串并聯(lián)組合的設(shè)計(jì)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，大部分使用的都是鉛酸蓄電池，主要是考慮到技術(shù)成熟和成本等因素，因此下面介紹的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法也主要以鉛酸蓄電池為主。7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.3.1基本計(jì)算公式計(jì)算蓄電池容量的基本公式為：7.2.3.2相關(guān)因素的考慮在實(shí)際應(yīng)用中還有一些性能參數(shù)會對蓄電池的容量和使用壽命產(chǎn)生影響，其中主要的兩個因素是蓄電池的放電率和使用環(huán)境溫度。（1）放電率對蓄電池容量的影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)的平均放電率計(jì)算公式為：7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算加權(quán)平均負(fù)載工作的時間計(jì)算方法為：（2）環(huán)境溫度對蓄電池容量的影響。蓄電池溫度與放電容量關(guān)系曲線如下圖所示：7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.3.3實(shí)用的蓄電池容量計(jì)算公式設(shè)計(jì)和計(jì)算蓄電池容量的實(shí)用完整公式。即蓄電池串并聯(lián)數(shù)的計(jì)算公式為：7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.4光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池容量的簡易設(shè)計(jì)方法除了上面介紹的公式和設(shè)計(jì)方法之外，在實(shí)際的應(yīng)用中也可以用簡易的計(jì)算公式和設(shè)計(jì)方法，下面分別介紹，供讀者根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行參考。7.2.4.1以峰值日照時數(shù)依據(jù)的簡易計(jì)算方法用于小型獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的快速設(shè)計(jì)與計(jì)算，也可以用于對其他計(jì)算方法的驗(yàn)算。

（二）鍋爐類型

按用途分：電站鍋爐：用于發(fā)電，參數(shù)高、容量大；工業(yè)鍋爐：用于工業(yè)生產(chǎn)和供熱，參數(shù)低、容量小。其中，又有蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。方式層燃爐室燃爐流化床爐旋風(fēng)爐燃料塊狀粉狀、霧狀、氣態(tài)固體顆粒固體顆粒

按鍋爐燃燒方式分：層燃爐、室燃爐、流化床爐、旋風(fēng)爐二、鍋爐的特性有哪些？

層燃爐：煤塊在爐排上燃燒，燃燒所需空氣從爐排低下送入,爐排在旋轉(zhuǎn)。旋風(fēng)爐：燃料和空氣在高溫旋風(fēng)筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，細(xì)小的燃料顆粒在其中懸浮燃燒，較大的顆粒被拋向筒壁液態(tài)渣膜上進(jìn)行燃燒。流化床爐：固體燃料在高速氣流作用下，在布風(fēng)板上的床料層上下翻滾，呈流化狀態(tài)燃燒。室燃爐：燃料以粉狀、霧狀或氣態(tài)隨空氣噴入爐膛，懸浮燃燒。二、鍋爐的特性有哪些？

二、鍋爐的特性有哪些？

按鍋爐蒸發(fā)受熱面中工質(zhì)流動方式分：

自然循環(huán)汽包鍋爐具有汽包，利用下降管和上升管（水冷壁）中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)。循環(huán)倍率(?)約為4～10，是亞臨界壓力以下鍋爐的主要形式。

強(qiáng)制循環(huán)汽包鍋爐具有汽包和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中工質(zhì)密度差和循環(huán)泵壓頭使工質(zhì)循環(huán)。循環(huán)倍率約為3～5，只能在臨界壓力以下應(yīng)用。泵汽包聯(lián)箱下降管受熱面

二、鍋爐的特性有哪些？

二、鍋爐的特性有哪些？直流鍋爐無汽包，給水靠給水泵壓頭一次通過各受熱面產(chǎn)生蒸汽，循環(huán)倍率約為1，可在高壓以上任何壓力下應(yīng)用低倍率循環(huán)鍋爐無汽包，具有汽水分離器和再循環(huán)泵，靠再循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)工質(zhì)再循環(huán),循環(huán)倍率約為1.2～2，多用于亞臨界壓力泵汽包聯(lián)箱下降管受熱面

