基站光伏离网发电系统
设计方案
湖南红太阳新能源科技有限公司
2011年6月
目录
第一章概况..................................................................................................... - 1 -
1.1项目概况 ......................................................................................... - 1 -
1.2主要技术原则和指导思想 ............................................................. - 1 -第二章太阳能光伏发电应用......................................................................... - 2 -
2.1太阳能光伏发电的应用前景............................................................. - 2 -
2.2 太阳能光伏发电的应用方式............................................................ - 2 -
2.2.1系统原理.................................................................................. - 3 -第三章系统配置方案..................................................................................... - 3 -
3.1 系统参数计算：................................................................................ - 3 -第四章安装方案............................................................................................. - 5 -第五章投资估算表......................................................................................... - 6 -
第一章概况
1.1 项目概况
本项目旨在为电信远程基站设计一套小型离网光伏电站系统。。项目要求能满足一台5kW的直流负载24小时运行，系统电压要求48V。
1.2 主要技术原则和指导思想
1.2.1设计指导思想
（1）本工程可研设计以质量、职业健康安全和环境整合管理体系文件为指导，贯彻执行国家与行业的政策和标准，通过认真分析
和研究，选择优良的技术方案和合理的工程造价。
（2）充分体现“安全可靠、经济适用、符合实际”的电力建设原则。
以保证安全、可靠、经济运行为前提。采用国内外成熟先进的
设计思路、设计手段，在总体方案设计充分体现先进性、合理
性和经济性。
（3）正确处理近期与远期、主体设施与附属设施的关系，提高工程项目的社会效益和经济效益。
（4）认真执行当地的环保政策，充分考虑综合利用。
（5）电站布置和基础处理紧密结合工程特点，进行方案优化。
（6）在方案设计之中采用成熟、先进、经济的控制方案，提高发电系统综合自动化水平，降低工程造价，降低消耗和运行管理成
本。
确保电站安全可靠的前提下，有利于施工、方便运行和检修、尽可能减小建筑体积，缩短电缆长度，减少不必要的设备备用裕度。
第二章太阳能光伏发电应用
2.1太阳能光伏发电的应用前景
随着经济的发展，常规能源的消耗已达到了前所未有的程度，因此可再生能源的开发利用随之发展起来，其中太阳能具有最理想的可持续发展的特征。近年来，太阳能光伏发电技术以其分布广泛、可再生、无污染等优势在中国及世界范围内发展迅速。2007年，中国光伏电池产量达到1000 MW，成为仅次于日本的全球第二大光伏制造基地，但国内光伏系统安装量仅约20 MW，光伏系统的累积装机容量达100 MW，相当于世界当年安装量的0.5%和世界累计安装量的0.8%。其中：农村电气化（包括道路照明）累计装机容量41MW，通讯和工业应用30MW，光伏产品（路灯、草坪灯、城市景观、LED照明、交通信号等）22.7MW，并网光伏发电6.3MW。未来几年，世界光伏产业将成为发展最快的产业之一。预测到21实际中叶，太阳能光伏发电将占到世界总发电量的
10%~20%，成为人类的基础能源之一。
2.2 太阳能光伏发电的应用方式
太阳能光伏发电主要有两种方式，一种是依靠蓄电池进行能量的存储，即所谓的独立发电方式，适用于偏远地区，安装简便，设计灵活；另一种方式是并网运行，作为公用电厂城市分布式小电源，将光伏发电系统所发出的电力输送到公共电网中供给其他负载适用，而在需要用电的时候则从电网中获取电能。
本系统选用的是离网发电方式。此系统主要有太阳能电池组件，光伏离网逆变器，蓄电池组，光伏充放电控制器等组成。太阳能电池组件所发出的直流电经过光伏控制器储存在蓄电池组中，当负载接通时，直流电经过逆变器转换成交流电后再供给负载使用。
2.2.1系统原理
