小型太阳能光伏发电系统中的电路保护
随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，人类更多的依靠可再生能源。开发和利用太阳能已经成为了最具前途和回报，最就手可热的技术。其中太阳能发电是对太阳能的直接转化和利用。
太阳能电池利用半导体器件的光伏效应，把太阳辐射能转换成电能，再通过电子技术的转换加以利用或存储。太阳能电池系统的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器，其结构框图如图1所示。太阳能发电系统分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏
发电系统。独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储夜晚用电的能量。独立太阳能光伏发电在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统，如风力发电/太阳能发电互
补系统等。
图1 太阳能发电系统示意图
小型太阳能光伏发电系统的防雷保护
由于太阳能电池板所处环境为户外，通常设立在空旷处或高处以保证日照。按照IEC6 1000-4-5电气环境分类，其电源连接线路隶属于4类电气环境，即互连线按户外电缆沿电
源电缆敷设并且这些电缆被作为电子和电气线路的电气环境。依据IEC对4类电气系统的
防雷保护要求，太阳能发电系统的电力输入部分需要进行防雷保护，这包括交流电力输入电路、充放电回路和逆变电路。保护级别依据线线间2KV，线地间4KV的要求进行设计。保护形式可能需要按不同电路位置进行一级至多级防护。由于太阳能发电系统工作场合环境苛刻，维修周期长，无人值守，使用寿命要求高等各种特殊需求，需要在进行过压保护解决方案的设计中，除了对过压保护器件的浪涌能力进行考虑之外，整个保护方案的工作寿命和抗老化能力都需要进行评估；必要时应采用6KV防护等级。
太阳能发电系统中每一块太阳能电池板电缆首先接入太阳能系统控制器的汇流箱。因此在汇流箱及控制器的输入端应使用如图2所示的过压保护设计。其中A、B和C为过压保
护器件。对于电压较高的、高可靠要求的系统和设备，应当使用气体放电管（GDT）和压
敏电阻（MOV）串联来作为A、B和C位置的保护器件来完成户外电缆的防雷保护。而对
于电压低于48VDC的低功率系统，可以直接使用GDT进行过压保护。考虑到过压保护器
件的失效模式，需要过流保护器件配合保护。在无人值守或不易维修的场合，应当使用可自
恢复的过流保护器件。泰科电子电路保护部门对于此类的防雷保护，针对不同的应用环境和保护要求有着多种保护方案。
图2 太阳能电池汇流盒、控制器输入端防雷保护
对于太阳能发电系统的直流负载也可以采用上述的方案来进行防雷保护。
而对于交流负载的防雷保护（即逆变器的输出端），则需要使用图3所示的的保护电路设计。泰科电子电路保护部门对此同样有着深厚的经验积累和多样的解决方案。
图3 太阳能发电系统交流负载防雷保护电路
控制器和逆变器的过压/过流/过热保护
由于太阳能电池阵列提供直流电的电压和电流都是不稳定的，太阳能控制器和逆变器要将其转换成终端负载或者电网要求的电压和电流。避免控制器和逆变器遭受ESD以及其它电磁干扰的损害是必要的。除了ESD器件外，泰科电子电路保护部门推出的2Pro过流过压综合保护器件可有效解决太阳能控制器和逆变器通讯端口的电路保护问题。2Pro将聚合物型正温度系数（PPTC）可恢复过温过流保护器件与传统压敏电阻（MOV）贴合在一起使用。2Pro除了可对雷击，浪涌等瞬态过压保护之外，在电压波动或失中线等长时间过压故障中，由于PPTC与MOV贴合在一起，MOV发散出来的热将触发PPTC使其动作进入高阻态，因而可以保护MOV不会因为长时间过压而燃烧损坏。同时2Pro还可针对短路等过流故障进行保护，并在故障排除之后，自动恢复到正常工作状态，免去了更换器件等繁重的维护过程。图4所示为2Pro产品的应用电路和实物图。
图4 2Pro产品电路和实物图
由于作为储能部件的可充电电池在充电程度改变时，电压变化范围较大。
对于控制器和逆变器的核心控制单元可以使用泰科电子电路保护部门的PolyZen器件，PolyZen器件可以更精确地保护昂贵的控制、驱动芯片，防止其在电压过高地情况下损坏。图5所示的为PolyZen器件的应用电路和实物图。
图5 PolyZen器件电路和实物图
在控制器、逆变器的电路中，大功率的半导体开关器件用于电力转换开关。这些器件即使在规定工作条件下运行，也会出现随机、不可预测并且呈现不同阻值的阻性短路。出现电阻失效时，仅10W的功率就可能产生温度在180℃以上的局部热点，远远高于典型的印刷电路板玻璃跃变温度(135℃)，造成电路板的环氧结构损坏，并产生热故障事件；最终可能导致器件及印刷电路板过热、冒烟甚至起火。
泰科电子电路保护部门新推出的RTP器件具有既适合最高温度达260℃的无铅回流焊工艺，又能在激活后在200℃断开进行温度保护。200℃的断开温度高于大部分正常工作的
电子器件的正常工作温度范围，有助于防止误动作，提高系统可靠性。同时该温度低于常见无铅焊料熔点。所以，当旁边的器件在规定温度范围内工作时，RTP器件不会断开电路，但在器件脱焊和形成额外短路的潜在风险之前会断开电路。这种适合回流焊的表面贴装温度保险器件相对于需要手工焊接的插脚温度保险丝，在装配焊接后具有良好的可靠性和一致性。
储能电池组的保护
在太阳能光伏发电系统中，储能电池的性能和安全也是非常重要的。不管是铅酸电池还是锂离子电池构成的储能电池组，在接线安装过程中、在使用中都存在电缆短路、电池正负极误接短路、或电池组温度过高等潜在故障。这些故障轻则损坏设备电路，重则造成财产、人身安全事故。在电池组中合理使用基于PPTC技术的过流保护和温度检测可有效保护电
池组、减少此类故障造成的性能下降和安全隐患。
任何类型的储能电池组在运输、安装及使用时都有可能遭遇外部短路。为防止电池组短路引起的严重后果，过流保护是必须的。除了PolySwitch自恢复保险丝以外，泰科电子电