二、鍋爐的特性有哪些？按鍋爐參數(shù)分：低壓（表壓≤2.4MPa）、中壓(表壓2.9~4.9MPa)、高壓(表壓7.84~10.8MPa)、超高壓(表壓11.8~14.7MPa)、亞臨界壓力(表壓15.7~19.6MPa)、超臨界壓力(超過臨界壓力22.1MPa)、超超臨界壓力鍋爐。22.1--15.7-19.611.8-14.77.84-10.82.94-4.9超臨界亞臨界超高壓高壓中壓自然循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)直流低倍率--2.45低壓

二、鍋爐的特性有哪些？按爐內(nèi)煙氣壓力分類負(fù)壓鍋爐微正壓鍋爐(2～3kPa)增壓鍋爐(大于300kPa)

小知識目前國內(nèi)已經(jīng)使用的火力發(fā)電機(jī)組為：

汽輪機(jī)：600MW,鍋爐：1950t/h,壓力：25.5MP

國外：汽輪機(jī)：1300MW,鍋爐：4300t/h臨界點(diǎn)：

水的臨界壓力和溫度:22.5MPa，378℃；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽轉(zhuǎn)化汽化潛熱等于零，不存在兩相區(qū)，即水變成蒸汽是連續(xù)的，并以單相形式進(jìn)行，就叫水的臨界點(diǎn)。

鍋爐蒸汽參數(shù)的沿革發(fā)展按蒸汽參數(shù)（壓力）分低壓鍋爐:1.3MP以下中壓鍋爐:2.5~3.9MP（20世紀(jì)20~40年代）高壓鍋爐:9~9.8MP（50年代）超高壓鍋爐:11.8~14.7MP（60年代）亞臨界鍋爐:15.7~19.6MP（70年代）超臨界鍋爐:23~25MP（70年代后）超超臨界壓力鍋爐：27.0MPa以上7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.4.2以年輻射總量為依據(jù)的簡易計(jì)算方法以太陽能年輻射總量為依據(jù)的計(jì)算公式，與上一個公式大致一樣：在本公式中，太陽能電池組件功率的單位是瓦（W）、用電器工作電壓單位是伏（V）；用電器工作電流單位是安培（A）；用電時間單位是小時（h）；蓄電池容量單位為安時（Ah）；年輻射總量單位是千焦/平方厘米（kJ/cm2）。K為輻射量修正數(shù)，單位是千焦/平方厘米?小時（kJ/cm2·h）。7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.4.3以年輻射總量和斜面修正系數(shù)為依據(jù)的簡易計(jì)算方法常用于獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的快速設(shè)計(jì)與計(jì)算，也可以用于對其他計(jì)算方法的驗(yàn)算，計(jì)算公式如下：7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算下圖為蓄電池放電深度與循環(huán)壽命曲線圖：

7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算蓄電池容量的簡單實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)公式：①根據(jù)總耗電量計(jì)算發(fā)電電流：②根據(jù)太陽能電池組件（方陣）的發(fā)電電流，用下列公式計(jì)算其總功率：

7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算③計(jì)算蓄電池容量：7.2.4.5以峰值日照時數(shù)和兩段陰雨天間隔天數(shù)為依據(jù)的計(jì)算方法1.系統(tǒng)蓄電池組容量的計(jì)算

7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算（4）太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)的計(jì)算方法。在這并聯(lián)計(jì)算公式中，納入了兩段連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)的數(shù)據(jù)，這是本方法與其他計(jì)算方法的不同之處，具體公式是：（5）太陽能電池方陣功率的計(jì)算：

7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算7.2.4.6光伏微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)容量的設(shè)計(jì)與計(jì)算

小型光伏微網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算光伏微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)容量的設(shè)計(jì)與計(jì)算，除了可以采用上面介紹的幾種方法外，還可以按照下面介紹的方法計(jì)算。1.光伏方陣發(fā)電量的計(jì)算光伏方陣年發(fā)電量計(jì)算公式為：

其中K1為太陽能電池長期運(yùn)行性能衰降修正系數(shù)，一般取0.8；K2為灰塵遮擋玻璃及溫度升高造成組件功率下降修正，一般取0.82；K3為線路損耗修正，一般取0.95；K4為逆變器效率，一般取0.85，也可根據(jù)逆變器生產(chǎn)商提供的技術(shù)參數(shù)確定；K5為光伏方陣朝向及傾斜角修正系數(shù)。7.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)與計(jì)算下表為太陽能電池組件朝向與傾斜角的修正系數(shù)，具體參數(shù)可參考下表進(jìn)行選擇。2.根據(jù)負(fù)