光伏发电系统主要原理是利用半导体材料的光生伏打效应，通过光伏电池组件将太阳光中的光能转化为直流电能，再由逆变器将直流电转换为交流电，供负载使用。这是一种绿色清洁能源，输出稳定，使用寿命长，特别适合安装在空旷地区的建筑屋顶，如别墅，远程基站等。
系统原理示意图如下：
第三章 系统配置方案
3.1 系统参数计算：
应客户要求，我们需要满足一5KW 负载24小时运行。假设蓄电
光伏电池组件
直流负载
交流负载
控制逆变一体机
蓄电池组 DC
AC
DC
DC
池放电深度为90%，逆变器效率为90%，逆变控制一体机直流输入为48V 。为保障系统稳定运行，系统自给天数设为3天。
3.1.1蓄电池数量计算：
基本公式：
*自给天数日平均负载
蓄电池容量=最大放电深度
具体计算：
因此共需48V-8333Ah 的蓄电池组。
3.1.2组件数量计算：
基本公式
Ah *=
=
日平均负载（
）
并联组件数量库伦效率组件日输出
系统电压（V ）
串联组件数量组件电压（V ）
具体计算：
拟选用190W 的多晶硅组件，组件电压36V ，I m =5.45A 所以组件日输出为5.45*3.5=19Ah
第四章安装方案
离网光伏系统一般采取固定角度式安装，即将光伏组件固定在安装平面上，其倾斜角度（与水平平面夹角）与安装当地纬度相关，使其年均发电效率达到最优值。
拟选用支架安装方式。
参考安装效果如下图。
第五章投资估算表
离网型太阳能光伏发电系统 一、系统构成 离网型太阳能光伏发电系统主要由光伏电池板、光伏控制器、蓄电池组、变换器和监控系统等五部分构成。图1为光伏发电系统示意图，图2为系统构成原理框图。各部分的功能和作用是： 1、光伏电池板：它是光伏发电的核心，其作用是太阳辐射能直接转换为直流电能供给负载或储存在蓄电池中。 2、光伏控制器：由于一般的多晶硅或单晶硅光伏电池板输出为电流源型，不能直接输出给负载和蓄电池，需通过光伏控制器将其变换为蓄电池可接受的稳定的电压或电流，实现 蓄电池的有效充电或供给外接负载。光伏控制器还能实现对蓄电池组的过充和过放保护。 3、变换器：如果要求输出为直流，则可以通过该部分将蓄电池的电压转换成不同的直流电压以适应不同的负载设备。如果要求输出为交流，则可通过交流逆变器将直流电变换为220V（单相）、380V(三相)交流电，供给交流用电设备。对于家庭用，该部分一般采用交流逆变器。 4、监控系统：该部分的主要作用是监控各部分的工作参数和工作状态。同时提供人机操作界面。
图1 离网型光伏发电系统示意图 图2 离网型光伏发电构成原理框图 二、系统功能及特点 1、能实现对蓄电池组的恒压、恒流充电和充电过程的自动管理； 2、具有太阳能最大功率点跟踪控制功能（MPPT），发挥光伏电池的最大功效； 3、逆变器交流输出波形正弦度好，输出电压稳定，抗扰能力强；
4、保护功能完善，具有蓄电池过充、过放、输出过压、过流、短路等多种保护； 5、具有交流电网供电后备功能，当多日无太阳光照，蓄电池储存电能无法满足输出供电时，系统可自动切换为交流市电供电，由于采用直流侧无间断切换，交流输出无间断现象； 6、友好的人机操作界面、完善的监控功能，系统采用大尺寸触摸液晶屏，操控方便、显示直观； 三、系统适应领域 1、家庭供电：特别适用于独立式居住的家庭，如城市别墅区、农村家庭。对于城市居民小区，居住在顶楼的住户或私家阳台较大的家庭也较合适； 2、学校供电：特别适用于中小学和幼儿园，在这些地方，一般白天用电较多，且用电量不大； 3、医院供电：可与医院的应急供电系统融合在一起，可有效提高医院的应急电源的可靠性和经济性； 4、城市小区公共供电：可安装在城市小区公共部分，接入小区的公用电房，作为小区公用电使用； 5、政府部门、企事业单位办公大楼供电：集中安装在办公大楼的顶层，作为公用电接入大楼低压配电柜中。 四、系统主要规格与技术参数 1、光伏电池容量等级：1KW～100KW（可根据用户要求定制）；
光伏离网系统典型设计 当今世界上还有很大一部分人生活在缺电或无电的世界中，他们居住在贫困或偏远地区，远离发电厂和公共电网，因为没有电，无法享受到现代文明给生活带来的信息和便利。光伏离网发电系统是一种独立自给的可再生新能源供电系统，可以解决他们的基本用电问题。 典型光伏离网发电系统主要由太阳能组件，支架，太阳能控制器，离网逆变器，蓄电池，配电箱等六部分组成，太阳能组件接入到太阳能控制器后，首先满足用户负载使用，之后将多余的电量存储于蓄电池中，以备夜间及阴雨天使用，当蓄电池没电，大部分逆变器还可以支持市电输入（或者柴油发电机）作为补充能源给负载供电。 光伏离网系统的设计不同于并网发电系统，需要考虑用户的负载大小，日用电量，当地的气候条件等因素，根据客户的实际需求选择不同设计方案，相对较为复杂，为了保证离网系统能够可靠工作，做好前期的客户需求调查是非常有必要的。光伏离网系统的设计，主要包含逆变器的选型，组件容量的设计和蓄电池容量的设计： 一．逆变器选型：根据用户负载大小和类型确定逆变器功率 逆变器功率大小的选择一般要不小于负载总功率，但是考虑到逆变器的使用寿命和后续扩容，建议逆变器功率需要考虑留有一定的裕量，一般为负载功率的1.2~1.5倍，另外，如果负载包含有类似于冰箱，空调，水泵，抽油烟机等带电动机的感性负载（电动机的启动功率是额定功率的3~5倍），需要把负
