5kWp光伏太阳能离网发电系统
设
计
方
案
目录
一、光伏太阳能离网发电系统简介 (2)
二、项目地参数 (2)
三、相关规范和标准 (5)
四、系统组成与原理 (6)
五、设计过程 (8)
1、方案简介 (8)
2、用户信息 (8)
3、蓄电池设计选型 (8)
4、组件设计选型 (12)
5、离网逆变器设计选型 (16)
6、控制器设计选型 (18)
7、交直流断路器 (21)
8、电缆设计选型 (23)
9、方阵支架 (23)
10、配电室设计 (23)
11、接地及防雷 (23)
12、数据采集检测系统 (24)
六、仿真软件模拟设计 (25)
七、设备配置清单及详细参数 (31)
八、系统建设及施工 (31)
九、系统安装及调试 (32)
十、工程预算投资分析报告 (36)
十二、运行及维护注意事项 (38)
十三、设计图纸 (41)
5kWp光伏太阳能离网发电系统配置方案
一、光伏太阳能离网发电系统简介
独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。它的主要特点就是集中供电，如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能，当然这是在该村庄地理位置较偏远，无法直接利用电力公司电能的情况下，所能用到的方法。用这种方式供电便于统一管理和维护。而户用系统是采用分散供电的方式提供电能，如果要在该村庄安装户用光伏系统，这样每一户都得需这么一套光伏系统，它比起独立光伏电站来，所需的元器件规格要小，控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小，但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的。
太阳能光伏建筑一体化（Building Integrated 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，同时又能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离网发电，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。
二、项目地参数
图片来自Google地球
1、项目地点：江苏省泰州市XX区XX镇；
2、经度：120°12’ ，纬度：32°23’；
3、平均海拔高度：7m；
4、温度
Monthly Averaged Earth Skin Temperature (° C)
Lat 32.5 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Annual Lon
119.9 Average 10-year
Average
0.56 3.24 7.99 14.319.423.626.225.721.8 15.3 8.4 1.8914.1
5、湿度
Monthly Averaged Relative Humidity (%)
Lat 32.5 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Annual Lon
119.9 Average 10-year
Average
74.7 73.6 75.5 77.780.582.784 81.678.7 74.5 72.9 75.577.6583
6、辐照度
Monthly Averaged Radiation Incident On An Equator-Pointed Tilted Surface / RETScreen
Method (kWh/m2/day)
Lat 32.5 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Annual Lon
119.9 Average SSE
HRZ 2.69 3.07 3.62 4.78 5.32 4.98 5.01 5.09 3.87 3.53 3.11 2.68 3.98 K 0.48 0.45 0.42 0.470.480.430.440.480.42 0.47 0.52 0.520.47 Erbs
DIF 1.06 1.47 1.83 2.16 2.37 2.45 2.41 2.23 1.95 1.59 1.11 0.97 1.8 RET
DNR 3.52 3.09 2.84 3.62 4.14 3.44 3.59 4.19 2.86 3.52 4.1 3.97 3.58 Tilt
0 2.64 3.04 3.58 4.67 5.29 4.95 4.99 5.07 3.81 3.5 3.04 2.64 3.94
Tilt
17 3.29 3.49 3.85 4.8 5.22 4.81 4.88 5.11 4.01 3.96 3.77 3.42 4.22
Tilt
32 3.69 3.71 3.89 4.68 4.9 4.46 4.55 4.89 4 4.15 4.2 3.9 4.26
Tilt
37 3.76 3.72 3.85 4.57 4.72 4.34 4.37 4.74 3.94 4.15 4.27 3.99 4.20
Tilt
47 3.89 3.74 3.76 4.35 4.36 3.92 4.02 4.45 3.81 4.15 4.41 4.18 4.09
Tilt
90 3.29 2.86 2.53 2.45 2.18 1.94 2.01 2.38 2.41 3.06 3.67 3.66 2.7
OPT 3.91 3.75 3.9 4.8 5.3 4.95 4.99 5.14 4.03 4.18 4.42 4.23 4.47 OPT
ANG 53 42 29 16 4 0 2 11 23 39 52 57 27.2
7、风速
Monthly Averaged Wind Speed At 10 m Above The Surface Of The Earth For Terrain Similar
To Airports (m/s)
Lat 32.5
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Annual
Lon 119.9 Average 10-year
Average
3.75 3.78 3.5 3.35 3 2.9 3.02 2.98 2.91 2.88 3.21 3.46 3.22
8、负载参数
用户平均日用电量如下表所列清单：
家用电器功耗表
序号电器名称
功率/W
电器
数量
平均使用
时间
/h/day
耗电量/Wh/day 备注Min/
W
Max/W
日电量
MinWh
日电量
MaxWh
1
灯
具日光灯 40 60 4 2 320 480
2 节能灯 5 50 4 2 40 400 3LED灯 5 20 4 4 80 320 4 1.5匹空调 1200
1400 2 2 4800 5600 5 水空调 1000
1200
1 2 2000 2400 6 小型洗衣机 100
200 1 1 100 200
7
电
视
机液晶 25
100
2 4 200 800
8 纯平 11
100
1 4 44 400
9 模拟接线盒 10 15 2 4 80 120
10 卫星接收器 15 20 1 4 60 80
11 笔记本电脑 20 50 1 4 80 200
12 微风扇 5
20
2
440160
13
电
热
器电热水壶 800 1500 1 0.5 400 750
14 吹风机 600
1000 1 0.3 180 300
15 电热毯 60 100 2 6 720 1200
16 电饭煲 500 900 1 1 500 900
17 微波炉750
1100
1
0.3 225300
18 冰箱交流 100
150
1 24 2400 3600
电器总功率： 8210 18420
同时使用率为0.6：4926 11052
三、相关规范和标准
光伏离网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准：
GB/T 18479-2001《地面用光伏(PV)发电系统导则》
GB/T 20046-2006《光伏(PV)系统电网接口特性》
GB2297-89《太阳光伏能源系统术语》
GB/T 18210-2000 《晶体硅光伏方阵I－V特性的现场测量》
GB/T 20514-2006 《光伏系统功率调节器效率测量程序》
GB/T 20513-2006 《光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则》
GBT 18911- 2002 IEC 61646：1999 《地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型》
GBT 20047.1 2006 《光伏(PV)组件安全鉴定+第一部分结构要求》
GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》
GB4064-1984《电气设备安全设计导则》
GB/T 14549-1993 《电能质量公用电网谐波》
DL5027-1993《电力设备典型消防规程》
EN50178 《用于电力安装的电气设备》
《中华人民共和国消防法》
《电力监管条例》(国务院令〔2005〕第432号)
《中华人民共和国电力法》
《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知
关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见（财建[2009]128号）
四、系统组成与原理
1、光伏太阳能离网发电系统主要包括：太阳能电池板（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户（即照明负载）等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。
（1）太阳能电池板：
太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或
推动负载工作。太阳能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）太阳能控制器：
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；
（3）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太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
（4）离网逆变器：
在很多场合，都需要提供 220V AC、110V AC 的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC、110VDC、220VDC。为能向220V AC 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（注意，不是简单的降压）。
2、光伏太阳能离网发电系统主要组成如下：
（1）光伏电池组件及其支架；
（2）太阳能控制器
（3）蓄电池（组）
（4）离网逆变器；
（5）系统的通讯监控装置；
（6）系统的防雷及接地装置；
（7）土建、配电房等基础设施；
（8）系统的连接电缆及防护材料。
3、下图为离网系统原理示意图：
系统方框图
离网系统示意图
五、设计过程
1、方案简介
本太阳能离网发电系统因考虑全年平均用电量，将系统设计成全年发电量均衡，以此设计组件阵列倾角等参数。
本太阳能离网发电系统将采用分布式离网的设计方案，该5kWp的离网发电系统，通过控制器将电能储存到蓄电池，再连接到离网逆变器，并通过逆变器将直流电转化成交流电供应交流负载使用。
另外，系统可选择配置1套监控装置，可采用RS232/RS485或Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测离网发电系统的运行参数和工作状态。
2、用户信息
（1）要求连续使用阴雨天数：1天；
（2）负载类型：220Vac负载；
（3）日用电量：
根据家用电器功耗表统计，用户电器全额总功率为8210W，日均用电量为18420Wh，按照60%的同时使用率计算，得出电器总功率为4926W，日均用电量
为11052Wh。
日均负荷平均耗电量时，增加5%的预期负荷留量，所以日均耗电总量为：11052Wh×1.05≈11.6kWh。
3、蓄电池设计选型
蓄电池容量计算是根据系统日用电量、自给天数、逆变器效率以及蓄电池放电深度决定。蓄电池的容量选择是家用太阳能光伏系统的关键问题之一，是本系统中维护成本最高的，所以合理选择蓄电池容量是非常重要的。
平均放电率计算公式一：
加权平均负载工作时间=Σ（负载功率×工作时间）/Σ负载功率
=11052Wh/4926W=2.43h
平均放电率（小时）=（自给天数×负载工作时间）/最大放电深度
=（2×2.43h）/0.8=6.08h
蓄电池容量计算公式一：
CAP=(DL)/(DOD×ηout×V) =（2×11.6kWh）/（0.8×0.9×110V）≈292.93Ah ——CAP：电池容量，Ah；
D：存电可用天数；
L：最大平均日用电量，kWh；
DOD：蓄电池放电深度；
ηout：从许能系统到负载见的总效率；
V：系统电压，V；
计算中，逆变器日均效率取0.92，蓄电池充电控制器效率取0.98。
所以，ηout=逆变器日均效率×蓄电池充电控制器效率=0.92×0.98=0.9。
蓄电池容量计算公式二：
蓄电池容量=（日均耗电量×自给天数）/（蓄电池放电深度×逆变器效率×系统电压）
=（11.6kWh×2）/（0.8×0.85×110V）≈310Ah
——蓄电池放电深度：取0.8；
逆变器效率：取0.85；
系统电压：110V；
自给天数=连续阴雨天数+1=1+1=2；
蓄电池容量计算公式三：
CAP=（Q L×D）/（V×η1×η2×η3×η4）
=（11.6kWh×2）/（110V×0.8×0.85×0.98×0.9）≈352Ah ——Q L：日均耗电量，Ah；
D：连续阴雨天数，2天；
V：系统电压，V；
η1：蓄电池放电深度，0.8；
η2：逆变效率，0.85；
η3：输出线损，0.98；
η4：蓄电池放电效率，0.9；
蓄电池容量计算公式四：
蓄电池容量C=（P×t×D）/（V×K×η2）
=（11.6kWh×2）/（110V×0.7×0.85）≈354Ah ——C：蓄电池组的容量，Ah；
P：负载的功率，W；
t：负载每天的用电小时数，h；
D：连续阴雨天数（一般为2～3天），取值2天。
V：蓄电池组的额定电压，V；
K：蓄电池的放电系数，考虑蓄电池效率、放电深度、环境温度、影响因
素而定，一般取值为0.4～0.7。该值的大小也应该根据系统成本和用户的
具体情况综合考虑；
η2：逆变器的效率，取值0.85；
蓄电池容量计算公式五：
蓄电池容量Bc=（A×Q L×N L×To）/（Cc×V）
=（1.4×11.6kWh×2×1）/（110V×0.8）≈369Ah
——A：为安全系数，根据情况在1.2-1.4之间选取，取1.4；
Q L：为负载的日平均耗电量，kWh；
V：系统电压，V；
N L：为该地区最长连续阴雨天数，取2天；
To：为温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；
Cc：蓄电池放电深度，取0.8；
本系统中可以选用双登集团的GFMJ-350型号的2V350Ah胶体电池，采用55串1并共55块，合计110V350Ah。
蓄电池具体参数如下：
产品规格及主要参数一览表：
产品内阻、电导、短路电流、包装运输数据一览表：
4、组件设计选型
（1）倾角及方位角设计计算
光伏组件水平倾角的设计主要取决于光伏发电系统所处纬度和对一年四季发电量分配的要求。
1）对于一年四季发电量要求基本均衡的情况，可以按以下方式选择组件倾角：纬度0~25° 倾角等于纬度
纬度26~40° 倾角等于纬度加5~10°
纬度41~55° 倾角等于纬度加10~15°
纬度 >55° 倾角等于纬度加15~20°
2）在我国大部分地区通常可以采用所在纬度加7°的组件水平倾角。
对于要求冬季发电量较多情况，可采用所在纬度加11°的组件水平倾角。
对于要求夏季发电量较多情况，可采用所在纬度减11°的组件水平倾角。
本离网发电系统位于北纬32°，考虑采用一年四季均衡发电模式，故组件倾角暂设为32°+5°=37°。
（2）阵列间距设计计算
光伏方阵前后两排间距或与前方遮挡物之间的间距设计：
光伏方阵前后间距或与前方遮挡物之间的间距如果不合理设计，则会影响光伏系统的发电量，尤其在冬季。
光伏方阵前后间距或与前方遮挡物之间的间距的设计与光伏系统所在纬度、前排方阵或遮挡物高度有关。
计算公式为：
D=0.707H/tan〔arc sin(0.648cosΦ—0.399sinΦ) 〕
——D：前后间距；
Φ：光伏系统所处纬度(北半球为正，南半球为负)；
H：为后排光伏组件底边至前排遮挡物上边的垂直高度；
假设项目所出地理位置约为Φ=32°，则
D=0.707H/tan〔arc sin(0.648cos32°—0.399sinΦ32°) 〕
=0.707H/tan〔arc sin(0.648×0.848—0.399×0.529) 〕
=0.707H/tan〔arc sin(0.549—0.211)= 0.707H/tan〔arc sin0.338〕
=0.707H/tan18.6°=0.707H/0.336=2.1H
本离网发电系统为屋顶平铺设计，此项暂不需要考虑。
（3）组件容量计算
组件输出电流计算公式一：
组件阵列输出电流I=Q/（V×η1×η2×h）