路保护部门还研发了MHP混合器件。这种MHP器件采用了一种新的混合式技术，它可提供一种可恢复得、紧凑、稳健的电路保护器件。它能在额定电压超过30VDC的情况下提供30A以上的工作电流。这种金属混合PPTC器件(MHP)由一个双金属片保护器和一个聚合
物正温度系数(PPTC)器件并联而成。这种组合既能提供可复位的过电流保护功能，又可利
用PPTC器件的低电阻特性来防止双金属片在大电流条件下产生电弧，同时还能加热双金
属片，使其保持在打开锁定状态。这种器件避免了电路断开时产生的拉弧，故而延长了触电的寿命。由于该器件是密封且无弧，特别适合防暴场合的应用。
图6 MHP30-36实物图和机械尺寸图
图6所示的MHP30-36器件是泰科电子规划的MHP产品系列中的首批器件，最大额
定值为36VDC/100A，在100A (@25°C)条件下的跳闸时间小于5秒。这些器件的工作电
流为30A，初始电阻不到2mΩ，低于常见双金属保护器的初始电阻(通常为3至4mΩ)。该系列的产品能为太阳能发电系统中的储能系统提供更可靠和安全的电路保护。
由于充、放电及能量密度等方面的优势，越来越多的锂离子电池组用于太阳能光伏发电系统中。锂离子电池组的安全保护的要求更加严格。除了传统过流、过温（过冲引起的）保护要求之外，高串锂离子电池的均衡以及电压检测电路的保护问题均随之而来。泰科电子电路保护部门成功为高串锂离子电池组客户提供了涉及过温检测保护，以及均衡及电压检测电路短路保护的解决方案，并在客户应用中得到了很好的验证。图7所示即为PPTC在高串
锂离子电池组中的应用，主要用于检测电池组内部温度实现过温保护和防止电池在均衡或者电压检测过程中的短路状况。
图7 PPTC在高串锂离子中的应用：温度检测保护以及均衡/电压检测短路保护
太阳能光伏发电系统的负载可以是多种多样的子系统或设备，譬如LED照明灯具，野外无人值守检测、记录或通讯设施等。依据子系统的特征和使用环境不同，子系统及设备也需要不同等级的电路保护。在设计这些保护时，应当从系统的角度出发，协同耦合各设备、各子系统保护，以达到最好的保护系统的效果。在这方面，泰科电子瑞侃电路保护部拥有丰富的经验，竭诚为业内客户提供完整的解决方案。
本文由午夜寒光贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 (s' 『 1 Ⅲ…节能减排 :e l { 1 l o n l na l 一 太阳能光伏发电技术及其发展前景 ●湖北十堰刘道春 1 太阳能光伏发电市场前景广阔 当煤炭 , 油等化石能源频频告急 , 源问题日益成石能为制约国际社会经济发展的瓶颈时 ,越来越多的国家开始实行" 阳光计划 " 开发太阳能资源 , 求经济发展的新 , 寻动力 .欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源 . 国际光伏市场巨大潜力的推动下 , 国的太阳能在各电池制造商争相投入巨资 , 大生产 , 争一席之地 . 扩以 美国推出了" 阳能路灯计划 "旨在让美国一部分城太 , 阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电 . 太阳能发电有两种方式 : 种是光一热一电转换方式 , 一种是光一电一另 直接转换方式 . 光一热一电转换方式通过利用太阳辐射 产生的热能发电 .一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气 . 驱动汽轮机发电 .与普通的火力再发电一样 .太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高 , 估计它的投资至少要比普通火电站贵 5 1 — O倍 . 一座 l0 MW 的太阳能热电站需要投资 2 ～ 5亿美元 ,平均O0 02 lW 的投资为 2 0 ～ 5 0美元 .因此 . k 002O 目前只能小规模地市的路灯都改为由太阳能供电 , 据计划 , 盏路灯每年根每 可节电 8 0 Wh 日本也正在实施太阳能 " 0k . 7万套工程计 应用于特殊的场合 . 大规模利用在经济上很不合算 , 而还 不能与普通的火电站或核电站相竞争 .光一电直接转换 划 " 准备普及太阳能住宅发电系统 , 是装设在住宅屋 , 主要 方式是利用光电效应 , 太阳辐射能直接转换成电能 , 将它的基本装置就是太阳能电池 .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 , 生电流 .当多个产电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的 顶上的太阳能电池发电设备, 家庭剩余的电量还可以卖给 电力公司 .欧洲则将研究开发太阳能电池列入著名的" 尤里卡 " 科技计划 , 出了 "O万套工程计划 " 日本 , 国高推 l . 韩以及欧洲地区总共8个国家最近决定携手合作 , 亚洲内在 陆及非洲沙漠地区建设世界上规模最大的太阳能发电站 . 他们的目标是将占全球陆地面积约 l , 4的沙漠地区的长时间日照资源有效地利用起来 ,为 3 0万用户提供 1 0万 0 太阳能电池方阵 .太阳能电池是一种大有前途的新型电源 , 有永久性 , 洁性和灵活性三大优点 . 太阳能电池具清