载的启动功率考虑进来，即负载的启动功率要小于逆变器的最大冲击功率。以下是逆变器的功率选择的计算公式，供设计时参考。 二．组件容量确定：根据用户日用电量和光照强度确定组件容量 光伏组件白天发的电一部分供给负载使用，剩下部分给蓄电池充电，到了晚上或者太阳辐射不足情况下，储存在蓄电池的电将放电给负载使用，由此可见，在没有市电/或者柴油机作为补充能源情况下，负载的所耗电全部来自光伏组件白天所产生的电，考虑到不同季节，不同地区的光照强度会有差异，为了保证系统的可靠运行，光伏板的容量设计应该在光照最差的季节也能满足需求，以下是光伏板的容量计算公式： 三．蓄电池容量确定：根据夜晚用电量或者后备时间确定电池容量 光伏离网系统的蓄电池主要用于储能，保证在太阳辐射不足时负载还能够正常工作。对于有重要负载的光伏离网系统，蓄电池容量的设计需要考虑当地的最长阴雨天数。普通的光伏离网系统负载供电要求不高，考虑到系统成本原因，可以不考虑阴雨天数，只要根据实际的光照强度来调整负载的使用。另外，大部分光伏离网系统选用铅酸电池，一般取铅酸电池的放电深度为0.5-0.7，蓄电池容量的设计可以参考以下公式： 四．10kVA光伏离网系统典型设计方案
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。
光伏离网系统的计算 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。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：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。
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）。光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。蓄电池的设计包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组的串并联设计。首先，给出计算蓄电池容量的基本方法。（1）基本公式I.第一步，将每天负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的自给天数就可以得到初步的蓄电池容量。II. 第二步，将第一步得到的蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。因为不能让蓄电池在自给天数中完全放电，所以需要除以最大放电深度，得到所需要的蓄电池容量。最大放电深度的选择需要参考光伏系统中选择使用的蓄电池的性能参数，可以从蓄电池供应商得到详细的有关该蓄电池最大放电深度的资料。通常情况下，如果使用的是深循环型蓄电池，推荐使用80%放电深度（DOD）；如果使用的是浅循环蓄电池，推荐选用使用
离网光伏系统设计方案 Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020
太 阳 光 伏 系 统 设 计 方 案 南京格瑞能源科技有限公司
一总体方案描述 面对化石燃料的逐渐枯竭和人类生态环境的日益恶化，在能源供应方面必须走可持续发展的道路，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。 采用210W单晶太阳电池组件组成太阳电池阵列，太阳能阵列把光能转换为电能，太阳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,充电控制器作过充、灯控制进入蓄电池组，逆变器把蓄电池逆变为AC220V频率（50Hz±2%）交流电且和市电形成互补，通过AC220V交流配电柜输出配电和后级防雷保护处理后,共462盏LED等照明灯使用。 太阳能电池板总共需安装占地面积约120平方米左右，可分别安装在屋顶相应的朝南位置，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（东经）119°58′N（北纬）31°48′光伏组件安装倾角确定为32° 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。 二系统介绍 本系统的主要目的是给照明设备供电，采用LED灯后地下车库照明负载总功率为5544W，车道、车位共采用462盏 12W的LED灯管，负载需要电压为交流220V，负载每天工作8小时。根据电量平衡原理，需要太阳电池方阵功率为：11340Wp，方阵支架的倾角为32°，组件排列方式为6行9列。太阳能电池方阵占地面积：120㎡。系统设计2个阴雨能正常工作，蓄电池配置容量为：180Ah/DC220V。蓄电池，控制器，逆变器，以及输出控制柜安装在空置房内。
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
太 阳 光 伏 系 统 设 计 方 案 南京格瑞能源科技有限公司