=11.6kWh/（110V×0.95×0.9×4.2h）≈29.4A ——Q：日均负载耗电量，kWh；
V：系统电压，110V；
η1：组件输出线损，0.95；
η2：蓄电池放电效率，0.9；
h：平均日照时数，h；
组件输出电流计算公式二：
组件阵列输出峰值电流Ip=L/（ηbat×DF×V×ηout×h）
=11.6kWh/（0.85×0.9×110V×0.9×4.2）
≈36.5A
——L：日均负载耗电量，kWh；
V：系统电压，110V；
ηbat：蓄电池的电量效率，0.85；
ηout：从蓄电池到负载的总效率，0.9；
DF：灰尘系数，0.9；
h：平均日照时数，h；
组件输出电流计算公式三：
组件阵列输出电流I：I min 最小电流I min=Q/（Ht×η3×η4） =（11.6kWh/110V）/（4.2h×0.9×0.9）≈31A 最大电流I max= Q/（Ht min×η3×η4） =（11.6kWh/110V）/（3.72h×0.9×0.9）≈35A ——Q：日均负载耗电量，Ah； Ht：各月份太阳辐射平均值，kWh/m2/d； Ht min：各月份太阳辐射最小值，kWh/m2/d； η3：是从方阵到蓄电池充电回路的效率，取0.9； η4：是从蓄电池到负载放电回路的效率，去0.9； 由此电流值推算，组件应该4并联，即为：7.89A×4=32A； 组件容量计算公式一： 组件容量=（日均耗电量×安全系数）/峰值日照时间 =（11.6kWh×1.78）/4.2h≈4.92kW ——电池板裕量：10~20% 取0.1 蓄电池充放电效率：取0.9 温度损失因子：取0.9 尘埃损失因子：取0.9 逆变器效率：取0.85 安全系数=（1+组件裕量）/（蓄电池充放电效率×温度损失因子× 灰尘遮蔽损失因子×逆变器效率） =（1+0.1）/（0.9×0.9×0.9×0.85）=1.78 组件容量计算公式二： 组件容量P =A×[ k×Im×(V b + V d )] =4×1.15×7.98A×（129.25V+3.5V）≈4.87kW ——A：组件并联数； k：为安全系数，取1.15； V b：为蓄电池充电电压，2.35V×55=129.25V； V d：为防反充二极管及线路等压降，取3.5V。 根据以上计算公式，暂设计选择光伏组件容量为：5kW，电流值范围为：29~35A； （4）组件选型及参数 组件暂考虑选用江阴浚鑫科技股份有限公司的60片多晶250Wp组件，具体 参数资料如下： 1）组件外形图及曲线图： 2）组件电性能参数： STC电性能参数 型号JT250PLe 组件功率范围（Wp）Pm≥250 最大功率Pm（W）250 最大工作电压Vm（V）31.4 最大工作电流Im（A）7.98 开路电压V oc（V）37.6 短路电流Isc（A）8.75 组件效率（%）15.5 最大系统电压（VDC）1000 最大熔断电流（A）15 功率温度系数（%/℃）-0.43开路电压温度系数（%/℃）-0.32 短路电流温度系数（%/℃）+0.05标称电池温度（℃）45±2 最大负载（Pa）5400（112.78lbf/ft2） NOCT电性能参数 型号JT250PLe 最大功率Pm（W）184 最大工作电压Vm（V）28.4 最大工作电流Im（A） 6.48 开路电压V oc（V）34.5 短路电流Isc（A）7.12 极限参数 绝缘电压（V）3000 工作温度（℃）-40~+85 储存温度（℃）-40~+85 其他参数 线缆4mm2，1000mm，TUV认证接线端子型号MC4接头电池片数60片多晶电池片（6×10） 电池片尺寸（mm）156×156 组件尺寸（mm）1638×982×40 组件重量（kg）19.5边框排水孔数量（个）10 标称电池工作温度测试环境：800W/m2光强，20℃，AM1.5，风速1m/s。（5）组件串并联设计 总组件数=光伏组件阵列容量/每个组件的最大容量 =5kW/250W=20 串联数=系统电压/组件电压 =110V/31.4V≈3.5 并联数=日均负载/（库伦效率×组件日输出×衰减因子） =（11.6kWh/220V）/[0.9×（250W×4.2h/31.4V）×0.9] ≈52.73Ah/27.9Ah≈1.89 串并联根据系统电压电流计算，以及参考使用离网逆变器型号。目前暂考虑5kWp组件为20块250Wp的组件为5串4并连接，系统开路电压为：188V；短路电流为：35A；工作电压为：157V，工作电流为：32A； 但由于组件实际工作温度的升高（60℃）将导致实际最大功率点工作电压的下降，下降系数为-0.43%/℃（-23.6V）；同时，辐照度在较低情况下（200W/ m2 以下），工作电压也随之下降，通常将为：92%左右（-12.56V）；另外，加上线路及电器连接之间的电压降（-0.7V），实际工作电压会较接近蓄电池所需的充电电压，约为130~140V，充电电流为32A左右（小于恒压充电方式限流值：2.5I10），为蓄电池较理想的恒压充电方式。 （6）校核计算 1）蓄电池与组件方阵设计的校核 蓄电池日放电深度＝日均负载/蓄电池组总容量 =（11.6kWh/110V）/350Ah≈0.3013＜0.8（DOD）因此蓄电池不会过放电； 2）组件方阵对蓄电池组的最大充电率 最大充电率＝蓄电池组总容量/组件阵列的峰值电流=（并联蓄电池数×蓄 电池容量）/（并联组件数×组件峰值电流） =350Ah/（7.98A×4）≈11h＞5.83h（蓄电池最大充电电流为： 60A） 因此光伏组件方阵对蓄电池的充电不会损坏蓄电池； 5、离网逆变器设计选型 对于家用太阳能光伏电源系统，必须要有交流电力输出，需要在系统中加入交流逆变器，逆变器主功能是将直流电转化为50Hz交流电。离网逆变器的输出波形畸变、频率误差等应满足相应技术要求。此外，必须具有短路、过压、欠压保护等功能。 逆变器容量计算公式一： 逆变器容量=安全系数×（感性负载电流启动倍数×感性负载最大功率+电阻 性负载功率） =1.2×（2×1400W+3526W）≈7.6kW ——安全系数：1.2~1.5 取1.2； 节能灯、洗衣机为感性负载，启动电流2~5倍，这里取2； 逆变器容量计算公式二： 逆变器容量=负载总功率/0.8=4926W/0.8=6158W 本系统选用合肥尚源SYN110 7.5K型离网逆变器，具体技术参数如下：型号SYN1107.5K 额定容量( KV A ) 7.5 直流输入 额定电压( VDC ) 110 欠压点( VDC ) 90 过压点( VDC ) 150 额定电流( A ) 79.3 市电输入 输入电压允许范围( VAC ) 220±15% 输入频率( HZ ) 50 切换时间( ms ) ≤4 输入电流允许范围( A ) 34 切换方式( 选配 ) 没有切换，不分优先级；静态切换，市 电优先；静态切换，逆变优先 交流输出 输出额定功率( KV A ) 7.5 额定功率（kW） 6.0 额定电压( Vac ) 220±3% 额定电流（A） 34 额定频率( Hz ) 50±0.5Hz 输出波形 正弦波 过载能力 150% 10s 波形失真率( THD ) ≤4%( 线性负载 ) 动态响应( 0～100% ) 5% ，20ms(负载0←→100%） 功率因素 0.8 峰值效率 90% 峰值系数( CF ) 3:1 环境 噪音( dB、1米 ) ≤50 使用环境温度( ℃ )‐20～+50 使用环境湿度 0～90%( 不结露 ) 使用海拔( m ) ≤4000( >1000米，降额使用 ) 常规数据 保护方式直流输入欠压、直流输入过压、输入反接、输出过载、输出短路 通讯接口RS232/485 防护等级IP20 参考尺寸( 深×宽×高，单位mm )550×300×500 参考重量( kg ) 128 6、控制器设计选型 控制器作为光伏发电系统的重要组成部分，对蓄电池的充、放电进行合理的管理，直接影响蓄电池的使用寿命，也将影响整个系统的稳定性。控制器还需要具备以下功能：高压断开和恢复、低压警告和恢复、低压断开和恢复、防短路保护、防反充保护、温度补偿以及定时开关功能。 