一种简易的小型太阳能控制器 摘要：本文主要研究带有蓄电池储能独立式光伏发电系统，对太阳能控制器的功能模块进行了简要说明，并阐述了蓄电池的充电策略。在此基础上，对其硬件电路进行详细说明，之后通过蓄电池管理系统（BMS）电压测量，对其电压值进行校正。并给出了系统进行软件设计。该控制器主要通过观测指示灯来获取蓄电池的电压，同时单片机PIC16F676来控制，MOS管的通断，既而影响太阳能电池板对蓄电池充电，以及蓄电池对负载供电。立足低成本高性能，具有较高的性价比，已在偏远地区广泛应用，效果良好。 关键词：太阳能控制器；PIC16F676；蓄电池 A simple small sized solar energy controller Abstract: I have a research about a stand-alone photovoltaic energy storage system with a battery in this paper,the components of the solar energy controller are introduced briefly, the voltage of battery was measured and corrected by Battery management system(BMS),while the strategy of charging the battery are described. On this basis, their parts of hardware circuits are explained in detail. the software design about the system has been finished. The controller obtained the battery voltage by observing the lights, and PIC16F676 microcontroller controlling the MOS turned on or off, Subsequently which affected the battery charged by solar panels and battery power to the load.Based on low-cost high-performance, it has been widely used in remote areas with the excellent effect. Keywords：solar energy controller; PIC16F676; battery 在能源日益减少的今天，从环保主义的角度出发开发并利用新能源是非常有必要的。新能源是传统能源以外的其他各种能源形式。目前处于正在积极研究或者已经刚开始开发利用，太阳能是一种新兴能源，其环保洁净、资源丰富、并且不依赖与地域环境。由于太阳能电池板输出电压很多时候不够稳定，一般不能直接单一给负载供电，需要在中间加上储存电能的装置。同时太阳能控制器作为光伏发电系统的重要组成部分，能够通过指示灯来显示蓄电池的端电压，使单片机部分可以对其控制。本设计采用铅酸蓄电池，针对恒压充电方式和PWM脉冲式充电方式进行了改进，使之更适合小成本控制器，同时增加相应的保护措施，增加了蓄电池的使用寿命。 1 系统大致介绍 1.1太阳能控制器系统简介 太阳能控制器主要由太阳能电池板、蓄电池、单片机控制部分、负载等几部分组成。其大致框图如下所示：
(BIPV)光伏发电示范项目系统设计建议书 示范项目名称：XXXXXXXXX示范项目 二〇一〇年十月
目录 第1章项目概况 (1) 1.1 项目地理情况 (1) 1.1.1 地理位置 (1) 1.1.2 供电要求 (1) 1.2 项目建筑类型（BIPV） (2) 第2章一般光伏发电系统的价格构成 .................................................... 错误！未定义书签。第3章光伏并网发电系统设计原则与原理 (2) 3.1 总体设计原则 (3) 3.1.1 视觉美观性 (3) 3.1.2 太阳辐射量 (3) 3.1.3 电缆长度 (4) 3.2 方案设计原理 (4) 第4章光伏系统监控设计 (6) 第5章效益分析 (7) 5.1 发电量计算与节能减排量分析 (8) 5.2 资金投入与效益分析 (10) 第6章某太阳能电源技术有限公司 ........................................................ 错误！未定义书签。 6.1 雄厚的集团背景................................................................................................................................ 错误！未定义书签。 6.2 超强的项目管理能力....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.3 卓越的设计团队................................................................................................................................ 错误！未定义书签。 6.4 “一揽子交钥匙服务”................................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.5 增值服务 ............................................................................................................................................. 错误！未定义书签。第7章在节能方面为万达服务过的项目 .. (20) 第8章附录《政策分析》 (21)
小型光伏发电系统4K W的设计
南京信息职业技术学院 毕业设计论文 作者陈德清学号 31041P03 系部中认新能源技术学院 专业光伏发电技术及应用 题目小型独立光伏发电系统（4KW）的设计 指导教师程超 评阅教师张渊 完成时间： 2013年 5 月 2 日
毕业设计(论文)中文摘要
毕业设计(论文)外文摘要