一总体方案描述 面对化石燃料的逐渐枯竭和人类生态环境的日益恶化，在能源供应方面必须走可持续发展的道路，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。 采用210W单晶太阳电池组件组成太阳电池阵列，太阳能阵列把光能转换为电能，太阳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,充电控制器作过充、灯控制进入蓄电池组，逆变器把蓄电池逆变为AC220V频率（50Hz±2%）交流电且和市电形成互补，通过AC220V交流配电柜输出配电和后级防雷保护处理后,共462盏LED等照明灯使用。 太阳能电池板总共需安装占地面积约120平方米左右，可分别安装在屋顶相应的朝南位置，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（东经）119°58′N（北纬）31°48′光伏组件安装倾角确定为32° 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。 二系统介绍 本系统的主要目的是给照明设备供电，采用LED灯后地下车库照明负载总功率为5544W，车道、车位共采用462盏 12W的LED灯管，负载需要电压为交流220V，负载每天工作8小时。根据电量平衡原理，需要太阳电池方阵功率为：11340Wp，方阵支 架的倾角为32°，组件排列方式为6行9列。太阳能电池方阵占地面积：120㎡。系统设计2个阴雨能正常工作，蓄电池配置容量为：180Ah/DC220V。蓄电池，控制器，逆变器，以及输出控制柜安装在空置房内。 本图供示意参考 2.1系统核心配置 名称型号参数备注
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
离网光伏发电系统 洛阳云嘉居网络科技有限公司 2014年9月16日
简介 光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 离网光伏发电系统在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。
离网光伏发电系统详解 一、光伏发电效益分析 以洛阳市地区为例，每平方米太阳年辐射量平均为1509kW·h ，使用多晶硅的光电转化效率平均为16.5%，则每平方米年理论发电量为249度。 实际安装运行过程中，太阳电池板输出的直流功率是太阳电池板的标称功率。在现场运行的太阳电池板往往达不到标准测试条件，输出的允许偏差是5％，因此，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0.95的影响系数。 此外，光伏组件温度、表面灰尘及太阳能辐射不均匀等环境因素都会影响太阳能电池板输出功率，综合分析要考虑到0.786的影响系数。对于并网光伏电站，考虑安装角度因素折算后的效率为0.88。 所以实际发电效率为：0.95 * 0.79 *0.88 =66.7％，即每平方米年实际发电量为166度。 二、离网光伏发电系统结构 离网光伏发电系统由太阳能电池板、蓄电池组、控制器、逆变器组成，可实现将太阳能转化成可供使用的交流电能（一般为220V，50Hz正弦波）。
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’；
基站光伏离网发电系统 设计方案 湖南红太阳新能源科技有限公司 2011年6月
目录 第一章概况..................................................................................................... - 1 - 1.1项目概况 ......................................................................................... - 1 - 1.2主要技术原则和指导思想 ............................................................. - 1 -第二章太阳能光伏发电应用......................................................................... - 2 - 2.1太阳能光伏发电的应用前景............................................................. - 2 - 2.2 太阳能光伏发电的应用方式............................................................ - 2 - 2.2.1系统原理.................................................................................. - 3 -第三章系统配置方案..................................................................................... - 3 - 3.1 系统参数计算：................................................................................ - 3 -第四章安装方案............................................................................................. - 5 -第五章投资估算表......................................................................................... - 6 -
