《太阳能光伏发电原理与应用》
课程设计
课题名称：家用独立型光伏发电系统的优化设计
专业班级：光电02班
学生学号：1009040204
学生姓名：黄斌
学生成绩：
指导教师：刘国华
课题工作时间：2013.6.24 至2013.6.28
武汉工程大学教务处
一、课程设计的任务和要求
要求：1、具备独立查阅光伏发电系统设计的相关文献和资料的能力；具有查阅光伏电池、蓄电池、控制器和逆变器等光伏器件参数和型号的能力；具有
收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
2、具备独立设计光伏发电系统的能力，能提出并较好地实施方案，能对光
伏发电系统的结构和配置进行分析研究和优化设计。
3、具备数值计算、仿真、绘图和文字处理等能力。
4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。
5、报告内容简练完整、立论正确、讨论充分、论述流畅、结构严谨、结论
合理；技术用语准确、符号规范统一、编号齐全、书写工整、图表完备。
6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。
7、内容不少于3000字。
技术参数：1、光伏发电系统安装地点：成都；
2、使用单晶硅光伏电池；
3、负载表
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
任务：1、选择适当的光伏电池、蓄电池、逆变器和控制器；
2、设计合理的光伏发电系统；
3、利用PVsyst软件和有关理论模拟优化设计，并对结果进行分析和总结。
二、进度安排
1、2013.6.24 选题、分析查找相关资料、熟悉PVsyst软件
2、2013.6.25 提出设计方案、思路和系统框图、系统的优化设计
3、2013.6.26 讨论、修改、进一步优化方案，光伏发电系统各部件的选型
4、2013.6.27 写出课程设计报告初稿
5、2013.6.28 整理课程设计报告、交稿
三、参考资料或参考文献
1、杨金焕、于化丛、葛亮著. 太阳能光伏发电应用技术. 第1版. 电子工业出版
社. 2009年。
2、李钟实著. 太阳能光伏发电系统设计施工与维护. 第1版. 人民邮电出版社.
2010年。
3、PVsyst软件应用教程。
指导教师签字：刘国华2013年 6 月 1 日
教研室主任签字：2013年6 月1 日
四、课程设计摘要（中文）
摘要：以常规能源为寄基础的能源结构随着资源的不断消耗将越来越不适应可持续发展的需要，加速开发利用以太阳能为主题的可再生能源已经成为人们的共识。针对于此，本文设计了一种可行的家用独立型光伏发电系统。首先，概括介绍了独立型光伏发电系统的组成和运行方式，以及影响光伏发电系统效率的因素，重点讨论了独立性光伏发电系统的参数设计和仿真优化结果。主要包括独立型太阳能光伏发电系统的光伏组件数量的计算、蓄电池的数量计算以及安装方式，并通过PVsyst软件模拟出该系统，输出了该系统的优化结果，并对结果做了详细分析，最终确定以24块单晶硅95Wp10V RTL-CS 95的太阳能电池板采用“2串12并”的方式组成系统的光伏阵列，以6块12V 194Ah PVX-2120L的蓄电池采取“2串3并”的方式组成蓄电池组，最终优化的结果用户的需求满足率可达97.3%，能量利用率为58%，虽然能量利用率有待提高，但综合各种结果显示这次设计的的系统在实际生活中是可行的。
关键词：独立系统，单晶硅太阳能电池板，PVX-2120L蓄电池，PVsyst，独立系统优化结果
五、课程设计摘要（英文）
Abstract: The conventional energy-mail-based energy structure with continuous consumption of resources will become increasingly unsuited to the needs of sustainable development, in order to accelerate the development and utilization of solar energy as the theme of renewable energy has become the consensus. In light of this, we design a viable stand-alone photovoltaic systems home. First, an overview of the stand-alone photovoltaic system components and operation, as well as affect the efficiency of photovoltaic power generation system factors, focused on the independence of the PV system design and simulation parameters optimization results. Including stand-alone photovoltaic solar photovoltaic systems calculate the number of components, the number of computing and battery installation, and through PVsyst software to simulate the system, the output of the system optimization results, and the results are analyzed in detail, and ultimately determine in 9510RTL-CS 95 24 a "two-string 12 and" way as part of the PV array to 6 12 194 PVX-2120L take "2 and series 3) approach the composition of the battery storage portion, the final optimization results meet the needs of users rate of 97.3%, the result proves the design of the system in real life is desirable.
Keywords: stand-alone systems, monocrystalline solar panels, PVX-2120L battery, PVsyst, stand-alone system optimization results
六、指导教师评分
评价内容具体要求权重得分
调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课
题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。
10
实践能力独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研
究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文）
15
分析解决问题能力
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。
15
工作量、工作态度
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作
努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。
10
质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语
准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、
正确；论文（设计）结果有参考价值。
40
外语和计算机应用能力
在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用
能力。
5
创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。 5 综合评语
指导教师签字：
年月日
七、答辩记录
记录人（签字）：
年月日答辩意见及答辩成绩
答辩小组教师（签字）：
年月日课程设计总评成绩：
（指导教师评分×80%+答辩成绩×20%）
目录
第1章绪论 (7)
1.1 世界能源结构和发展新能源的背景 (7)
1.2 太阳能光伏发电的重大优势 (7)
1.3 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势 (8)
第2章独立型系统的优化设计 (10)
2.1 独立型太阳能光伏发电系统简介 (10)
2.2 光伏发电系统相关参数 (10)
2.2.1 地理环境及月辐照度统计结果 (10)
2.2.2 用户负载的相关参数 (12)
2.2.3 光伏组件和蓄电池的选择 (13)
2.3 光伏发电系统的设计与计算 (14)
2.3.1 太阳能电池组件的数量的计算 (14)
2.3.2 蓄电池组的设计与计算 (15)
2.4 离网型光伏发电系统逆变器和控制器的选择 (15)