目录 1 引言 (5) 2 独立光伏发电系统概述 (7) 2.1 独立光伏发电系统的概念 (7) 2.2.1 结构 (8) 2.2.2 工作原理 (9) 3 独立光伏发电系统的设计 (9) 3.1 系统的设计原则、步骤和内容 (9) 3.1.1 系统设计原则 (9) 3.1.2 设计步骤和内容 (9) 3.2 系统容量的设计 (10) 3.2.1 数值计算值 (10) 3.3 太阳能电池组件及方阵的设计 (12) 3.3.1 光伏组件方阵需要考虑的问题 (12) 3.3.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角 (12) 3.3.3 一般设计方法 (13) 3.4 直流接线箱的选型 (16) 3.5 光伏控制器的选型 (18) 3.6 光伏逆变器的选型 (19) 4 结论 (20) 5 致谢 (21) 6参考文献 (21)
1 引言 自人类社会诞生以来，能源一直是人类生存和发展的重要物质基础。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。 根据《BP世界能源统2005》的统计数据，以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40 多年，天然气和煤炭则分别可以供应67年和164年。而我国的能源资源储量情况更是危机逼人，按2000 年底的统计，探明可开发能源总储量约占世界总量的10.1%.我国能源剩余可开采总储量的结构为原煤占58.8%，原油占3.4%，天然气占1.3%，水资源占36.5%。我国能源可开发剩余可采储量的资源保证程度仅为129.7年。 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。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1 0 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3日%以上。四班牙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。 近年来，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
名称：小型光伏发电系统 简介：太阳能发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。家用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。晶华威能源提供各种功率太阳能光伏发电系统的设计，施工，维护。充分满足客户不同的需求。 系统示意图 其他介绍 设置原理 家用太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：1、家用太阳能发电在哪里使用？该地日光辐射情况如何？2、系统的负载功率多大？3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？4、系统每天需要工作多少小时？5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？7、系统需求的数量? 系统分类
家用太阳能发电系统分为离网发电系统与并网发电系统： 1、离网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。 2、并网发电系统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。并网发电系统有集中式大型并网电站，一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，发展推广难度较大。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。 系统优劣 优点 1、太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击； 2、太阳能随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失； 3、太阳能不用燃料，运行成本很低； 4、太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用； 5、太阳能发电不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源； 6、太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵容量，避免浪费。 应用领域 一、用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW 家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。 三、通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。 四、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
太阳能光伏发电系统基本组成 欧阳光明（2021.03.07） 太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。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。 理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13％左右，国际上同类产品效率约12至14％。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。 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。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。 （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12V DC、24V DC、48V DC。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24V DC的电能转换成5V DC的电能（注意，不是简单的降压）。