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
新能源技术课程设计实验报告 姓名： 专业： 指导教师： 辅助教师： 完成日期：
一、 实验过程记录 1. 根据光伏电池的等效电路，利用仿真软件搭建光伏电池数学模型 （1）I ph 数学模型及参数设置 按照原理算式如下 ref ref ref S S T T I I ] [,sc ph ）（-+=α （1） 在MATLAB 中建立模型，从Simulink 元件库中拉取inport 、sum 、gain 、product 、outport 等原件，并按照原理搭建合适模型并封装。如图1所示。 图1 I ph 数学模型图 通过参考实验时所运用的太阳能电池板的参数其中参数设置T ref =298K ，S sef =1000W/m 2，α=0.06/1，I sc,ref =8.30/1A 。 （2）U oc 数学模型及参数设置 根据原理中U oc =V oc,ref +β×(T -298)可在MATLAB 中建立模型，从Simulink 元件库中拉取inport 、constant 、sum 、gain 、outport 等原件，并按照原理搭建应有模型并封装。如图2所示。 图2 U oc 数学模型图 通过参考实验时所运用的太阳能电池板的参数其中参数设置：V oc,ref =29.5/1V ，β=-0.33/1。
（3）I d 数学模型及参数设置 可在gain 、product 、图3 I d 数学模型图 通过参考实验时所运用的太阳能电池板的参数其中参数设置：A =5，K =1.38×10-23J/K 。 （4）输出I 数学模型及参数设置 根据原理公式 ]1)) (( ex [ph -+-=AKT N IR V q p I N I N I s s O P p （3） 可在MATLAB 中将以上封装好的模块拼装成合适的仿真模型。如图4所示。 U I 图4输出I 数学模型图
乛、離网(独立) 型光伏发电系统 (一) 前言： 光伏发电系统的设计与计算涉及的影响因素较多，不仅与光伏电站所在地区的光照条件、地理位置、气侯条件、空气质量有关，也与电器负荷功率、用电时间有关，还与需要確保供电的阴雨天数有关，其它尚与光伏组件的朝向、倾角、表面清洁度、环境温度等等因素有关。而这些因素中，例如光照条件、气候、电器用电状况等主要因素均极不稳定，因此严格地讲，離网光伏电站要十分严格地保持光伏发电量与用电量之间的始终平衡是不可能的。離网电站的设计计算只能按统计性数据进行设计计算，而通过蓄电池电量的变化调节两者的不平衡使之在发电量与用电量之间达到统计性的平衡。 (二) 设计计算依椐： 光伏电站所在地理位置(緯度) 、年平均光辐射量F或年平均每日辐射量f(f=F/365) (详见表1) 我国不同地区水平面上光辐射量与日照时间资料表1 地区类别地区年平均光辐射量F 年平均光照时间 H(小时) 年平均每天辐射 量f(MJ/m2) 年平均每天光 照时间h (小时) 年平均每天 1kw/m2峰 光照时间h1 (小时) MJ/m2 .Kwh/m2 一北部、北部、南部、西部、 西部、(印度、巴基斯坦北部) 6680-84001855-23333200-330018.3-23.08.7-9.0 5.0-6.3 二西北部、北部、蒙南部、南 部、中部、东部、东南部、 西部 5852-66801625-18553000-320016.0-18.38.2-8.7 4.5-5.1 三、、东南部、南部、北部、、、、 北部、东南部、北部、北部、 5016-58521393-16252200-300013.7-16.0 6.0-8.2 3.8-4.5
离网光伏系统设计方案 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
太 阳 光 伏 系 统 设 计 方 案 南京格瑞能源科技有限公司 一总体方案描述 面对化石燃料的逐渐枯竭和人类生态环境的日益恶化，在能源供应方面必须走可持续发展的道路，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。 采用210W单晶太阳电池组件组成太阳电池阵列，太阳能阵列把光能转换为电能，太阳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,充电控制器作过充、灯控制进入蓄电池组，逆变器把蓄电池逆变为AC220V频率（50Hz±2%）交流电且和市电形成互补，通过AC220V交流配电柜输出配电和后级防雷保护处理后,共462盏LED等照明灯使用。
太阳能电池板总共需安装占地面积约120平方米左右，可分别安装在屋顶相应的朝南位置，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（东经）119°58′N（北纬）31°48′光伏组件安装倾角确定为32° 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。 二系统介绍 本系统的主要目的是给照明设备供电，采用LED灯后地下车库照明负载总功率为5544W，车道、车位共采用462盏 12W的LED灯管，负载需要电压为交流220V，负载每天工作8小时。根据电量平衡原理，需要太阳电池方阵功率为： 11340Wp，方阵支架的倾角为32°，组件排列方式为6行9列。太阳能电池方阵占地面积：120㎡。系统设计2个阴雨能正常工作，蓄电池配置容量为：180Ah/DC220V。蓄电池，控制器，逆变器，以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 负载用电（AC220V） 三、系统示意图