控制器电流计算公式一： 电流=组件容量/系统电压 =5kW/110V≈45.5A 控制器选定公式一： 蓄电池的输入电流=组件短路电流/保守率 =35A/0.85=41.18A 本系统控制器可以选用合肥尚源GS 50E型号108V，50A的控制器，具体参数如下表： 型号 GS 50E 额定电压（VDC） 108 额定电流（A） 50 充电最大电流（A） 50 最大光伏组件功率（KWp） 5.4 光伏阵列输入控制路数 2 每路光伏阵列最大电流（A） 25 最大开路电压（VDC） 100 空载电流(mA)<100 充电保护电压（VDC）127.8 ( 为出厂设定值，可设定 ) 欠压保护（断开）（VDC） 97 ( 为出厂设定值，可设定 ) 欠压保护（恢复）（VDC） 113( 为出厂设定值，可设定 ) 过压保护（切断）（VDC） 150( 为出厂设定值，可设定 ) 过压保护（恢复)（VDC）149( 为出厂设定值，可设定 ) 显示方式LCD（液晶屏显示） 显示内容蓄电池电压、负载电流、充电电流 工作温湿度范围‐10~+50℃/0~95%RH（无结露） 温度补偿（可选）选配 防雷装置（标配） 压敏电阻防雷 通信方式（标配）RS232 噪音( dB、1m ) ≤50 防护等级 IP20 电压降落(光伏阵列与蓄电池)(V)0.7 电压降落(蓄电池与负载)（V） 0.1 光伏发电工程 项 目 方 案 设 计 书 目录 一、概述 (4) 1.1项目概况 (4) 1.2编制依据 (4) 二、建设地址资源简述 (4) 2.1日照资源 (4) 2.2接入系统条件 (5) 三、总体方案设计 (6) 3.1光伏工艺部分 (6) 3.2太阳电池组件选型 (6) 3.3光伏阵列设计 (11) 3.4系统效率分析 (14) 四、电气部分 (15) 4.1概述 (15) 4.2系统方案设计选型 (15) 4.3电气主接线 (18) 4.4主要设备选型 (18) 4.5防雷及接地 (27) 4.6电气设备布置 (27) 4.7电缆敷设及电缆防火 (28) 五、工程案例........................................................................................... 错误!未定义书签。 六、系统配置以及报价 .......................................................................... 错误!未定义书签。 一、概述 1.1 项目概况 1)建设规模：光伏系统用来供给小区道路亮化用电及楼宇亮化用电。该系统设计使用最大负荷50KVA，为保证系统在连续阴雨天或其它太阳辐射不足情况下正常使用，系统接入市电作为辅助能源，提高系统的稳定性能。为减少系统因直流端电流过大造成的线路损耗，系统采用220V直流接入逆变输出三相380V/220V交流。针对固定式安装电池板，采用最佳倾角进行安装，石家庄地区最佳角度为46度（朝向正南），控制柜、逆变器及蓄电池储能系统均须安放于在室内。 1.2 编制依据 本初步设计说明书主要根据下列文件和资料进行编制的： 1)GB50054《低压配电设计规范》； 2)GB50057《建筑物防雷设计规范》； 3)GB31／T316—2004《城市环境照明规范》； 4)GBJl33—90《民用建筑照明设计标准》； 5)JGG／T16—921《民用建筑电气设计规范》； 6)GBJ１6—87《建筑设计防火规范》； 7)《中华人民共和国可再生能源法》； 8)国家发展改革委《可再生能源发电有关管理规定》； 二、建设地址资源简述 2.1日照资源 我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在917～2333kWh/㎡年之间。全国总面积2/3 以上地区年日照时数大于2000 小时。 我国的太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区： 一类地区: 全年日照时数达到3200～3300小时的地区，主要包括青藏高原、甘肃省北部、宁夏北部和新疆南部等地。 二类地区: 全年日照时数达到3000～3200小时的地区，主要包括河北省西北部、 5kWp光伏太阳能离网发电系统 设 计 方 案 目录 一、光伏太阳能离网发电系统简介 (2) 二、项目地参数 (2) 三、相关规范和标准 (5) 四、系统组成与原理 (6) 五、设计过程 (8) 1、方案简介 (8) 2、用户信息 (8) 3、蓄电池设计选型 (8) 4、组件设计选型 (12) 5、离网逆变器设计选型 (16) 6、控制器设计选型 (18) 7、交直流断路器 (21) 8、电缆设计选型 (23) 9、方阵支架 (23) 10、配电室设计 (23) 11、接地及防雷 (23) 12、数据采集检测系统 (24) 六、仿真软件模拟设计 (25) 七、设备配置清单及详细参数 (31) 八、系统建设及施工 (31) 九、系统安装及调试 (32) 十、工程预算投资分析报告 (36) 十二、运行及维护注意事项 (38) 十三、设计图纸 (41) 5kWp光伏太阳能离网发电系统配置方案 一、光伏太阳能离网发电系统简介 独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。它的主要特点就是集中供电，如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能，当然这是在该村庄地理位置较偏远，无法直接利用电力公司电能的情况下，所能用到的方法。用这种方式供电便于统一管理和维护。而户用系统是采用分散供电的方式提供电能，如果要在该村庄安装户用光伏系统，这样每一户都得需这么一套光伏系统，它比起独立光伏电站来，所需的元器件规格要小，控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小，但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的。 太阳能光伏建筑一体化（Building Integrated 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，同时又能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离网发电，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。 二、项目地参数 图片来自Google地球 1、项目地点：江苏省泰州市XX区XX镇； 2、经度：120°12’ ，纬度：32°23’； 3、平均海拔高度：7m； 独立光伏发电系统设计 目录 1引言 (1) 2 独立光伏发电系统工作原理 (1) 3 独立光伏发电系统的设计 (2) 3.1 系统容量的设计 (2) 3.2 太阳能电池组件及方阵的设计 (3) 3.2.1 光伏组件方阵设计需要考虑的问题 (3) 3.2.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角 (4) 3.2.3 一般设计方法 (4) 3.3 直流接线箱的选型 (5) 3.4 光伏控制器的选型 (7) 3.6 光伏逆变器的选型 (8) 结论 (9) 独立光伏发电系统设计 摘要 太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，发展太阳能光伏发电系统也具有很高的可行性，首先能缓解我国目前的能源问题以及日益严重的环境问题，还能解决边远地区居民用电难，成本高的问题。本论文将从小型独立系统的发电原理，系统设计原理，及其本身具有的优势结合其受众群体的所需考虑的各方面因素来设计适合家庭使用的小型系统。通过理论与实际市场调查相结合的方法设计适合全国各地人民使用的优惠且实用的系统。 关键词：小型；独立光伏发电；系统；优惠实用 1引言 当下，许多国家已把发展可再生能源作为未来实现可持续发展的重要方式，而中国也将以太阳能为代表的可再生能源作为未来低碳经济的重要组成部分。近年来，国家财政对太阳能产业的补贴力度逐年增强。独立光伏发电系统是指未与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统，其输出功率提供给本地负载(交流负载或直流负载)的发电系统。其主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所，如为公共电网难以覆盖的边远偏僻农村、海岛和牧区提供照明、看电视、听广播等基本生活用电，也可为通信中继站、气象站和边防哨所等特殊处所提供电源。 2 独立光伏发电系统工作原理 通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统。其主要结构由太阳能电池组件（或方阵）、蓄电池（组）、光伏控制器、逆变器（在有需要输出交流电的情况下使用）以及一些测试、监控、防护等附属设施构成。 太阳能电池方阵吸收太阳光并将其转化成电能后，在防反充二极管的控制下为蓄电池组充电。直流或交流负载通过开关与控制器连接。控制器负责保护蓄电池，防止出现过充或过放电状态，即在蓄电池达到一定的放电深度时，控制器将自动切断负载，当蓄电池达到过充电状态时，控制器将自动切断充电电路。有的控制器能够显示独立光伏发电系统的充放电状态，并能贮存必要的数据，甚至还具有遥测、遥信和遥控的功能。在交流光伏发电系统中，DC-AC逆变器将蓄电池组提供的直流电变成能满足交流负载需要的交流电。 离网光伏发电系统容量设计 一．任务目标 1.掌握容量设计的步骤和思路。 2.掌握光伏发电系统的容量设计方法。 3.了解光伏发电系统容量设计考虑的相关因素。 二．任务描述 光伏发电系统容量设计主要涉及蓄电池容量、蓄电池串并联数、光伏发电系统的发电量、光伏组件串并联数的计算。