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。
太阳能发电系统的结构和工作原理 在理解太阳能发电原理之前，如果您对太阳能还有所疑问的话，建议您先看一下什么是太阳能。 所谓太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材 料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。 1、太阳能发电原理 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(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。 1.1 太阳能电源系统 太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 (1) 电池单元： 由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的 电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。 若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。 理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。(2) 电能储存单元： 太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十 分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。 1.2 控制器 控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常 采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。 1.3 DC-AC逆变器 逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电 。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 2、太阳能发电系统的效率 在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及 负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围
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 (6) 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 (7)
3.3光伏阵列设计 (12) 3.4系统效率分析 (15) 四、电气部分 (16) 4.1概述 (16) 4.2系统方案设计选型 (16) 4.3电气主接线 (20) 4.4主要设备选型 (20) 4.5防雷及接地 (30) 4.6电气设备布置 (31) 4.7电缆敷设及电缆防火 (31) 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，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。 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》； 2)GB50057《建筑物防雷设计规》； 3)GB31／T316—2004《城市环境照明规》； 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》； 6)GBJ１6—87《建筑设计防火规》； 7)《中华人民国可再生能源法》； 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。
太阳能光伏发电基本原理 1. 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组,光伏系统电池控制器,蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是: 光伏电池:光电转换。 控制器:作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多,如2点式控制器,多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等,我国目前使用的大都是简单设计的控制器,智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。 蓄电池:蓄电池是光伏发电系统中的关键部件,用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池,而是使用常规的铅酸蓄电池。 交直流逆变器:由于它的功能是交直流转换,因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术,最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。 