第3章独立型系统仿真结果优化分析 ....................... 错误！未定义书签。
3.1 基础设计 (17)
3.2 倾斜角和方位角 (18)
3.3 用户负载的输入 (18)
3.3 蓄电池和光伏组件的选型 (19)
3.4 逆变器和控制器的选择 (19)
3.5 系统仿真结果分析 (20)
3.5.1 太阳能电池日均输入和输出关系 (20)
3.5.2 产能分析 (21)
3.5.2 系统能量利用率和用户需求满足率 (21)
3.5.3 蓄电池平均充电电压 (22)
3.5.4 组件日输出量 (23)
第4章结束语 (24)
4.1 设计思路总结 (24)
4.2 个人心得 (24)
参考文献 (25)
第1章绪论
1.1 世界能源结构和发展新能源的背景
随着化石能源的逐步消耗以及化石能源的开发和利用所造成的环境污染和生态破坏问题，开发和利用能够支撑人类社会可持续发展的新能源和可再生能源成为人类急切需要解决的问题。新能源与可再生能源是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能以及海洋能等一次能源。研究和实践表明，新能源和可再生能源资源丰富、分布广泛、可以再生且不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源。新能源和可再生能源的开发利用不仅可以解决目前世界能源紧张的问题，还可以解决与能源利用相关的环境污染问题，促进社会和经济可持续性发展。根据国际权威机构的预测，到21世纪60年代，全球新能源与可再生能源的比例，将会发展到世界能源构成的50%以上，成为人类社会未来能源的基石和化石能源的替代能源。
目前世界大部分国家能源供应不足，不能满足经济发展的需要，各国纷纷出台各种法规支持开发利用新能源和可再生能源，使得新能源和可再生能源在全球升温。20世纪90年代以来，以欧盟为代表的地区集团，大力开发利用可再生能源，连续10年可再生能源发电的年增长速度都在15%以上。以德国、西班牙为代表的一些国家通过立法方式，促进可再生能源的发展，1999年以来可再生能源年均增长速度均达到30%以上。西班牙2003年风力发电装机占到全机总量的4%，德国在过去11年间，风力发电增长21倍，2003年占全的3.1%。瑞典和奥地利的生物质能源在其能源消费结构中高达15%以上。
我国拥有丰富的新能源与可再生能源可供开发利用，近十年来的高长使我国迫切需要加大对新能源和可再生能源的开发利用，以解决能源题，保障能源供应安全。近年来，由于各级政府和社会各界的高度重视可再生能源的开发和利用方面取得了较快发展，并于2005年2月28日通过了《再生能源法》，该法已于2006年1月1日起实施。
1.2 太阳能光伏发电的重大优势
太阳能是一种能量巨大的可再生能源，据估算，太阳能传送到地球上每40秒钟就有相当于210亿桶石油的能量传送到地球，相当于全球一天的能源。在目前的几种新能源技术中，太阳能以其突出的优势被定位为的未来能源，有无尽的潜力。
目前太阳能利用的方式有:太阳能光伏发电，太阳能热利用，太阳能动力利用，太阳能光化利用，太阳能生物利用和太阳能光-光利用。其中太阳能光伏发电以其优异的特性近年来在全世界范围得到了快速发展，被认为是当前具有发展前景的新能源技术，各发达国家均投入巨资竞相研究开发，并产业化进程，大力开拓太阳能光伏发电的市场应用。
太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳光能转化为电能的一种模式，光电池是光电转化的最小单位，将太阳能电池单元进行串并联可以做成太阳能电池组件，其功率一般为几瓦到几百瓦，这种太阳能电池组件可以单独作为电源使用的最小单元，将太阳能电池组件进行进一步的串并联，构成太阳能电池方阵，以满足负载所需要的功率输出。
太阳能光伏发电之所以发展如此迅速，是因为其具有以下优点
GWh，是(l)取之不尽，用之不竭。地球表面所接受的太阳能约为1.07×1014year
全球能量年需求的35000倍，可以说是一种无限的资源。
(2)无污染。光伏发电本身不消耗工质，不向外界排放废物，无转动部件，不产生噪声，是一种理想的清洁能源。
(3)资源分布广泛。不同于水电受水力资源限制，火电受到煤炭资源及运输成本等影响，光伏发电几乎不受地域的限制，理论上讲在任何可以得到太阳能的地方都可以利用太阳能进行发电。
(4)建设周期短，建造灵活方便，运行维护费用低。光伏发电系统可以按照需要将光伏组件灵活地串并联，达到所需功率，所以其建设周期短，扩容方便;安装于房顶，沙漠，还可与建筑相结合，从而节约占地面积，节省安装成本;太阳能光伏发电所消耗的太阳能无需付费，一年中往往只需在遇到连续阴雨天最长的季节前后去检查太阳能电池组件表面是否被污染，接线是否可靠以及蓄电池电压是否正常等，因而太阳能光伏发电的运行费用很低。
(5)光伏建筑集成。光伏产品与建筑材料集成是目前国际上研究及发展的前沿，这种产品不仅美观大方，还节省发电站使用的土地面积和费用。
(6)分布式。光伏发电系统的分布式特点将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，更具有明显的意义。
1.3 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势
当今世界各国特别是发达国家对于太阳能光伏发电十分重视，针对其制定规划，增
加投入，大力发展。20世纪80年代以来，即使是在世界经济从总体上处于衰退和低谷的时期，太阳能光伏发电产业也一直以10%-15%的递增速度在发展。90年代后期，发展更为迅速，成为全球增长速度最快的高新技术产业之一。
到2004年，世界太阳能光伏发电装机总容量达到964.9mW，到2005年底，达到4961.69MW。己经商业化、实用化的太阳能光伏电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、聚光电池、带状硅电池以及薄膜电池等几类。在国际市场上目前太阳能光伏电池的价格大约为 3.15W
美元，发电成本为
美元，并网系统价格为6W
0.25kWh
美元。光伏电池的发电转化效率也不断提高，晶体硅光电池转化率达到15%，单晶硅光电池转化率是23.3%，砷化镓光电池转化率是25%，在实验室中特制的砷化嫁光电池转化率己达35%-36%。太阳能光伏电池/组件使用寿命大大增长，可使用30多年。目前，太阳能光伏发电主要集中在日本、欧盟和美国，其太阳能光伏发电量约占世界光伏发电量的80%。今后太阳能光伏发电系统主要围绕高效率、低成本、长寿命、美观实用等方向发展。专家们预测到2050年，太阳能光伏发电在发电总量中将占13%-15%，到2100年将约占64%。
20世纪90年代以来是我国太阳能光伏发电快速发展的时期，在这一时期我国光伏组件生产能力逐年增强，成本不断降低，市场不断扩大，装机容量逐年增加，2004年累计容量达35mW，约占世界份额的3%。10多年来，我国太阳能光伏产业长期平均维持了全球市场1%左右的份额。到2020年前，我国太阳能光伏发电产业将会得到不断的完善和发展，成本将不断下降，太阳能光伏发电市场发生巨大的变化:2005-2010年，我国的太阳能电池主要用于独立光伏发电系统，发电成本到2010年将约为 1.20元/kWh;2010-2020年，太阳能光伏发电将会由独立光伏发电系统转向并网发电系统，发电成本到2020年将约为0.60元/(kWh)。到2020年，我国太阳能光伏产业的技术水平有望达到世界先进行列。
第2章 独立型系统的优化设计
2.1独立型太阳能光伏发电系统简介
离网（独立）型光伏发电系统是指未与公共电网相连接的独立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。
图2.1离网光伏发电系统
图2.1所示为一种常用的太阳能独立光伏发电系统结构示意图，该系统由太阳能电池阵列、蓄电池组、DC/AC 逆变器和交直流负载构成。太阳能电池组件式太阳能发电系统的核心部件；蓄电池的作用主要是存储太阳能电池发出的电能，并随时向负载供电；光伏控制器的作用是控制整个系统的工作状态；DC/AC 逆变器的作用是把太阳能电池组件或者蓄电池输出的直流转换成交流电供应给交流负载使用的设备。蓄电池和太阳能电池板可以直接通过控制器给直流负载供电。
2.2光伏发电系统相关参数
2.2.1 地理环境及月辐照度统计结果
本次设计地理位置是中国四川省成都市。据有关资料显示：成都处于东经104.1°太阳能电池阵列 控 制 器 直流 DC/AC 变换器 交流 交流负载 蓄电池
直流充放电 直流 直流 直流负载
北纬31.4°海拔高度508m,如图2.2所示。隶属于第7时区。平均峰值日照时数2.83小时。水平面年平均辐射量1053.63kWh.市区面积598平方公里，地域辽阔，有充足的太阳能资源可以利用。
从环保的角度考虑，在本地建立足够的太阳能光伏发电系统将会大大改善当地的环境治理问题。同时，从长远角度来看，这也是社会发展的必然产物，因此本次设计就是依据PVsyst软件上采集的当地全年的太阳能数据来设计的一种可行的独立型太阳能光伏发电系统。设计中选取最大连续阴雨天数为5天，两最大连续阴雨天数间最短间隔天数取30天。下面是PVsyst软件上记录的数据：
图2.2 成都市地理位置及时区
表2.1成都市月辐照度及其他参数
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
辐照度(kWh/m2)40.9 45.0 62.5 91.4 107.