10KW光伏离网系统 技 术 方 案 山东博奥斯能源科技有限公司 2013/10/30
一、产品应用场合 我公司生产的光伏离网逆变电源，主要用于太阳能新能源发电系统。它具备常规逆变器的一切优点，还可以为交通不便、环境恶劣的山区、牧场、海岛等无电地区，利用新能源发电提供了绝对的可靠性。高效的逆变效率，可以降低太阳能电池板的容量，从而减少投资。 本电源采用先进的正弦波脉宽调制（SPWM ）技术，主电路采用三菱IGBT 模块，驱动保护为日本三菱厚膜电路，具有可靠性高、保护功能全、波形失真小等优点。广泛应用于环境恶劣的高原、海岛、偏远山区及野外作业，也可作为通讯基站、广告灯箱、路灯等供电电源。 二、光伏离网系统图 三、系统介绍 根据系统要求，选用1台10kw 的光伏离网逆变器。 3.1 光伏组件 本系统中，所有的电池板为10KW 。 蓄电池 交流负载 太阳能电池板 光伏离网 逆变器 光伏控制器
3.2光伏控制器 根据系统要求，整个系统需要1台DC220V—10KW光伏控制器。 3.3蓄电池组 其主要任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。系统电压为220V。具体多少节数可有时间长短决定（建议选用12V，18节100HA铅酸免维护蓄电池）。 3.4离网逆变器 逆变器作为离网发电系统的核心部件，负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。 整个系统共配置1台 DC220V 10KW离网逆变器。 四、光伏控制器 整个系统需要1台DC220V—10KW光伏控制器。 本系列产品是对太阳能电池板所发的直流电能进行调节和控制。一方面把调整后的能量送往直流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当太阳能电池板所发的直流电能不能满足负载需要时，由电池储存的电能为负载提供能量。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放，以保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。 五、光伏离网逆变器 逆变器是由于使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风力发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对逆变器的可靠性提出了很高的要求。
离网型光伏系统设计 一．引言 随着社会的发展，能源在社会发展中的重要性越来越突出，尤其是近年来各国日益呈现出来的能源危机问题更加明显地把能源置于社会发展的首要地位。 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混。 近几年来，光伏产业迅速发展，世界太阳电池年产量在最近十年内保持了30%以上的增速，2007 年年增长率达到了50% ，2008 年年增长率甚至达到了100% ，年产量达到6.5GW ，大阳电池产量迅速增加的动力来自于世界对太阳能等清洁能源持续增长的需求，2008 年世界光伏系统新装机容量达到5.95 GW ，比200 7年增长了110%。按照目前光伏组件4.5 $/W的价格计算，世界光伏市场规模接近三百亿美元. 新能源是国家“十二五”规划重点要求发展的产业，政策对其扶持力度很大。2009年3月，由科技部、国家发改委等部门联合举办的2009年中国国际节能和新能源科技博览会上集中展示了节能减排和新能源科技的重大成果，引起了国内外的广泛关注。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。 二．独立光伏发电系统的结构和工作原理 1.结构 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，也可叫做太阳能电池发电系统。尽管太阳能光伏发电系统应用样式多种多样，应用规模跨度也很大，从小到不足一瓦的太阳能草坪灯，大到几百千瓦甚至几兆瓦的大型光伏发电站，但太阳能光伏发电系统的组成结构和工作原理基本相同。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
10KW-50KW光伏离网系统 技 术 方 案 协尔信新能源科技有限公司 2015/03/25 一、产品应用场合 我公司生产的光伏离网逆变电源，主要用于太阳能新能源发电系统。它具备常规逆变器的一切优点，还可以为交通不便、环境恶劣的山区、牧场、海岛等无电地区，利用新能源发电提供了绝对的可靠性。高效的逆变效率，可以降低太阳能电池板的容量，从而减少投资。 本电源采用先进的正弦波脉宽调制（SPWM）技术，主电路采用三菱IGBT模块，驱动保护为日本三菱厚膜电路，具有可靠性高、保护功能全、波形失真小等优点。广泛应用于环境恶劣的高原、海岛、偏远山区及野外作业，也可作为通讯基站、广告灯箱、路灯等供电电源。 二、光伏离网系统图