2.太阳能光伏电池板: 太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中,推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场,而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热(*。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率,也就是光伏电池效率大约是单晶硅1 3%-15%,多晶硅11%-13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。 1839年,法国物理学家A.E.Becquerel在实验室中发现液体的光生伏特效应(由光照射在液体蓄电池的金属电极板上使得蓄电池电路中的伏特表产生微弱变化至
今,在所有能找到的材料中,由单晶硅做成的P-N结光伏电池是光电转换效率最高的材料。 3.太阳能光伏发电系统的分类: 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类,离网光伏蓄电系统,光伏并网发电系统及前两者混合系统。 A离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单,而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。 B光伏并网发电系统,当用电负荷较大时,太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时,或用不完电力时,就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下,该系统省掉了蓄电池,从而扩张了使用的范围和灵活性,并降低了造价。 CA, B两者混合系统,这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性,例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 光伏产业投资焦点应集中在薄膜光伏电池领域 新能源板块短期面临估值偏高的窘境全球光伏产业维持热络,薄膜光伏电池地位崛起 根据Solarbuzz最新数据,07年全球光伏系统装置容量达2826MW,较06年大增62%,其中德国07年光伏系统 装置容量达1328MW(占比高达47%占居第一位,增速为38%,其次是西班牙的640MW(占比达23%,增速为480%,美国为220MW(占比为8%,增速为57%,日本市场占比持续下降,07年装置容量仅230MW(占比8%,衰退了22%。 07年全球太阳能电池产量达到3436MW,较06年增长了56%,中国厂商07年市占率由06年的20%
2018年家用太阳能发电系统成本及家庭太阳能发电价格家用太阳能发电系统在农村、城市别墅群越来越成为时尚。正是因为其不仅有巨大的经济效益，还有巨大的社会效益，家用太阳能发电系统厂家也是层出不穷。市场上价格也没有统一标准。很多用户不仅想问：建设一套家用太阳能发电系统到底需要多少钱? 首先在谈家用太阳发电系统的成本问题，我们首先要了解家用发电站系统的组成，然后根据这个组成来谈谈价格构成。 家用太阳能发电系统主要设备有：太阳能电池板、逆变器、线缆、配电柜、辅材等。不推荐做离网系统，不仅没有补贴，还要担心能不能带动电器运行，而且配置起来比较麻烦。 家用太阳能发电系统的成本构成主要是：设备的成本、安装施工的人员成本、设计咨询成本、并网服务的成本。 由于家用太阳能发电系统的成本一般是按照总包的形式来进行 报价的，单项报价形式很少，而且需要考虑的因素很多。总包的价格就是按照容量来进行报价，一般来说，家庭电站初步的报价范围是
9-10元一瓦，一个普通家庭建设5千瓦系统，差不多需要2万-6万元。这个价格包括了以上所有的成本。 有很多用户觉得这个价格有点偏高，但只有这样的价格才能保证系统的安全性、稳定性、高效。很多用户在网络上看到别的厂家宣传的几千块钱就可以做一个家用系统，而且还是用蓄电池来储能供电。但是我们玖牧新能源想给大家提个醒：这根本就没有宣传的那么好，几千块钱不能支撑一个家庭用电。 网络上宣称的几千块钱就可以做一个家用太阳能发电系统，能够满足家庭日常所需。其实这样的系统只是一个便携式应急电源，单单依靠几块小型电池板，加上一个蓄电池，只能满足小功率电源的短时间使用。要想带动家里电器，诸如冰箱，空调等，也只能是夸大其词。 我们现在建设的这个家用太阳能发电系统，是需要向当地的供电局进行备案的，提交相关手续，最后是可以拿到国家补贴的。是符合流程的，符合规定的。如果达不到预期的发电效果，可以根据供电局提供的电表记录的数字找我们反馈。
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
光伏发电示范项目系统设计建议书 示范项目名称：XXXXXXXXX示范项目 二〇一〇年十月
目录 第1章项目概况 (1) 1.1 项目地理情况 (1) 1.1.1 地理位置 (1) 1.1.2 供电要求 (1) 1.2 项目建筑类型（BIPV） (2) 第2章一般光伏发电系统的价格构成...............................................错误！未定义书签。第3章光伏并网发电系统设计原则与原理. (2) 3.1 总体设计原则 (3) 3.1.1 视觉美观性 (3) 3.1.2 太阳辐射量 (3) 3.1.3 电缆长度 (4) 3.2 方案设计原理 (4) 第4章光伏系统监控设计 (6) 第5章效益分析 (7) 5.1 发电量计算与节能减排量分析 (8) 5.2 资金投入与效益分析 (10) 第6章某太阳能电源技术有限公司...................................................错误！