本实验报告主要以两种常见的计算方法为主。计算过程中需要注意不同容量单位之间的换算。 三．任务实施 1.容量设计的步骤及思路： 光伏发电系统容量设计的主要目的是计算出系统在全年内能够可靠工作所需的太阳能电池组件和蓄电池的数量。主要步骤: 2.蓄电池容量和蓄电池组的设计： （1）基本计算方法及步骤 ①将负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的连续阴雨天数得到初步的蓄电池容量。阴雨天数的选择可参照如下：一般负载，如太阳能路灯等，可根据经验或需要在3-7内选取，重要 的负载。如通信、导航、医院救治等，在7-15内选取。 ②蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。一般情况下，浅循环型蓄电池选用50%的放电深度，深循环型蓄电池选用75%的放电深度。 ③综合①②得电池容量的基本公式为 最大放电深度 连续阴雨天数 负载日平均用电量蓄电池容量?= 式中，电量的单位是h A ?，如果电量的单位是h W ?，先将h W ?折算为h A ?，折算关系如下： 系统工作电压 ） 负载日平均用电量（负载平均用电量h W ?= （2）相关因素的考虑 上 ①放电率对蓄电池容量的影响。 蓄电池的容量随着放电率的改变而改变，这样会对容量设计产生影响。计算光伏发电系统的实际平均放电率。 最大放电深度 连续阴雨天数 负载工作时间）平均放电率（?= h 负载工作功率 负载工作时间负载工作功率负载工作时间∑∑?= ②温度对蓄电池容量的影响。 蓄电池的实际容量会随着温度的变化而变化，当温度下降时，蓄电池的实际容量下降；温度升高时，蓄电池的实际容量略有升高。蓄电池的实际容量与温度的关系如图4-3所示曲线所示。 1概述 1.1设计依据 1.1.2设计范围 本工程光伏并网发电系统，一期工程规模10MW，本工程设计范围为（1）新建110KV升压站一座 （2）相关电器计算分析，提出有关电器设备参数要求 （3）相关系统继电保护、通信及调度自动化设计 2.电力系统概述 3..1.电气主接线 本期工程建设容量为20MWp，本期光伏电站接入110KV系统，光伏电站设110KV、35KV集电线路回，经一台升压变电站接入电站内110KV变电站，SVG容量为10Mvar 3.1.3.1 110KV升压站主接线设计 本期110KV升压站设计采用1台20MWa/110KV升压变压器，1回110KV出线。 3.1.3.2 光伏方阵接线设计 1概述；1.1设计依据；1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等：；1)《变电所总布置设计技术规程》（DL/T205；2)《35kV-110kV无人值班变电 所设计规程；3)《3kV～110kV高压配电装置设计规范》(；4)《35-110KV 变电站设计规范》(GB20；5)《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14； 6)《电力装置的继电保护和自动装置设计 1 概述 1.1设计依据 1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等： 1)《变电所总布置设计技术规程》（DL/T2056-1996）； 2)《35kV-110kV无人值班变电所设计规程》（DL/T5103-1999）； 3)《3kV～110kV高压配电装置设计规范》(GB20060-92)； 4)《35-110KV变电站设计规范》(GB20059-92)； 5)《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14285-93）； 6)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB20062-92）； 7)《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》； 8)《微机线路保护装置通用技术规程》(GB/T15145-94)； 9)《电测量仪表装置设计规程》(DJ9-87)； 10) 其它相关的国家规程、规范及法律法规。 太阳光伏系统设计方案 南京格瑞能源科技有限公司． 总体方案描述一 在能源供应方面必须走可持续发面对化石燃料的逐渐枯竭和人类生态环境的日益恶化， 展的道路，逐渐改变能源消费结构，大力开发利用以太阳能为代表的可再生能源，已逐步成为人们的共识。由于太阳能发电具有节能、环保，安装使用方便，一次投资，长期受益等特点，目前广泛应用在别墅群、旅游渡假村、草原牧区、偏远山村、高山海岛等。太阳太阳能阵列把光能转换为电能，210W单晶太阳电池组件组成太阳电池阵列，采用充电控制器作过充、灯控电池阵列通过防雷汇流箱后，进线通过防雷处理进入光伏控制器,交流电且和市电形成互2%）AC220V频率（50Hz±制进入蓄电池组，逆变器把蓄电池逆变为LED等照明灯使用。共462盏,补，通过AC220V交流配电柜输出配电和后级防雷保护处理后可分别安装在屋顶相应的朝南位120平方米左右，太阳能电池板总共需安装占地面积约（东经）置，电池板支架采用全铝结构，具体方案在图纸深化设计中体现。万泽大厦位于：E °48′光伏组件安装倾角确定为3258°′N（北纬）31°119发电系统包括太阳能电池板、组件支架、防雷汇流箱、蓄电池组，控制器，逆变器及配电箱其附件。系统介绍二 灯后地下车库照明负载总功率采用LED本系统的主要目的是给照明设备供 电， 灯管的LED462盏 12W车道、为5544W，车位共采用，220V，负载需要电压为交流11340，方阵支8小时。根据电量平衡原理，需要太阳电池方阵功率为：Wp负载每天工作㎡。系统设计列。太阳能电池方阵占地面积：9120架的倾角为32°，组件排列方式为6行。蓄电池，控制器，逆变器，以180Ah/DC220V2个阴雨能正常工作，蓄电池配置容量为：及输出控制柜安装在空置房内。 本图供示意参考系统核心配置2.1 名称型号参数备注 单晶210Wp/DC96V 太阳电池组件． 180Ah/DC220V 蓄电池 智能自动控制GESM60/220 控制器DC220V/60A 汇流箱汇流箱6进一出GEHL10-S6 带市DC220V/10KW 逆变器GEII10K/220 正弦波逆变器() 电互补太阳电池组件支架 负载用电（2.2 AC220V）数量工作时间用电功率项目名称总功率 某学校 512K分布式光伏发电系统设计方案2013年10月10日 项目编号：XXX 目录 1工程概述 (3) 1.1工程名称 (3) 1.2 地理简介 (3) 1.3 气象资料 (3) 2太阳能并网发电系统介绍 (4) 2.1 太阳能并网发电系统工作原理 (4) 2.2 主要组成设备介绍 (4) 3方案设计 (5) 3.1 设计依据 (5) 3.2 设计原则 (5) 3.3 系统选型设计 (6) 3.4 主要设备的选型说明 (6) 3.4.1电池组件 (6) 3.4.2 组件结构图 (7) 3.4.3 并网逆变器 (8) 3.4.4 并网逆变器规格 (9) 4发电量估算 (10) 5系统的社会效益 (10) 5.1社会效益(25年) (10) 6设备材料清单及造价一览表（此报价含税不含物流费用） (11) 7工程业绩表及典型工程 (11) 8合利欧斯优势 (16) 8.1 与保利协鑫（GCL）的合作 (16) 8.2 与河北**的的合作 (17) 1工程概述 1.1工程名称 河南**外国语学校512kW户用分布式光伏发电项目。 1.2 地理简介 郑州位于东经112°42'-114°13' ，北纬34°16'-34°58'，东西宽166公里，南北长75公里，总面积约为7446.2平方公里，其中市区面积约1010．3平方公里，山地面积约2377平方公里，水面面积约11.4平方公里。郑州市属北温带大陆性季风气候，冷暖适中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雨。郑州市冬季最长，夏季次之，春季较短。统计资料表明郑州市的平原和丘陵地区春季开始的时间大致在3月27日，终止于5月20日，历时55天；夏季开始于5月21日，终止于9月7日，历时110天；秋季开始于9月8日，终止于11月9日，历时63天；11月10日至次年的3月26日为冬季，长达137天。处于西部浅山丘陵区的荥阳、巩义、新密和登封四市，年平均气温在14～14.3℃之间。郑州年平均降雨量640.9毫米，无霜期220天，全年日照时间约2400小时。 1.3 气象资料 气象资料以NASA数据库中郑州气象数据为参考。 表1 气象资料表 10MW光伏电站设计方案 10兆瓦的太阳能并网发电系统，推荐采用分块发电、集中并网方案，将系统分成10个1兆瓦的光伏并网发电单元，分别经过0.4KV/35KV变压配电装置并入电网，最终实现将整个光伏并网系统接入35KV中压交流电网进行并网发电的方案。 