三、系统介绍 根据系统要求，选用1台50kw 的光伏离网逆变器。 3.1?光伏组件 本系统中，所有太阳能电池板为12KW-50KW 。 3.2光伏控制器 根据系统要求，整个系统需要5台240V10KW 光伏控制器。 3.3蓄电池组 其主要任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。系统电压为220V 。具体多少节数可有时间长短决定（建议选用12V ，20节300HA 铅酸免维护蓄电池）。 3.4离网逆变器 逆变器作为离网发电系统的核心部件，负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。 蓄电池 交流负载 太阳能电池板 光伏离网 逆变器 光伏控制器
整个系统共配置1台 DC220V 50KW离网逆变器。 四、光伏控制器 整个系统需要1台DC220V—50KW光伏控制器。 本系列产品是对太阳能电池板所发的直流电能进行调节和控制。一方面把调整后的能量送往直流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当太阳能电池板所发的直流电能不能满足负载需要时，由电池储存的电能为负载提供能量。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放，以保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。 五、光伏离网逆变器 逆变器是由于使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风力发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对逆变器的可靠性提出了很高的要求。 由于新能源发电成本较高，逆变器的高效运行显得非常重要。 5.1性能特点 BNSA-10KD采用先进的正弦波脉宽调制（SPWM）技术，驱动保护为日本三菱厚膜电路，具有可靠性高、保护功能全、波形失真小等优点。 该并网逆变器的主要性能特点如下： ·可靠性高
新能源技术课程设计预习报告 姓名：吴鹏飞 专业：电131 指导教师：张老师 完成日期：
一实验目的 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 MATLAB 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1.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。 二、实验仪器设备与器件 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。 三、实验原理分析 1光伏电池的基本理论 太阳能是一种辐射能，它必须借助一定的能量转换器才能变换成电能，这个把太阳能转换为电能的半导体能量转换器，就叫做光伏电池。光伏电池是光伏发电系统的重要组成部分，其光电转换效率和成本对光伏发电的发展具有决定性的影响。 （1）光伏电池的工作原理 光伏电池是利用半导体材料的光生伏打效应制成的。所谓光生伏打效应，简单的说，就是当物体受到太阳辐射时时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。半导体材料将光能转换为电能的效率特别高，因此光伏电池多为半导体材料制成。半导体光伏电池的发电过程可概括为如下
四个过程：（1）收集太阳光使之照射到光伏电池表面。（2）光伏电池吸收具有一定能量的光子，激发出非平衡载流子——电子空穴对。（3）这些电性符号相反的光生载流子在光伏电池 P-N 结内建电厂的作用下，电子-空穴对被分离，在 P-N 结两边产生异性电荷的积累，从而产生电动势，形成光生电压。（4）在光伏电池 P-N 结的两侧引出正负电极，并接上负载，则在外电路中即有光生电流通过，从而获得功率输出，这样光伏电池就把太阳能直接转换成了电能。发展至今，光伏电池的种类已特别繁多，根据制作材料的不同可将光伏电池分为硅光伏电池、有机半导体光伏电池、化合物半导体光伏电池和薄膜光伏电池。 （2）光伏电池的等效电路及数学模型 为了在光伏发电系统研究设计过程中，实现光伏电池与光伏发电系统的匹配，则需要建立光伏电池的数学模型，通过数学关系，来反映光伏电池各项参数的变化规律，以更加深入了解光伏电池输出特性。基于光伏电池的工作原理，整个光伏电池可简单的看作一个 P-N 结，其输出特性呈现非线性，等效电路由光生电流及内部并联电阻和串联电阻组成，如图 1-1 所示。当光照强度一定时，可将光伏电池看作恒流源，即光生电流I ph 一定。部分I ph 流经外部负载 R 形成端电压 V，V 正向偏置于 P-N 结二级管，引起与光生电流方向相反的暗电流I d 。由于电池板表面的接触电阻以及材料本身具有的电阻率等原因，流经负载的电流经过它们时，必然产生一定的损耗，因此在等效电路中加入串联电阻R s 来代表这些损耗。对于电池边缘的漏电以及电池表面的划痕、微裂痕等处引起的金属桥漏 电等问题，在等效电路中加入串联电阻R sh 来进行等效。 图1-1 光伏电池等效电路 由光伏电池的等效电路可得：