未定义书签。 6.1 雄厚的集团背景.................................................................................................................. 错误！未定义书签。 6.2 超强的项目管理能力.......................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.3 卓越的设计团队.................................................................................................................. 错误！未定义书签。 6.4 “一揽子交钥匙服务”...................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.5 增值服务 ............................................................................................................................. 错误！未定义书签。第7章在节能方面为万达服务过的项目 .. (20) 第8章附录《政策分析》 (21)
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。
专科生毕业论文（设计）题目：家用小型太阳能光伏发电系统设计 系（部）光伏发电及应用 专业光伏发电及应用 学号 201111120**** 姓名王 * 指导教师龚** 1
20 13年 10 月 6 日 摘要 太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。为解决边远的农牧地区、偏僻的山区、孤立的岛屿等地方人们日常生活、生产用电的需要，改善人们的生活水平，进行了家用太阳能光伏发电系统的设计。根据当地的气象、环境状况及具体用电情况，给出了系统的设计方法及施工要求，包括蓄电池容量的计算、控制器的选择、逆变器功率的选择、太阳能电池组件的选择和布置等。安装运行以来，系统工作稳定正常，验证了设计的正确性。 关键词：太阳能光伏发电；太阳能电池组件；系统设计。 Abstract:Solarenergyisthemostcommonformofnaturalresources,itisalsotheinexhaustiblerenewab leenergy.Aimingatsolvingthepeople'sdailylifeandproductionelectricityneedsinremotefarming,m ountainandislands,ahomeusesolarphotovoltaicgenerationsystemwasdesigned.Accordingtolocal weather,environmentalconditionsandspecificcasewithelectricity,thedesignmethodandconstructi onrequirementweredeveloped,includingthecalculationofthebatterycapacity,theselectionofthecon troller,thechoiceofinverterpower,theselectionandlayoutofthesolarcellmodules,etc..Theresultsind icatethatthesystemrunsstabilityandnormal，theaccuracyofthede-signisverified．
3kw别墅居家小型光伏发电系统 方案介绍: 居家小型光伏发电系统可以安装在住宅屋顶,发电量可以全部上网、全部自用或自发自用余电上网。此解决方案运用场景可以就是城市高层、多层住宅,连栋、栋别墅,农村住宅等。 小型太阳能光伏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: 太阳能电池板就是太阳能发电系统中的核心部分,也就是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用就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。 (二)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。其作用就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。 载工作。 (三)太阳能控制器: 太阳能控制器的作用就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。其她附加功能如光控开关、时控开关都应当就是控制器的可选项; (四)逆变器: 太阳能的直接输出一般都就是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。 安装要求: 确定您家房子就是否适合安装住宅太阳能系统。要安装屋顶太阳能系统,必须先评估屋顶的牢固程度、面积以及向阳性。房子的大小对安装成本的影响不大,不过在预估精确的成本之前,必须确定家庭消耗的总电量以及太阳能电力所占的比例。 主要设备: 组件:250w 12块多晶硅组件(可选单晶组件,价格另议) 逆变器:3kw三相双路逆变器1台(可选微型逆变器,价格另议) 支架:1套(根据屋顶实际尺寸设计定制) 电缆:光伏专用直流与交流电缆1套 配电箱:1台(含空关与断路器等) 占地面积::25-38m2 其她:其她主辅料。 安装施工:派专业安装人员3-4人。 家用太阳能并网发电系统说明: