独立光伏发电站系统设计方案.docVIP

西安交通大学光伏发电 论文 学 院 电气工程学院 班 级 2118班 姓 名 田汉霖 学 号 3112312070 2013年1月10日 独立光伏发电系统设计 1.项目概况 1.1项目背景及意义 随着世界人口的增长和经济的发展，对于能源供应的需求量日益增加，目前主要是靠化石燃料来提供。然而，化石燃料的储量是有限的，全球石油可开采约45年，天然气大约61年，煤炭可开采约230年，铀大约71年。如果再考虑到现在世界石油消费量大约每年增长2％，这样每隔35年，消费量将增加一倍。所以化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机局面。而太阳能是取之不尽豹清洁无公害新能源，大力开发利用以太阳能为代表的可再生能源是保护人类生态环境，减少大气污染的有效措施。1，也是能源开发利用的一个新趋势。所以人们深切体会到在能源领域必须走可持续发展的道路。 本课题拟先设计一个独立系统，目标是个人生活使用。电器用品根据个人情况自行设定，需包含生活中常用电器设备（例如照明，冰箱，电视等等），计算负载功率，安装地点随意，但需要计算安装地的太阳能辐照值（具体辐照值可查阅资料，或者根据下面给出的辐照值计算），蓄电池维持天数可选3~5天。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 本系统安装该地点选为西安某地，当地纬度：北纬34°18′东经108°56′海拔396.9 米。西安地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季稍冷少雨。气候温和，四季分明，雨量适中，市区年平均温度13.3C，最冷月1月平均气温-0.9C，最热月7月平均气温26.4C，全年无霜期232天，降水量偏少，主要集中在夏季。年平均气温13．0～13．4℃，最冷1月份平均气温－0．4～0．9℃，最热7月份平均气温25～26．6℃，年极端最低气温－20．6℃(西安1995年1月11日)，年极端最高气温43．4℃(长安1966年6月19日)。年降水量558～750毫米，由北向南递增。7、9月份为两个明显降水高峰。年日照时数1983～2267小时，年最多风向为东北风(西安)。年内主要气象灾害有干旱、雨涝、冰雹、大风、干热风和低温冻害。 2.2太阳能光伏发电系统原理 太阳能光伏发电是一种新型的发电方式, 基本原理是光生伏特效应原理, 也就是当太阳光照射在某些特殊材料上, 会引起材料中电子的移动, 形成电势差, 从而由太阳光能直接转换为电能。这其中的特殊材料也就是光伏发电的的最基本元件被称为太阳电池半导体, 即太阳能电池(片), 它包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。光伏发电系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、控制器等几大部分组成, 由这些电子元器件构成的系统, 安装维护简便, 运行稳定可靠。白天太阳能电池组件将太阳辐射出的光线转变为电能, 储存在蓄电池里, 在夜间或需要时, 从蓄电池里将电能释放出来, 用于照明和其他用途。太阳能电池组件是发电设备, 蓄电池是储能设备, 控制器、逆变器是充放电控制保护和直交流变换设备。 2.3太阳能光伏发电主要部件 独立光伏发电系统主要用于偏远地区供电，路灯、交通标志、海面浮标、山区设施等独立系统供电，需要储能装置，其主要结构如图2-1所示。 (1) 光伏组件： 电池板是发电系统中的核心部分，也是发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。　　(2)控制器： 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项 (4)蓄电池： 一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将电池所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来保证了整个系统工作的连续性和稳定性 (5)逆变器： 在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能。.系统设计 3.1用户负载信息 根据设计要求，得负载参数如下表3-1 表3-1 负载情况统计表 名称 个数 功率/台 日平均使用时间/h 耗电量/Wh 节能电灯 5 18W 5 450 电视 1 120W 3 360 洗衣机 1 400W 1 400 电冰箱 1 600W 2 1200 考虑到冰箱不是一直工作在制冷状态，区日平均使用时间为2小时