1
119.
5
107.
1
101.
2
77.8 56.5 48.2 35.7
温度（℃） 5.5 7.2 11.6 16.5 21 23.5 25.2 24.9 21.0 16.9 11.8 7.1 风速
(m/s)
0.9 1.10 1.29 1.30 1.30 1.20 1.09 1.10 1.10 0.89 0.89 0.81
PVsyst 软件仿真输出的数据如下：
图2.3成都市月辐照度及相关参数
从图2.3中可以看出成都市全年总辐照度为892.9kWh,最低气温5.5℃、平均温度16℃，平均风速1.1m/s ，而冬季的1月、2月、11月、12月这四个月的辐照度较低，发电量不能满足用户需求；而4月、5月、6月、7月、8月这几个月的辐照度比较充足，我们可以用蓄电池存储这几个月份过剩的电能来弥补冬季几个月分的不足，从而可以全年满足用户需求。
2.2.2 用户负载的相关参数
表2.2用户负载参数
负载 数量 功率 使用情况 荧光灯 8盏 18W/盏 5h/day
电视机/电脑 2台 120W/台 3h/day
洗衣机 1台 600Wh/day
电冰箱 1台 1000Wh/day
根据表2.2可以算出该用户负载的日均用电量和年度总用电量，计算公式如下：
kWh Wh Wh Wh Wh
Wh 04.330401000600312025188==++??+??=负载日耗电量 （2.1） kWh kWh 6.110904.3365=?=年耗电总量 （2.2）
根据式（1）、（2）可以看出，该用户负载平均日用电量为3.04kWh，年用电总量约为1110kWh。光伏发电系统在建立之后都不可避免的存在各种损耗，因此，设计的独立式光伏系统日均发电量必须在3kWh以上，年均发电总量必须在1100kWh左右，太低就不能满足用户需求，太高则会浪费过多资源。因此设计的系统应尽量做到实用且节约能源。
2.2.3 光伏组件和蓄电池的选择
本次设计采用的单晶硅电池型号为：Si-mono,RTL-CS 95，查阅的具体参数如下：
图2.4光电池基本参数
从上图2.4中我们可以看到，该电池的标准条件：10002m
W，短路电流为：8.40A，最大工作电流7.89A,温度系数1.1mA℃。开路电压为：16.25V,，最大工作电压
12.03V，电池长度：1000mm，电池宽度：750mm，电池厚度：8.0mm，电池重量：
13.0kg，单个组件面积0.752
m。
蓄电池的选择：蓄电池能在光伏组件不发电的情况下给用户负载提供可以使负载正常工作的电量，因此，蓄电池的选取很重要，并且还要考虑到节能减排方面，综合考虑得，本次设计由PVsyst系统智能选择，选择的型号是PVX-2120L、Lead-acid, vented, vehicle starting，如图2.5中所示可以看出本次设计需要的蓄电池数量是6组，每组的额定电压是12.0V、额定容量是194Ah，电池的库伦效率是97%，电池宽度：221mm，电池深度：248mm，电池高度：527mm，电池重量62.7kg。各项数据表明，此类蓄电池的选择在实际应用中是可行的。
参考数据如下：
图2.5蓄电池基本参数 2.3光伏发电系统的设计与计算
在我国，太阳能电池的方位角一般都选择正南方，以使太阳能电池单位容量的发电量最大。因此，本次设计的系统太阳能电池方位角选择0°。太阳能电池的倾斜角对太阳能电池的年发电量影响较大，根据多次模拟测试得出本次设计的方案中倾斜角设为26.6°最合适。通过PVsyst 软件测试平均每年可得到的太阳能辐射量为1139kWh ，配合蓄电池的供电。该系统基本符合用户负载用电需求。
2.3.1 太阳能电池组件的数量的计算
用户用电电流一般较大，为了使负载能正常工作我们需要并联若干光电池组件。光伏组件的并联数基本计算方法如下： )
)Ah Ah 组件日平均发电量（负载日平均用电量（电池组件的并连数=
（2.3） 其中，
）峰值日照时数（）组件峰值工作电流（组件日平均发电量h A ?= (2.4) 电池组建的电压一般比较小，为了能满足用户需求，我们可以把多个光电池串联，这些组件串联后可以产生负载所需要的工作电压或者蓄电池组的充电电压。光伏组件串联数的基本计算公式如下：
）组件峰值工作电压（）系统工作电压（电池组件的串联数V V 43
.1?= （2.5） 系数1.43是太阳能电池组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。根据（3）、（4）式我们可以求出光伏阵列的总功率，其计算公式如下：
）
功率（选定组件的的峰值输出组件串联数组件并联数光伏阵列总功率W ??= （2.6） 以上公式均是理想状态，实际应用中我们还应该考虑太阳能电池组件的的功率衰降，蓄电池的充放电损耗等因素。
2.3.2 蓄电池组的设计与计算
蓄电池的任务是在太阳能辐射量不足时，保证用户负载的正常工作。设计蓄电池时不仅应该考虑连续阴雨天数以及蓄电池放电深度对光伏系统的影响，还要考虑蓄电池的放电率、环境温度等因素的影响。因此蓄电池的容量相关计算公式如下： 最大放电深度
负载工作时间连续阴雨天数）平均放电率（?=h （2.7） ∑∑?=负载功率
负载工作时间负载功率负载工作时间 （2.8） 低温修正系数
最大放电深度放电率修正系数连续阴雨天数负载日平均用电量（蓄电池容量???=)Ah （2.9） 本次设计中最低温度时5.5℃，而0℃时蓄电池的容量下降到大约标称电压的95%左右，因此，本次设计可以不考虑蓄电池的低温修正系数。蓄电池的串、并联数可以由以下公式算出： 蓄电池标称电压
系统工作电压蓄电池的串联数= （2.10） 蓄电池标称容量
蓄电池总容量蓄电池并联数= （2.11） 实际应用中应该尽量选择大容量的蓄电池以减少并联电池的数量，这样可以减少蓄电池之间不平衡造成的影响。本次设计中选择并联蓄电池的数量为3组，理论上完全符合设计要求。
2.4离网型光伏发电系统逆变器和控制器的选择
为正确选用光伏发电系统用的逆变器，应对逆变器的技术性能进行评价。根据逆变器对离网型发电系统运行特性的影响和光伏发电系统对逆变器性能的要求，评价内容有如下几项：
1)额定输出容量；
2)输出电压稳定度；
3)整机效率；
4)保护功能；
5)启动性能；
6)维护方便；
7)计算方法。
由于PVsyst系统中自带的逆变器就两种Back-up generator,1.5kW和Back-up generator，3kW，,本次设计选用第一种，即型号为Back-up generator,1.5kW的逆变器。
太阳能光伏控制器是连接太阳能电池阵列、各种用电设施和蓄电池组的控制中心，是控制整个系统的工作状态，对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用，同时还具有防止蓄电池外接短路保护、蓄电池断路保护、防止太阳电池方阵反接保护、在夜间防止蓄电池向太阳电池板放电等的功能，在太阳能离网型光伏发电系统中是不可缺少的。本次设计对控制器没有做具体要求，根据系统自行选择。
第3章独立型系统仿真结果优化分析
3.1基础设计
图3.1成都市离网型发电系统的基础设计
从图3.1可以看出本次设计的成都市离网型光伏发电系统的电池尺寸和其它相关参数的要求：电池自主放电时间为4天，电池预留量为5%，额定电压24V，电池容量561Ah,用电单价:2.41kWh
EUR.下面的条形图上可以看出可以获得的太阳能能量为：4.6day
kWh，虽然1月、2月、12月份的太阳能kWh,而用户需要的能量为：3.0day
辐射量不能满足用户需求，但4月到9月的光伏发电量都远超用户需求，可以用蓄电池存储起来补充其他月份不足的电量，综合考虑只要设计合理，依靠本地太阳能光伏发电量可以供该用户常年使用。
3.2倾斜角和方位角
太阳能电池的方位角只要在正南±20°之内，都不会对发电量有太大影响，因此，本次设计选择方位角为0°。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尽可能小时的倾斜角，综合考虑如图3.2所示，当倾斜角取26.6°时，年发电量是最大的，因此，本次设计选取的太阳能电池板倾斜角为26.6°最佳。
图3.2方位角和倾斜角的选取
3.3用户负载的输入
图3.3模拟软件中输入用户负载
如图3.3所示，在PVsyst模拟软件负载输入界面输入各项负载参数，系统自动运算并显示了该用户负载的月均用电量是91.2kWh,日均用电量是3.04kWh。
3.3蓄电池和光伏组件的选型
图3.4蓄电池及光伏组件型号的选取
如图3.4所示，通过输入的负载的参数系统只能优化，最后选择的是12V、194Ah 型号为PVX-2120L的选电池6块，采取“2串联3并联”的方式接入系统；光伏组件选用的是95Wp、10V型号为Si-mono、RTL-CS 95的光电池，采取“2串联12并联”的方式接入系统，从图中还可以看出，光电池组件通过串联后的电压略微有些偏低，实际安装中可以做一点调整，但理论上本次这样的设计还是可以满足用户需求的。
3.4逆变器和控制器的选择
图3.5系统电路
如图3.5所示，系统电路图中已经接入控制器（Regulater)、逆变器（Back-up generator)、蓄电池、光伏组件等，逆变器和控制器的选取要求是不超过负载的电压、电流或功率，本次设计模拟仿真中没有设置到逆变器的选取，系统智能匹配，最佳温度选择的是20℃。
3.5系统仿真结果分析
3.5.1太阳能电池日均输入和输出关系
图3.6光电池日均输入/输出散点图
如图3.6所示，该图显示的是系统全年每日每平方米的太阳辐射量和电能产出情况，横坐标表示的是某天一平方米产生的太阳能辐射总量即全天每平方米太阳能输入总量，纵坐标表示的是系统全天一平方米输出的有效能量，每一个点就表示一天，从图中我们可以看出系统的能量效率，斜率越高则能量效率越高，粗略估计最高点坐标（4.5,9.0），这一天的产能和每平方米的辐射能之比大约是2.0，最低点坐标（3.7,2.5）可以计算出其产能和每平方米的辐射量之比约为0.68，图中平均斜率大约是1.35，图中有些点的每平方米辐射量很大但产能很低主要是电池温度升高，影响了电池的产能效率。
太阳能光伏发电原理与应用 实验报告 课题名称：太阳能光伏发电原理与应用实验专业班级：12级应用光电子01 学生学号：1209040110 学生姓名：胡超 学生成绩： 指导教师：刘国华 课题工作时间：2015.6.1至2015.6.4
实验一、太阳辐射能的测量 下表是针对武汉市的日照情况，记录武汉市的某一天某一时段（每两分钟记 录一次）的太阳辐射强度： 太阳辐射监测系统 瞬时值累计值 时间 总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射10:06 538 113 436 41 112 0.031 0.014 0.016 0.003 0.009 10:08 404 105 298 32 77 0.056 0.013 0.045 0.004 0.012 10:10 449 99 347 31 268 0.049 0.013 0.037 0.004 0.009 10:12 416 97 304 33 246 0.056 0.012 0.043 0.004 0.033 10:14 645 118 525 49 347 0.056 0.012 0.042 0.004 0.033 10:16 198 105 57 24 105 0.077 0.014 0.062 0.006 0.040 10:18 549 107 425 42 326 0.025 0.013 0.007 0.003 0.012 10:20 610 111 485 45 329 0.066 0.013 0.051 0.005 0.039 10:22 631 108 513 50 304 0.076 0.013 0.061 0.006 0.039 10:24 619 108 493 45 284 0.076 0.013 0.062 0.006 0.036 10:26 465 103 310 39 194 0.075 0.013 0.059 0.006 0.034 10:28 653 109 402 47 264 0.067 0.013 0.043 0.005 0.027 10:30 690 111 337 48 263 0.079 0.013 0.046 0.006 0.032 10:32 693 113 318 47 249 0.083 0.013 0.042 0.006 0.031 10:34 653 115 214 48 219 0.082 0.014 0.035 0.006 0.029 10:36 713 118 176 53 145 0.061 0.013 0.018 0.005 0.021 10:38 575 111 92 44 89 0.087 0.014 0.020 0.006 0.015 10:40 717 115 53 44 90 0.080 0.014 0.009 0.006 0.010
何彬，太阳能光伏发电系统课程设计 绪论 能源短缺是当今社会中的热点问题，它直接制约着经济和社会的发展，可再生能源的利用也就成了当今世界关注的焦点之一。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。广义地说， 太阳能包含以上各种可再生能源。近年来太阳能的利用得到了世界各国的广泛关注，美国、日本、德国相继提出了“阳光计划”、“节能计划”等大力发展太阳能光伏发电技术。自“六五”以来我国政府也一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。同时，照明作为日常生活中不可缺少的一部分，成为了世界各国的一项 重要的能源消耗，据统计照明用电占我国总发电量的 10％以上，绿色节能照明的应用越来越受到重视。我国在 1996 年就提出了“绿色照明工程”，主要就是为了解 决与照明相关的能源供应问题，新型的照明光源 LED发光产品在照明和装饰领域逐渐受到世人的瞩目。 太阳能电池板和LED都是由半导体材料构成的，随着半导体材料技术的更加完善必将推动太阳能和LED的进一步发展。将太阳能和LED结合起来为节能照明技术提供了新的解决方案。 一、课程设计报告内容 1.太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统是通过太阳能电池吸收阳光，将太阳的光能直接变成电 能输出。 光伏发电系统主要由太阳能光伏电池、储能电池、充放电电路、光源及控制 电路等组成，系统的组成框图如图 1 所示：系统各部分容量的选取配合，需要综合考虑成本、效率和可靠性。太阳能电池将太阳能转变成电能，一部分用来给直流负载 LED供电，另一部分储存在蓄电池中。当没有太阳光或者光线暗时， LED 照明系统所需要的能量不够的部分由蓄电池提供。 LED照明部分不仅可以实现昼 夜照明，同时采用了自动调光技术，可以使室内的光线保持恒定。 图 1光伏发电系统组成框图 太阳能电池是太阳能照明系统的输入，为整个系统提供照明和控制所需电