本系统按照10个1兆瓦的光伏并网发电单元进行设计，并且每个1兆瓦发电单元采用4台250KW并网逆变器的方案。每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.4KV/35KV变压配电装置。 (一)太阳能电池阵列设计 1、太阳能光伏组件选型 (1)单晶硅光伏组件与多晶硅光伏组件的比较 单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高，商业化电池的转换效率在15%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是成本较高，每瓦售价约36-40元。 多晶硅太阳能光伏组件生产效率高，转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在13%-15%，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低，每瓦售价约34-36元。 两种组件使用寿命均能达到25年，其功率衰减均小于15%。 (2)根据性价比本方案推荐采用165WP太阳能光伏组件。 2、并网光伏系统效率计算 并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网等三部分组成。 (1)光伏阵列效率η1：光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与 标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路损失等，取效率85%计算。 (2)逆变器转换效率η2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率95%计算。 (3)交流并网效率η3：从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率95%计算。 (4)系统总效率为：η总=η1×η2×η3=85%×95%×95%=77% 3、倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算 从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。 对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为： Rβ=S×[sin(α+β)/sinα]+D 式中： Rβ--倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量 S--水平面上太阳直接辐射量 D--散射辐射量 α--中午时分的太阳高度角 β--光伏阵列倾角 根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算不同倾斜面的太阳辐射量，具体数据见下表： 1. 引言 日常生活和社会生产都离不开能源。人们通过直接或间接利用某些自然资源得到能，因而，把具有某种形式能量资源以及由它加工或转换得到的产品统称为能源。前者叫自然能源或一次能源，如矿物燃料、植物燃料、太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和潮汐能等，后者通常又把可再生的自然资源称为新能源，其围包括太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。矿物燃料（煤、石油、天然气等）又称为常规能源。 值得注意，几乎所有的自然资源，从广义的角度看都来自太阳能。由大气、陆地、海洋、生物等所接受的太阳能都是各种自然资源的源泉。矿物燃料是古生物长期沉积在地下形成的，它的形成源自远古的太阳能。[9]水的蒸发和凝结，风、雨、冰、雪等自然现象的动力也是靠太阳，因而水能、风能归根到底都来自太阳能。生物质能是通过光合、光化作用转化太阳辐射能取得的。由于太阳和月球对地球水的吸水作用产生潮汐能。 世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球截取的太阳能辐射能通量为1.7ⅹ1014kW,比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间；47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间；约23%是水蒸发、凝结的动力，风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5%。地球每年接受的太阳能总量为1ⅹ1018kW·h。这相当于5ⅹ1014桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍。 太阳的能量是如此巨大，正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”，但是太阳辐射能的通量密度较低，大气层外为1353W/m2.太通过大气层时会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响，因而，太阳能对地球又呈现间歇性质，时高时低，时有时无。太阳能须加有储热装置，这些都使太阳能利用系统的初期投资变得昂贵。综上所述，太阳能利用具有以下明显的特点：（1）总能量很大，但太阳能通量密度较低； （2）是可再生的能源，但又具有间歇性； （3）无污染的清洁能源； （4）太阳能本身是免费的，有效利用它的初期投资较高； （5）太阳能热利用较容易实现热能能级的合理匹配，从而做到热尽使用。 光伏离网系统设计思路、常见问题及解决方案 在现代日常生活中，通常我们认为用电是理所当然的事情，然而，当今世界上却还有超过20亿人生活在缺电或者无电地区。以我们国家为例，由于经济发展水平的差异，西部仍有部分偏远地区的人口没有解决基本用电问题，无法享受现代文明。光伏离网发电不仅可以解决无电或者少电地区居民基本用电问题，还可以清洁高效地利用当地的可在生能源，有效解决能源和环境之间的矛盾。从目前来看，并网系统的研究已获得足够的重视，技术成熟，但离网系统还面临诸多困难，制约了光伏离网的应用和发展。光伏离网是刚性消费需求，客户两极分化，一种是不差钱的“土豪”，最关心是系统的可靠性，主要是私人海岛业主、别墅业主、通信基站、监控系统等，另一种是偏远地区的贫困户，最关心是产品价格。从项目规模上看，一种是针对单个客户的小项目或者单个项目的小工程，另一种是针对特定人群的大项目，如国家无电地区光伏扶贫项目。离网系统对不同的客户，要采取不同的设计方案，尽量满足客户的实际需要。 晶福源公司是国内最大的光伏离网逆变器厂家，每年出货的离网逆变器超过5万多套，占全国总量60%以上，笔者从事光伏离网系统售前技术支持和售后安装指导工作，先后设计过1000多套离网系统，现场调试过100 多套系统，并参观过100多家离网电站，从中总结出一些经验，仅各位参考。 光伏离网发电系统主要由光伏组件，支架，控制器，逆变器，蓄电池以及配电系统组成。系统电气方案设计，主要考虑组件，逆变器（控制器），蓄电池的选型和计算。设计之前，前期工作要做好，需要先了解用户安装地点的气候条件，负载类型和功率；白天和晚上的用电量，当然，用户的 分布式光伏发电系统 设 计 方 案 编制人： 审核人： 批准人： 20 年月 目录 1 工程概述 (3) 1.1 工程名称 (3) 1.2 地理简介 (3) 1.3 气象资料 (3) 2 太阳能并网发电系统介绍 (4) 2.1 太阳能并网发电系统工作原理 (4) 2.2 主要组成设备介绍 (4) 3 方案设计 (5) 3.1 设计依据 (5) 3.2 设计原则 (5) 3.3 系统选型设计 (6) 3.4 主要设备的选型说明 (6) 4 发电量估算 (11) 5 系统的经济和社会效益 (11) 5.1 经济效益 (11) 6 设备材料清单 (12) 7 工程业绩表及典型工程照片 (12) 8 英利介绍............................................................................................... 错误!未定义书签。 9 附图1 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 1 工程概述 1.1 工程名称 河北省分布式光伏发电项目。 1.2 地理简介 项目地点位于河北省保定市，保定市地处太行山东麓，冀中平原西部。北纬38°10′-40°00′，东经113°40′-116°20′之间。北邻北京市和张家口市，东接廊坊市和沧州市，南与石家庄市和衡水市相连，西部与山西省接壤。保定年平均气温12℃，年降水量550毫米，属于温带季风性气候。这里四季分明，冬季寒冷有雪，夏季炎热干燥，春季多风沙，来此旅游一般以夏秋季为宜。 1.3 气象资料 气象资料以NASA数据库中保定市气象数据为参考。 表1 气象资料表 新能源技术课程设计指导书 1.实验目的与要求 （1）检索资料，了解光伏发电技术的发展状况以及光伏发电原理； （2）掌握光伏电池模型的建立方法，分析、设计仿真模型，并利用MA TLAB 进行仿真实现； （3）掌握光伏电池的测试方法，选择适合的测量器件与量程，验证光伏阵列模拟方法的正确性； （4）分析离网型光伏发电系统的组成，选择合适的电力变换器拓扑结构并进行原理分析、参数计算； （5）查阅相关文献资料，确定系统MPPT 控制策略，建立MPPT 模块仿真模型，并仿真分析； （6）掌握系统联调的方法，调整控制参数。 2.仪器设备 太阳能电池板1 块，万用表2 个，太阳能功率表TENMARS TM-207，滑动变阻器（100 欧姆，200 瓦）1 个，计算机 1 台，系统仿真软件。 3.实验原理 通过集中授课和查阅相关资料了解离网型光伏发电系统的组成和工作原理。具体包括：（1）光伏电池的发电原理和数学模型； （2）DC—DC—AC变换器的拓扑结构、工作原理和参数计算； （3）研究离网型光伏发电系统最大功率跟踪控制的方法； （4）通过将光伏阵列外接一个可变电阻，调节可变电阻，记录不同情况下的电压和电流值，从而得到I/V 特性，将I 和V 相乘后，可得到P，进一步可获得P/V特性，通过光伏 阵列倾角的调节，从而使照射到光伏阵列上的光强产生变化。 4.实验内容与要求 4.1 实验内容 （1）建立光伏阵列数学模型，依托实际光伏电池板参数对光伏电池输出特性进行相关模拟， 研究光强和温度对光伏电池输出特性的影响，并设计实际光伏电池的检测电路进行实验验证；（2）设计离网型光伏发电系统，包括确定DC-DC-AC变换器拓扑结构、计算电力变换电路参数、确定MPPT控制策略； （3）在MA TLAB环境下建立含光伏阵列模块、电力变换电路模块、MPPT控制模块及输出负载的离网型光伏系统模型，系统调试，在光强和温度突变时系统能够快速、准 确、稳定地实现最大功率跟踪控制。 4.2 实验要求 （1）画出系统框图及原理图，实验接线图，软件流程图。 （2）不同实验步骤时接线不同则要按实验步骤分别给出接线图。 （3）给出接线图中所测量参数的测量点，指明所测参数的变化范围。 （4）指明测量每个参数所对应仪表及选用依据。 （5）指明在测量数据之前对实验线路、实验装置所必须的调试整定工作。 西安思源学院能源学院 课程设计 题目：西安市发电系统设计 课程：太阳能光伏发电系统设计专业：电力及其自动化 班级：电力0902 姓名：杨欣 指导教师： 完成日期： 2011年3月11日 目录 1光伏软件Meteonorm和PVsyst的介绍--------------------------------------------3 2中国北京市光照辐射气象资料-------------------------------------------------------9 3独立光伏系统设计--------------------------------------------------------------------11 3.1负载计算（功率1kw，2kw，3kw，4kw，5kw）---------------------------------11 3.2蓄电池容量设计（电压：24V，48V）--------------------------------------------11 3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计-----------------------------------------------11 3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。--------------------------------------------14 3.5逆变器选型-----------------------------------------------------------------------------15 3.6控制器选型-----------------------------------------------------------------------------15 3.7系统发电量预估------------------------------------------------------------------------17 离网光伏发电供电系统设计案例 1系统原理图 1.1系统实物连接图(图一) 图一 1.2系统连接框图（图二） 图二 1.3系统安装方式 该系统用于医院，故太阳能电池板设计成地面电站安装形式（放于医院大楼屋顶），太阳能电池板固定支架之间采用螺丝固定的方式连接；支架底座考虑到风速及屋顶防水措施保护，采用一次性浇筑好的水泥压块（如图三所示）；太阳能电池板之间接头采用MC4公母插头，方便拆卸。 图三 2、系统主要部件设计 2.1太阳能电池板 2.1.1太阳能电池板选型 光伏组件选用多晶硅组件，型号为250Wp的多晶硅组件，每块内部封装156*156多晶电池片60片，该组件拥有高转换效率，确保卓越品质；该组件能够承受高风压、雪压以及极端温度条件；能够达到12年90%和25年80%的输出功率，5年工艺材料的质保。 2.1.2 表六 2.1.3太阳能电池板实物图（如图四所示） 图四 2.2光伏汇流箱 2.2.1光伏汇流箱的选型 对于光伏发电系统，为了减少光伏组件与光伏控制器或者逆变器之间的连接线，方便维护，提供可靠性，一般需要在光伏组件与光伏控制器或者逆变器 之间增加直流汇流装置，故系统中需要增加光伏防雷汇流箱。又根据太阳能电池板的并联数为10并，我们正常把每并电流预设为10A，考虑到控制器是两路输入每路电流50A，故选用两台5进1出的汇流箱。 2.2.2功能特点 满足室内、室外安装要求 最大可接入16路光伏串列，单路最大电流20A 宽直流电压输入，光伏阵列最高输入电压可达1000VDC 光伏专用熔断器 光伏专用高压防雷器，正负极都具有防雷功能 可实现多台机器并联运行 维护简易、快捷 远程监控（选配） 太阳能光伏发电设计思路 摘要：简要介绍太阳能光伏发电系统设计思路和组成光伏系统器件选型方法，分析和研究太阳能光伏发电的热点和核心技术。 前言：当今世界，能源是促进经济发达与社会进步的原动力。目前所使用之主要能源为化石能源，然而其蕴藏量有限，且在开发过程造成空气污染、环境破坏，积极开发低污染及低危险性的新能源乃为迫切需要。 太阳能发电是指太阳能光伏发电，光伏发电是利用半导光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种发电技术。太阳光能是一种非常理想的干净、安全且随处可得的清洁能源，因此各国均不断地研发各种相关技术，藉以提高系统发电效率并降低发电成本，推广普及使用太阳能。 第一部分太阳能电池发电系统原理 太阳能电池发电系统（又称光伏发电系统），从大类上分为独立（离网）和并网光伏发电系统两大类。 目前应用比较广泛的光伏发电系统，主要是在偏远地区可以作为独立的电源使用，也可以与风力发电机或柴油机等组成混合发电系统，在城市太阳能光伏建筑集成并网发电得到了快速发展，光伏发电与建筑一体化是太阳能光伏与建筑的完美结合，属于分布式发电的一种。它能够减少电网用电，大大减轻公共电网的压力，就近向电网输送电力。 1.1独立的电源使用（光伏离网发电系统） 太阳能光伏组件组成太阳电池方阵，在阳光充足情况下，一方面给负载供电（直流负载，若交流负载需要逆变器） ，另一方面给蓄电池组充电，晚上依靠蓄电池组放电供负载使用（如下图示意）。 在方阵工作时，阻塞二极管防止向电池方阵反充电，止逆二极 管两端有一定的电压降，对硅二极管通常为0.6 0.8V ；肖特基或锗管0.3V 左右。（一般选择压降小的） 光伏发电系统的规模依用户要求而异，按负载增加配置。 1.1.1简单的直流供电系统 图1-2 简单直流的光伏水泵系统 4000W屋顶光伏发电系统方案说明书一、系统方案 （一）光伏发电简介 光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。 光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统 （1）独立光伏发电系统 独立光伏发电也叫离网光伏发电。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。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统 （2）并网光伏发电系统 并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。 （二）背景与系统介绍 （1）背景 一南宁市家庭用户，屋面类型为水泥屋面。主要电器设备为一盏功率为60W普通照明灯和一台功率为300W电视机。 （2）用电量分析 电灯和电视机每天平均使用5小时，每天用电量为：（60W+300W）x 5h=1800Wh（即1.8度）,考虑到特殊情况的每天最大用电量为2.5度电。 （3）装机容量的确定 据南宁气象数据统计，南宁最大连续阴雨天气为3天，光伏发电在阴雨天连续提供的电量应达到：（3+1）X 2.5=10（度），因此本光 伏发电系统的装机容量设定为4000W，4000W的光伏发电系统日均发电量约11.2度，用户电器按每天运行5小时计算，可满足其正常使用4天。 （4）系统介绍 根据用户用电情况本工程选用离网光伏发电系统。 离网光伏发电系统构成：由太阳能电池组件、光伏控制逆变一体机、蓄电池组、交流配电柜、接地系统、电缆等组成。 电池组件方阵 在有光照情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，即“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，。太阳能电池一般为分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 蓄电池组 5kWp 光伏离网发电系统设计方案 二零一六年元月 目录 一、太阳能离网发电系统简介及建设内容参数 (3) 1.1 太阳能离网发电系统简介 (3) 1.2 建设位置参数 (3) 1.3 项目用户负载参数 (4) 二、相关规范和标准 (5) 三、系统组成与原理 (6) 3.1 光伏太阳能离网发电系统组成 (6) 3.2 光伏太阳能离网发电系统主要组成 (7) 3.3 离网系统原理示意图 (7) 四、离网发电系统方案设计过程 (8) 4.1 方案简介 (8) 4.2 使用具体要求信息 (8) 4.3 蓄电池设计选型 (9) 4.4组件设计选型 (14) 4.5 离网逆变器设计选型 (18) 4.6 控制器设计选型 (19) 4.7 交直流断路器 (20) 4.8 电缆设计选型 (22) 4.9 方阵支架 (22) 4.10 配电室设计 (23) 4.11 接地及防雷 (23) 4.12 数据采集检测系统 (24) 五、设备配置清单及详细参数 (25) 六、系统建设及施工 (25) 6.1 施工顺序 (25) 6.2 施工准备 (26) 6.3 工程施工 (27) 七、系统安装及调试 (27) 7.1 太阳电池组件安装和检验 (27) 7.2 总体控制部分安装 (29) 7.3 检查和调试 (29) 八、工程预算分析报告 (30) 8.1 投资估算内容 (30) 8.2 工程预算 (30) 九、运行及维护注意事项 (32) 9.1 日常维护 (32) 9.2 注意事项 (35) 一、太阳能离网发电系统简介及建设内容参数 1.1 太阳能离网发电系统简介 独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。它的主要特点就是集中供电，如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能，当然这是在该村庄地理位置较偏远，无法直接利用电力公司电能的情况下，所能用到的方法。用这种方式供电便于统一管理和维护。而户用系统是采用分散供电的方式提供电能，如果要在该村庄安装户用光伏系统，这样每一户都得需这么一套光伏系统，它比起独立光伏电站来，所需的元器件规格要小，控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小，但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的。 太阳能光伏建筑一体化（Building Integrated 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，同时又能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离网发电，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。 1.2 建设位置参数 1、项目名称：； 2、项目地点：湖北省武汉市； 3、经度：114°30’，纬度：30°60’； 家用光伏发电系统设计方案 一家用离式光伏发电系统原理及系统组成 在光照条件下，太阳电池根据光生伏特效应产生一定的电动势，通过组件的串并联形太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。从而实 现：太阳能→电能→化学能→电能的转换，满足我们的日常生活需求。 图1-1 家用光伏发电系统 二各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也 是太阳能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。 （二）太阳能控制器：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； （三）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太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。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。 三各参数计算与设计 1 农村一般家庭用电负荷统计 表1-1 用电量统计 户用光伏离网系统典型设计 由于经济发展水平的差异，还有小部分偏远地区，没有解决基本用电问题，无法享受现代文明，光伏离网发电可以解决无电或者少电地区居民基本用电问题。 户用光伏离网发电系统主要由光伏组件、支架、控制器、逆变器、蓄电池以及配电系统组成。系统电气方案设计，主要考虑组件、逆变器（控制器）、蓄电池的选型和计算。设计之前，前期工作要做好，因为离网系统都是定制的，没有一个统一的方案，需要先了解用户负载类型和功率，白天和晚上的用电量，安装地点的气候条件。光伏离网系统，用电要依赖天气，没有100%的可靠性。 离网系统由于必须配备蓄电池，且占据了发电系统30－50%的成本。而且铅酸蓄电池的使用寿命一般都在3－5年，过后又得更换，从经济性来说，很难得到大范围的推广使用，只适合缺电的地方使用。 离网系统和并网系统不一样，组件和逆变器并不是按照一定的比例去配置，而是要根据用户的负载，用电情况和当地的天气条件来设计： 1、根据用户的负载类型，及功率确认离网逆变器的功率 家用负载一般分为感性负载和阻性负载，洗衣机、空调、冰箱、水泵、抽油烟机等带有电动机的负载是感性负载，电动机启动功率是额定功率的3-5倍，在计算逆变器的功率时，要把这些负载的启动功率考虑进去。逆变器的输出功率要大于负载的功率。但对于一般贫困家庭而言，考虑到所有的负载不可能同时开启，为了节省成本，可以在负载功率之和乘以0.7-0.9的系数。下面的列表是常用家用电器的功率，供设计时参考。 2、根据用户每天的用电量确认组件功率 离网系统可用的电量=组件总功率*太阳能发电平均时数*控制器效率*蓄电池效率。组件的设计原则是要满足平均天气条件下负载每天用电量的需求，也就是说太阳能电池组件的每天发电量要稍大于负载每天用电量。因为天气条件有低于和高于平均值的情况，太阳能电池组件的设计基本满足光照最差季节的需要，就是在光照最差的季节蓄电池也能够基本上天天充满电。但在有些地区，最差季节的光照度远远低于全年平均值，如果还按最差情况设计太阳能电池组件的功率，那么在一年中的其他时候发电量就会远远超过实际所需，造成浪费。这时只能考虑适当加大蓄电池的设计容量，增加电能储存，使蓄电池处于浅放电状态，弥补光照最差季节发电量的不足对蓄电浊造成的伤害。组件的发电量并不能完全转化为用电，还要考虑控制器的效率和机器的损耗以及蓄电池的损耗。 组件的安装角度要考虑用户的地理位置，尽量满足夏季和冬季的要求，在我国，太阳能电池的方位角一般都选择正南方向，以使太阳能电池单位容量的发电量最大，最理想的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大，而冬季和夏季发电量差异尽可能小时的倾斜角。 灯泡、电风扇、电吹风这样的负载，用电量等于功率乘以时间；空调、冰箱这样的负载，是间隙性工作的，空调的耗电和室内外温度差、房间面积、空调的能效率有很大关系，1台1P的空调，晚上用8小时，耗电1-5度不等。 3、根据用户晚上用电量，或期望待机时间确定蓄电池容量 蓄电池的任务是在太阳能辐射量不足时，保证系统负载的正常用电。对于重要的负载，要能在几天内保证系统的正常工作，要考虑连续阴雨天数。对于一般的负载如太阳能路灯等光伏发电系统方案专业设计书
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