并网型光伏系统设计.doc

光伏系统设计与施工 实训报告 课 题 并网型光伏系统设计 姓 名 。。。。。 班 级 。。。 指导教师 。。。 实训时间 第15周 【引 言】 21世纪人类的文明正面临环境污染、能源短缺等诸多问题。近年来，由于煤炭、石油等化石能源的使用，产生了大量二氧化碳、二氧化硫，出现了温室效应、酸雨等问题，使地球环境受到严重破坏，直接威胁到人类自身的生存与安全。随着经济的发展、人口的增加，对能源的需求不断增加，对化石能源的开采与使用也就越来越多，导致化石能源短缺、环境遭受污染和破坏。因此，解决经济发展、能源需求与环境污染是摆在人类面前的迫切问题，然而利用新的、可再生能源可以解决这些问题。而取之不尽、用之不竭、廉价无污染的太阳能辐射能将成为未来最重要的可再生能源。 【实训目的】 1.理解和认清当时的能源危机及光伏行业的形势 2.了解太阳能光伏发电系统的组成和原理 3.了解太阳能光伏发电系统各组件的性能参数并掌握如何计算 4.了解施工的细则 【系统设计要求】 太阳能光伏发电需要综合考虑各种因素，只有掌握了准确的资料后，才能确定电池板的安装方式、最低功率、规格（太阳能电池板每天的有效发电量必须太于负载的用电量）及蓄电池的容量、性能及控制方式。使产品达到最佳性价比。如果对相关因素的估算失误，就会直接影响到独立光伏发电系统性能和造价。 （1）现场的地理位置 包括：地点、纬度、经度、海拔等。这里以南昌为依据。 （2）安装地点的气象条件 包括：逐月太阳能总辐射量，直接辐射量（或日照百分比），年平均气温，最长连续阴雨天数，最大风速及冰雹、降雪等特殊气象情况。 （3）最大负载量 包括：负载每天工作时间及平均耗电量，连续阴雨天需工作的时间。 （4）负载用电特性 由于太阳能电池阵列输出的电流是直流，如果负载是交流的话，需要经过逆变器的转换，才能正常工作，这样太阳能最终供给负载的能量损耗就增大，从而所需太阳能电池就会增大，导致太阳能供电系统造价增大。 （5）交流负载对电源的要求 交流负载除了需要更大的太阳能电池板外，对逆变器的要求也会因负载的不同而不同。一般来讲纯电阻性质的负载例如电热丝，对逆变器要求不高，可用普通的修正波逆变器。而电视、电动机对电源要求相对要高，需要的逆变器功率及输出特性都要高，需用大功率的正弦波的逆变器，才能保证负载能正常工作，不受干扰。负载要求不同，造价也不同。 【系统结构】 1光伏电池组件 基本材料为P型单晶硅，厚度为0.3—0.5mm左右。上表面为N+型区，构成一个PN＋结。顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。上下电极分别与N＋区和P区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。 当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽度的光子在N+区，PN＋结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。光生电子留于N＋区，光生空穴留于P区，在PN＋结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压，此为光生伏打效应。当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N＋区，负载中就有功率输出。 本系统的负载总功率为1000W，日平均工作时间为10h,所有负载同时工作的系数为0.3，系统工作电压48v，日耗电量为208Ah，日照峰值时数3.5h，选定125W的太阳能电池组件，其主要参数：峰值功率125W、峰值工作电压34.2V、峰值工作电流3.65A；（查表可知充电效率系数为0.9，组件损耗系数为0.9，逆变器效率系数为0.8） 电池组件的并联数=负载日平均用电量（Ah）/（组件日平均发电量*充电效率系数*组件损耗系数*逆变器效率系数）=208Ah/（3.5*3.65*0.9*0.9*0.8）=26（块） 电池组件串联数=（系统工作电压*系数1.43）/组件峰值工作电压=(48*1.43）/34.2=2块。 2 蓄电池 本系统选用的是2V1200W的铅酸蓄电池，该蓄电池最大放电深度为0.6、放电率修正系数为0.85、低温修正系数为0.7，连续阴雨天数为10天，可以算出系统需要蓄电池的容量为4200Ah，所以蓄电池的并联数为4块，蓄电池的串联数为24块，所以，该系统所需要的蓄电池为96块。 3 逆变器 典型的DC/AC逆变器其主要由两大部分构成：（1）半导体功率集成器件，（2）逆变电路。 大功率半导体开关器件的发展是逆变器快速发展的基础，从普通晶闸管（SCR，俗称可控硅）到可关断晶体管（GTO）和大功率晶体管（GTR）已经是一个飞跃，但是功率场效应晶体管（VMOSFET），绝缘门极晶体管（IGBT）等新型器件增加了逆变器元器件的选择范围，而更为新型的静电感应晶体