课程设计报告 题目太阳能节能灯的设计与分析 系别物理与电子工程学院 年级 2011级专业光伏技术与产业 班级光伏111 学生姓名宋梦丹 学号050411139 指导教师薛春荣 设计时间2013-12
产品简介 【使用优点】 无需电线，按一下底部的开关，白天晒太阳，晚上自动亮光，环保，不用交电费！灯体造型美观大方，轻巧灵活多样，动感十足，太阳能充满电能亮8小时以上。 【安装及使用方法】 把灯罩向左旋开，拨动开关，把灯具插地，放置在阳光下 【技术参数】 ?品牌: MODAS ?型号: MD9548 ?颜色分类: 白色（MD9548W） ?灯具是否带光源: 带光源 ?光源类型: LED ?太阳能板：0.08W（2V 40MA） ?电源：600MAH 1.2V NI-MH ?光源：1*LED(15000MCD) ?产品尺寸：6.7*6.7*36.7CM ?一盒重量：260g 【工作原理】 通过顶部的太阳能板转换成电能，白天光通过太阳能板转换成电能储存在充电电池中，等到晚上天黑时，太阳能板不再对电池充电，灯就自动亮起来。 原理分析 太阳能光伏发电LED照明系统组成高效节能的太阳能光伏发电LED照明系统包括太阳能电池组、DC-DC变换器、最大功率跟踪控制、储存电能的蓄电池组和LED照明控制、LED光源等部分。 太阳能LED自动照明系统的基本原理，是在有光照的情况下，太阳能电池板把光能转变成电能对蓄电池充电，并将电能储存在蓄电池中。夜晚，蓄电池中的电能为半导体发光二极管LED充电发光起到照明的效果。系统采用全自动工作方式，无须人工介入，可以采用声、光或延时控制方式，做到“人在灯亮，人走灯灭”（指楼道、走廊等）或“天黑即亮，延时关灯”（指道路、庭院、景点等）或每日24小时“常明不灭”（指地下停车场、隧道等）。对连续阴雨天，系统可根据
绪论 一实验目的 本实验课程的目的，旨在通过课内实验教学，使学生掌握太阳能发电技术方面的基本实验方法和实验技能，帮助和培养学生建立利用所学理论知识测试、分析和设计一般光伏发电电路的能力，使学生巩固和加深太阳能发电技术理论知识，为后续课程和新能源光伏发电技术相关专业中的应用打好基础。 二实验前预习 每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验目的、要求；明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识；预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提出的其它事项。三注意事项 1、实验开始前，应先检查本组的仪器设备是否齐全完备，了解设备使用方法及线路板的组成和接线要求。 2、实验时每组同学应分工协作，轮流接线、记录、操作等，使每个同学受到全面训练。 3、接线前应将仪器设备合理布置，然后按电路图接线。实验电路走线、布线应简洁明了、便于测量。 4、完成实验系统接线后，必须进行复查，按电路逐项检查各仪表、设备、元器件的位置、极性等是否正确。确定无误后，方可通电进行实验。 5、实验中严格遵循操作规程，改接线路和拆线一定要在断电的情况下进行。绝对不允许带电操作。如发现异常声、味或其它事故情况，应立即切断电源，报告指导教师检查处理。 6、测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。使用仪器仪表要符合操作规程，切勿乱调旋钮、档位。注意仪表的正确读数。． 7、未经许可，不得动用其它组的仪器设备或工具等物。 8、实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可拆除线路。最后，应清理实验桌面，清点仪器设备。 9、爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。 10、自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。 四实验总结 每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括： 1．实验目的； 2．实验仪器设备（名称、型号）； 3．实验原理； 4．实验主要步骤及电路图； 5．实验记录（测试数据、波形、现象）； 6．实验数据整理（按每项实验的实验报告要求进行计算、绘图、误差分析等）；．回答每项实验的有关问答题。7．
绪论 能源短缺是当今社会中的热点问题，它直接制约着经济和社会的发展，可再生能源的利用也就成了当今世界关注的焦点之一。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。近年来太阳能的利用得到了世界各国的广泛关注，美国、日本、德国相继提出了“阳光计划”、“节能计划”等大力发展太阳能光伏发电技术。自“六五”以来我国政府也一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。同时，照明作为日常生活中不可缺少的一部分， 成为了世界各国的一项重要的能源消耗，据统计照明用电占我国总发电量的10%以上，绿色节能照明 的应用越来越受到重视。我国在1996年就提出了“绿色照明工程”，主要就是为了解决与照明相关的能源供应问题，新型的照明光源LED发光产品在照明和装饰领域逐渐受到世人的瞩目。 太阳能电池板和LED都是由半导体材料构成的，随着半导体材料技术的更加完善必将推动太阳能和LED的进一步发展。将太阳能和LED结合起来为节能照明技术提供了新的解决方案。 一、课程设计报告内容 1. 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统是通过太阳能电池吸收阳光，将太阳的光能直接变成电能输出。 光伏发电系统主要由太阳能光伏电池、储能电池、充放电电路、光源及控制电路等组成，系统的组成框图如图1所示：系统各部分容量的选取配合，需要综合考虑成本、效率和可靠性。太阳能电池将太阳能转变成电能，一部分用来给直流负载LED供电，另一部分储存在蓄电池中。当没有太阳光或者光线暗时，LED 照明系统所需要的能量不够的部分由蓄电池提供。LED照明部分不仅可以实现昼 夜照明，同时采用了自动调光技术，可以使室内的光线保持恒定。 图1光伏发电系统组成框图
