包元元-家用独立光伏发电系统的优化设计.docVIP

PAGE PAGE 1 目录 TOC \o 1-3 \h \u 29255 目录 1 14702 摘要 1 27542 引言 2 502 1设计课题 3 11580 2系统设计与计算 4 16744 2.1负载计算 4 24413 2.2.倾斜角计算 4 24766 2.3蓄电池计算 6 19151 2.4光伏组件计算 8 565 2.5控制器选型 9 31399 3仿真结果分析 10 30482 3.1全年损耗分析 10 19322 3.2全年产能分析 12 16501 3.3系统能量利用率及用户需求满足率 13 23904 3.4方阵日均输入/输出能量 14 23487 4结语 15 18222 5参考文献 15 摘要 随着世界性的能源短缺问题的日益严重，开发和利用新能源是一种必然的趋势，而太阳能就是其中最好的能源之一，本文通过对太阳能组件工作的原理的学习和认识，针对小型用户用电需求，根据沈阳的经度、纬度、气象、环境状况及用户负荷状况，运用太阳能光伏发电知识设计了一种家用独立光伏发电系统，运用PVsyst软件对系统的电池板倾角、光伏方阵、蓄电池、控制器、逆变器等组件进行了优化设计和选择。最后用PVsyst软件对设计的系统进行模拟仿真。 关键词：PVsyst仿真、组件优化设计、独立系统 引言 随着世界人口的持续增长和经济的不断发展，有限的化石能源的消耗量逐渐增大，由此导致世界能源危机日益加剧。光伏发电技术可直接将太阳光转换成电能,没有任何污染,有助于解决全球变暖的问题和我国的能源安全问题。户用光伏发电系统又叫离网型光伏发电系统，主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。具有功率小、安装方便、维护简单等特点。近年来,我国在太阳能光伏发电领域出现了日新月异的变化,光伏企业犹如雨后春笋般地呈现.通过”送电到乡”等工程,光伏系统已经解决了许多边远地区人口的供电问题。随着传统化石能源的枯竭,太阳能光伏发电这一清洁、可再生的新型发电方式成为能源结构中重要的替代能源太阳能光伏建筑一体化（BuildingIntegrated Photovoltaic,BIPV）是应用太阳能发电的一种新形式，简单的讲就是将太阳能发电系统和建筑的围护结构外表面如建筑幕墙、屋顶等有机的结合成一个整体结构，不但具有围护结构的功能，同时又产生电能供本建筑及周围用电负载使用。还可通过建筑物输电线路并网发电，向电网提供电能。太阳能光伏方阵与建筑的结合由于不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而备受关注本设计为太阳能发电在小型建筑中的简单应用，利用PVsyst5.11软件对其进行仿真设计 。根据太阳能的特点和实际应用的需要，我国政府一直把研究太阳能技术列入国家技术攻关计划，大大推广了我国太阳能产业的发展。 1设计课题 本次要求为一个独立的单晶硅光伏发电系统来供给处于沈阳一个基本的家庭用电： 数量 功率 使用时间 荧光灯 8 18w/盏 5h/天 电视机，电脑 2 120w/个 3h/天 洗衣机 1 600wh/天 电冰箱 1 1000wh/天 表1 设计用户地区位于沈阳，查询资料知：经度：123.26°，纬度：41.46°，平均峰值日照时数：4.6012，气象参数：PVsyst软件自带。设计中选取蓄电池的最大连续供电天数为4天 。 图1 2系统设计与计算 2.1负载计算 图2 2.2.倾斜角计算 设计以全年辐射量均衡冬半年最大为依据，在默认方位角为0°条件下，通过软件模拟得到最佳光伏板倾角为54°（在此角度上夏半年的辐射量要大于冬半年）。倾斜面上平均日辐射量为3.93kWh/m2,计算得到的倾斜面上的峰值日照小时数为3.93h。 图3 图4 54度倾角上的月均日辐射量如下： 图5 2.3蓄电池计算 12V：是对于灯和电视使用的小型系统，用电器最大功率低于300W，对应电流为25A，逆变器小于1KW。24V：是对于小型电器和冰箱使用或电缆超过10m的中型系统，用电器最大功率低于1000W，对应电流为42A，逆变器小于5KW。 48V：是对特殊工业和农业使用的小型系统，最大功率低于3000W，对应电流为62A，逆变器小于15KW。 蓄电池组容量Bc计算公式为: C=S×L×K÷DOD÷ 式中，C－蓄电池容量, S－蓄电池供电支持的天数（一般取2.5～5.0d）, L－负载平均每天用电量, DOD－蓄电池放电深度（一般取0.6）, ηout -从蓄电池到负荷的效率:ηout = Fo×Fi, Fo－交流配电电路效率（一般取0.95）,Fi－逆变器效率（一般取0.9）,K－蓄电池放电容量修正系数（