公共必修课 思想道德修养及法律基础、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论、大学英语、大学体育、计算机文化基础、大学语文、军事理论、大学生就业与创业指导、沐浴经典、红色江西、形势政策 专业基础课 高等数学、大学物理、光伏技术概论、电工电子学、半导体物理器件、太阳电池材料、光伏设备概论 专业课 专业技能课 工程计价与计量、工程制图、AutoCAD 专业必修课 太阳电池原理与工艺、太阳能发电技术、光伏建筑电气控制技术、光伏系统设计与施工、供配电系统、光伏建筑工程 专业任选课 高级语言程序设计、工业计算机控制技术、新能源发电技术、专业英语 集中实践教学 太阳能发电技术课程设计、光伏系统设计与施工课程设计、光伏建筑工程课程设计、军事训练、入学教育、岗位实训、毕业设计(论文) 主干课程 （1）《太阳电池原理与工艺》 课程简介：本课程主要讲授光生伏打效应机理、p-n结、太阳电池的工作原理、制造工艺、测试和应用等方面的技术，使学生对太阳电池器件的原理及工艺有较为系统的掌握。 （2）《太阳能发电技术》 课程简介：本课程主要讲授太阳能光伏发电工作原理、内容包括太阳能电池组件的特性、结构及种类，功率调节器的工作原理、功能、电路构成及种类、选择方法、相关设备及部件，太阳能光伏发电系统设计与施工、维护检查与测量，熟悉太阳能光伏发电系统的法律法规及并网系统技术要求准则。 （3）《光伏系统设计与施工》 课程简介：主要介绍光伏系统的构成及设计原理和规则,阐述光伏系统的施工技术和方法。使学生初步掌握光伏系统的设计方法，了解光伏系统的施工步骤，为学生将来独立参与光伏系统的设计和施工打下基础。 （4）《光伏建筑电气控制技术》 课程简介：本课程主要结合光伏发电讲授建筑配电系统常用的电器元件、继电器、接触器控制的基本控制电路、建筑电气控制技术的设计、建筑中常用的电气设备的控制原理、可编程控制器的基本工作原理及其在光伏建筑中的应用等方面知识。 （5）《太阳电池材料》 课程简介：介绍太阳能及光电转换的基本原理、太阳电池的基本结构和工艺，着重从材料制备和性能的角度出发，阐述常用的太阳能光电材料的基本制备原理、制备技术以及材料结构组成对太阳电池的影响。 （6）《工程计价与计量》 课程简介：本课程主要介绍太阳发电建设项目在决策、设计、招投标、实施、竣工验收等阶段的计价方法，使学生初步掌握工程计价与计量专业技能，扩展学生的工程经济知识与相关能力。
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。
课程设计方案 课程名称太阳能光伏发电技术 班级10级光伏发电班 专业光伏发电技术及应用专业 指导教师：李玲
一、课程设计的目的 课程设计是《太阳能光伏发电技术》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出设计和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。 通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养： 1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； 2. 树立既考虑技术上的先进性又考虑经济上的合理性正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力； 3. 用简洁的文字或清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 二、课程设计的任务和要求 1、学习态度：要有勤于思考、刻苦钻研的学习精神和严肃认真、一丝不苟、有错必改、精益求精的工作态度，对有抄袭他人设计图纸（论文）或找他人代画设计图纸、代做报告等行为的弄虚作假者一律按不及格记成绩，并根据学校有关规定给与处理。 2、学习纪律：要严格遵守学习纪律，遵守作息时间，不得迟到、早退和旷课。如因事、因病不能上课，则需请假，凡未请假或未获准假擅自不上课者，均按旷课论处。 3、课程目标：掌握课程的基本理论和基本知识，概念清楚，设计计算正确，结构设计合理，实验数据可靠，绘图符合标准，设计报告撰写规范。要敢于创新，勇于实践，注意培养创新意识和工程意识。 （1）巩固和加深对光伏系统设计基本知识的理解，提高学生综合运用本课程自学知识的能力。 （2）培养学生根据课题需要选学参考书籍、查阅手册、图表和文献资料的所学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。 （3）通过实际新余市太阳能LED灯设计方案的分析比较、设计计算、设备选型、安装调试等环节，初步掌握简单太阳能光伏系统的分析方法和工程设计方法。 （4）掌握常用太阳能光伏系统设备的基本参数，学会太阳电池组件的容量计算、蓄电池容量计算、方阵倾角设计等，提高学生动手能力，能在教师指导下，完成课程任务。 （5）了解与课题有关的光伏系统设备安装及使用工程技术规范，能按课程设计任务的要求编写设计报告(或总结)能正确反映设计和实验成果。 （6）培养严肃认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践，帮助学生逐步建立正确的生产观念、工程观念和全局观点。
一、实验过程记录 1.画出实验接线图 图1 实验接线图 图2 光伏电池板图3 实验接线实物图 2.实验过程记录与分析 （1）给出实验的详细步骤 ○1 实验前根据指导书要求完成预习报告 ○2 按预习报告设计的实习步骤，利用MATLAB建立光伏数学模型，如下图4所示。
图4 光伏电池模型其中PV Array模块里子模块如下图5所示。 图5 PV Array模型其中Iph，Uoc，Io，Vt子模块如下图6-9所示。 图6Iph子模块
图7Uoc子模块 图8 Io子模块 图9Vt子模块 ○3 在光伏电池建模的基础上，输入实际光伏电池参数值，研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线，并得出结论。 ○4 设计光伏电池测试平台，在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值，对实测数据进行处理并加以分析，记录实际光伏电池的I-V、P-V 特性曲线，与仿真结果进行对比，得出有意义的结论。 ○5 确定电力变换电路拓扑结构，设计电路中的相关参数值，通过MATLAB搭 建电路并仿真分析，搭建电路如图10所示。
图10离网型光伏发电系统 ○6 确定系统MPPT控制策略，建立MPPT模块仿真模型，并仿真分析。 系统联调，调节离网型光伏发电系统的电路和控制参数值，仿真并分析最大功率跟踪控制效果。 （2）记录实验数据 m2 表1当T=290K时S=1305W/时的测试数据 I(A)0 1.03 1.25 2.65 3.79 5.97 6.287.867.98 U(V)27.326.226252421.516 1.10 P(W)026.98632.566.2590.96128.35100.488.6460 m2 表2当T=287K时S=1305W/时的测试数据 I(A)01 1.5 2.6 3.93 6.0 6.688.048.12 U(V)27.626.225.825.123.921.620.510 P(W)026.238.765.2693.93129.6136.948.040 m2 表3当T=287K时S=1278W/时的测试数据 I(A)0 1.04 1.49 2.25 3.66 6.06 6.737.98.06 U(V)26.826.22625.424.321.913.40.50 P(W)027.24838.7457.1588.94132.7190.18 3.950
新能源学院 《太阳能光伏发电系统》 课程设计 课题名称： 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 设计时间：至 沈阳工程学院
报告正文（例子） 目录（自动生成） 第1章绪论.......................................... 1.1 设计背景……………………….................... 1.2 设计意义................................................................................. 第2章沈阳市气象资料及地理情况........................................... 第3章家用独立型太阳能光伏发电系统的优化设计.......... 3.1 设计方案...................... 3.2 负载的计算.......................... 3.3 太阳能电池板容量及串并联的设计及选型…………………….. 3.4 太阳能电池板的方位角与倾斜角的设计.......................... 3.5 蓄电池容量及串并联的设计及选型……………………………….. 3.6 控制器、逆变器的选型……………………………….. 3.7 电气配置及其设计………………………….. 3.8 系统配置清单………………………….. 第4章家用独立型太阳能光伏发电系统的优化结果与讨论……… 4.1 ………………………………………………………….. 4.2 ……………………………………………………….. 4.3 ……………………………………………………….. 4.4 ……………………………………………………….. 第5章心得体会....................................................................................... 参考文献.......................................................................................
目录 1.系统设计依据 (2) 2.负载耗电量 (2) 3.系统初始化设计 (3) 3.1当地气象数据资料 (3) 3.2方阵倾斜角设计 (3) 4.系统的主要配置说明 (4) 4.1太阳能电视组件 (4) 4.2并网逆变器 (4) 4.3方阵支架场地设计 (5) 4.3.1屋顶基础 (5) 4.3.2支架的设计 (5) 4.4.配电室设计 (6) 4.5.并网发电系统的防雷 (6) 4.6并网发电系统配置表 (7) 5. 系统建设及施工 (8) 5.1光伏系统建设流程 (9) 5.2光伏系统组件安装和检验 (9) 5.3光伏屋面安装顺序 (10) 5.4线缆的敷设与连接 (11) 5.5系统防雷接地安装 (11) 5.6逆变器的安装 (12) 6. 太阳能光伏发电系统的检查与测试 (12) 6.1光伏发电系统的检查 (12) 6.2光伏发电系统的测试 (13) 6.3系统的维护与检修 (13)
1.系统设计依据 该系统的设计依据有（国标）： GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求 GB/T 20046-2006 光伏（PV）系统电网接口特性（IEC 61727:2004,MOD） GB/Z 19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定 GB/T 2423.1-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法 GB/T 2423.2-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法 GB/T 2423.9-2001 电工电子产品基本环境试验规程试验C：设备用恒定湿 GB 4208 外壳防护等级（IP代码）（equ IEC 60529:1998） GB 3859.2-1993 半导体变流器应用导则 GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波 GB/T 15543-1995 电能质量三相电压允许不平衡度 GB/T 21086-2007 建筑幕墙 GB 50057-94 建筑物防雷设计规范 JGJ102-2003 玻璃幕墙工程技术规范 JGJT139-2001 玻璃幕墙工程质量检验标准 2.负载耗电量 设备名称功率（w）日运行时间（h）日耗电量（wh）电视机85w＋150w 4＋2 640 电磁炉1600 2 3200 照明灯40w×10只 4 1600 电水壶1800 0.5 900 洗衣机400 1.5 600 冰箱350w/24h 24 350 电饭煲650 1.5 975 饮水机300 5 600 电风扇60w×3 5 900 合计9765
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。
《太阳能光伏发电原理与应用》 课程设计 课题名称：家用独立型光伏发电系统的优化设计 专业班级：光电02班 学生学号：1009040204 学生姓名：黄斌 学生成绩： 指导教师：刘国华 课题工作时间：2013.6.24 至2013.6.28 武汉工程大学教务处
一、课程设计的任务和要求 要求：1、具备独立查阅光伏发电系统设计的相关文献和资料的能力；具有查阅光伏电池、蓄电池、控制器和逆变器等光伏器件参数和型号的能力；具有 收集、加工各种信息及获取新知识的能力。 2、具备独立设计光伏发电系统的能力，能提出并较好地实施方案，能对光 伏发电系统的结构和配置进行分析研究和优化设计。 3、具备数值计算、仿真、绘图和文字处理等能力。 4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。 5、报告内容简练完整、立论正确、讨论充分、论述流畅、结构严谨、结论 合理；技术用语准确、符号规范统一、编号齐全、书写工整、图表完备。 6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。 7、内容不少于3000字。 技术参数：1、光伏发电系统安装地点：成都； 2、使用单晶硅光伏电池； 3、负载表 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 任务：1、选择适当的光伏电池、蓄电池、逆变器和控制器； 2、设计合理的光伏发电系统； 3、利用PVsyst软件和有关理论模拟优化设计，并对结果进行分析和总结。 二、进度安排 1、2013.6.24 选题、分析查找相关资料、熟悉PVsyst软件 2、2013.6.25 提出设计方案、思路和系统框图、系统的优化设计 3、2013.6.26 讨论、修改、进一步优化方案，光伏发电系统各部件的选型 4、2013.6.27 写出课程设计报告初稿 5、2013.6.28 整理课程设计报告、交稿 三、参考资料或参考文献 1、杨金焕、于化丛、葛亮著. 太阳能光伏发电应用技术. 第1版. 电子工业出版 社. 2009年。 2、李钟实著. 太阳能光伏发电系统设计施工与维护. 第1版. 人民邮电出版社. 2010年。 3、PVsyst软件应用教程。 指导教师签字：刘国华2013年 6 月 1 日 教研室主任签字：2013年6 月1 日
光伏技术与工艺课程设计 课程名称：光伏技术与工艺 题目：50W太阳能LED路灯照明系统设计 系部：电气工程系 专业班级：10光伏发电 学号：39 学生姓名：whn 起讫日期：2012、6、4 2012、6、9 指导教师：LSW
目录 一、设计目的及意义 1、背景 2、设计目的 3、设计意义 二、太阳能路灯的应用优势 三、设计要求 四、设计思路及其设计原则 五、太阳能路灯照明系统介绍 （一）系统组成与原理 （二）光源 （三）蓄电池 （四）控制器 （五）太阳电池组件 六、计算及选型 （一）计算 （二）选型 七、施工 八、心得体会
一、设计目的及意义 1、背景 在当今能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。美国提出“太阳能先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本，使其2015年达到商业化竞争的水平；日本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量；欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划，规划在2020年让光伏发电做到商业化竞争。在发展低碳经济的大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高，光伏发电显得越来越重要。 自从实用性的硅太阳电池问世以来，世界上很快就开始太阳能光伏发电的应用。发展初期，因太阳电池价格昂贵，光伏发电主要限于在空间为卫星供电。随着太阳电池技术提高，价格下降，光伏发电逐渐在地面得到应用，规模也日益扩大。 从1958年美国发射的卫星上首次使用太阳电池开始，至今全世界发射的4000余颗卫星，90％以上采用光伏发电系统供电。所用太阳电池，大部分为硅单晶电池，近来开始采用砷化镓和磷化铟电池。太阳电池方阵组装方式有体装式和帆板式两种，功卒小至数瓦，大至上千瓦、几十千瓦。空间光伏发电用的太阳电池要求，转换效率高，重量轻，耐辐照性能好，温度系数小等，今后发展重点是薄膜太阳电池。 在卫星上成功地实现光伏发电后，人们自然会提出建造空间电站的设想，利用空间太阳辐射强、不受昼夜、气候、季节影响的有利条件，在空间将太阳能转换为电能，再用微波或激光传输到地面。光伏发电用于地面之后，因价格贵而首先在一些特殊领域获得应用，如海上导航，牧区电围栏，微波通讯，管道阴极保护等。随着价格的下降，光伏发电逐渐扩大应用领域，目前主要用于以下四个方面： 消费性产品，如非晶硅太阳电池供电的计算器，太阳能钟表，太阳能照明灯具，太阳能收音机、电视机等，这类产品约占世界光伏产品销售量的14％；远离电网居民供电系统，包括家庭分散供电和独立光伏电站集中供电，其占世界光伏产品销售量的35％；离网工业供电系统，其占世界光伏产品销售量的33％；并网光伏发电系统，其占世界光伏产品销售量的18％。 随着光伏发电规模的扩大，井网发电系统将快速发展。光伏发电在发展中国家也得到了一些应用，但应用重点是小型系统，主要解决无电或严重缺电地区家庭用电的需要。 随着国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升，光伏发电成本会逐步下降，未来国内光伏容量将大幅增加。中国已将新能源产业上升为国家战略产业，未来10年拟加大对包括太阳能在内的新能源产业投资，以减少经济对石化能源依赖和降低碳排放。未来五到十年中国光伏发电有望规模化发展。
《光伏发电系统集成与设计》课程整体教学设计 一、管理信息 课程名称：《光伏发电系统集成与设计》制定时间：2011.03.16 课程代码：12317035 所属部门：信息工程学院 制定人：批准人： 二、基本信息 学分：5 课程类型：专业核心课 学时：80 先修课程：《电工基础》、《光伏电子技术》授课对象：光伏应用技术专业后续课程：《光伏发电系统施工与维护》、《智能 光伏产品系统集成》 三、课程设计 1．课程目标设计 (1)能力目标 ①总体能力目标 引入校企合作企业光伏电站、光伏集成系统案例，通过对《光伏发电系统集成与设计》中的典型离网光伏发电系统集成与实施及并网光伏发电系统集成的学习，使能熟练掌握光伏发电系统集成设计的一般过程，掌握典型离网光伏发电的设计与实施，掌握光伏发电系统中的太阳能电池方阵、典型太阳能控制器、蓄电池容量的设计方法及太阳能逆变器配置方法，掌握利用计算机仿真技术实现光伏电站可行性分析技术，掌握各类光伏项目申报流程。 ②单项专业能力培养目标 序号单项能力目标 1 能独立完成离网光伏发电系统的集成与设计 2 能熟练完成典型离网光伏发电系统的组装 3 能正确完成光伏电池方阵设计 4 能正确完成光伏发电系统的蓄电池容量设计 5 能熟练完成典型光伏控制器电路设计与制作 6 能独立完成并网光伏电站系统结构设计 7 能熟练使用RETscreen完成光伏发电系统设计的可行性分析 *8 能熟练使用光伏发电系统组装与测量工具 *9 能解读光伏发电项目文件，完成光伏发电项目的申报工作 *10 能独立完成光伏发电项目方案申报方案设计 (2)知识目标
①掌握离网光伏发电系统及并网光伏发电系统组成结构； ②掌握太阳能资源的组成及获取方法； ③掌握太阳能电池特性、方阵组合容量计算方法； ④掌握光伏用蓄电池特性及蓄电池容量计算方法； ⑤掌握光伏控制器功能、选取方法及典型控制器制作； ⑥掌握离网、并网光伏发电系统整体容量设计方法。 ⑦掌握光伏汇流箱、直流配电柜、交流配电柜的结构组成、功能及选取方法； ⑧掌握光伏电站防雷接地方法； ⑨掌握RETscreen 功能及操作方法。 (3)方法能力 学习方法、逻辑思维能力、分析能力、创造能力、解决问题策略、制定工作计划、获取信息、判 断能力、运用理论知识能力、记忆能力。 (4)社会能力 团队工作、容忍、批评能力、交流能力、组织能力、协调能力、纪律性、环境保护。 2．课程内容设计(图形结构) 光伏发电系统整体容量设计 光伏发电系统其他电气设备配置 与选型 太阳能资源认识及获取 光伏汇流箱认识及应用 光伏电池组件及方阵容量设计 光伏控制器认识及应用光伏逆变器认识及选型太阳能光伏发电系统认识 系统方案设计与项目申报流程
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）
新能源课程设计 设计题目：光伏发电 姓名： 班级：电气101 学号： 指导教师：韩老师 成绩评定： 2013年12月23日
一光伏发电原理 光伏发电系统主要由三大部分组成：太阳能电池板组件、控制器、逆变器。 其中在光伏发电过程中，太阳能电池板起到核心作用，它是光-电的桥梁。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池板组件通过收集光、太阳能，然后转换成电能，之后通过太阳能控制器和逆变器把电输送到用电设备。 太阳能电池发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子，就成为带负电的N型半导体；若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子，形成带正电的P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成电流。 制作时，多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成P-N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。发电系统成本中，电池组件约占50%，电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外50%。
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’；
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