离网型光伏发电系统

新型离网光伏发电系统方案设计
一、研究背景
随着经济发展的加快，人们对能源的依赖也不断增加，其中电能的消
耗量不断增加，光伏发电作为可再生能源之一的优势越发凸显，越来越多
的人们开始重视这种可再生能源，认识到其能源的优势。

但是，传统的光
伏发电受电网接入限制，受地形和电网规划条件限制，导致很多人无法使
用这种技术，自给自足受到困扰，电力不足。

考虑到这个问题，研究开发
出离网光伏发电系统，从而解决用户的能源问题，真正实现自主发电，自
给自足，这是本文的研究背景。

二、研究内容
离网光伏发电系统是一种能够在电网外发电的能源系统。

它采用太阳
能转换成电能，利用电池存储电能，控制器调节发电，实现自主发电，解
决用户的电力不足问题。

本文针对此研究，主要是对其方案的设计，进行
如下研究内容：
1.在分析当地的气候条件，计算出需要的光伏发电系统容量，以便确
定所需的光伏发电系统组件的总容量；
2.确定系统组件的类型，并从技术性能，可靠性等方面考虑进行选型；
3.计算系统的配置，将系统组件分配到各个分支，达到最佳的配置；
4.计算系统指标。

离网型光伏发电系统设计方案一、引言离网型光伏发电系统是指将光伏发电系统与电网完全隔离，并通过储能设备储存电能，提供给用户使用。

光伏发电系统通过太阳能板将太阳能转换为直流电能，再经过逆变器将直流电转换为交流电，供电给用户使用。

在无法接入传统电网的地区或需要独立供电的应用场景中，离网型光伏发电系统具有广泛的应用前景。

二、系统组成1.光伏电池组：光伏电池组是光伏发电系统的核心部件，由多个太阳能电池板组成。

太阳能板能够将阳光转化为直流电能，为系统提供能源。

2.充放电控制器：充放电控制器主要负责对光伏电池组进行控制和管理，确保系统的充电和放电过程稳定。

充放电控制器还可监测电池组的电压、电流和温度等参数，以提高系统的安全性和效率。

3.储能设备：储能设备是离网型光伏发电系统的关键组成部分，用于储存多余的电能，并在需要时释放。

常见的储能设备包括蓄电池、超级电容、储氢罐等。

蓄电池是较常用的储能设备，能够将电能长时间存储，并通过逆变器将储存的直流电转换为交流电。

4.逆变器：逆变器是将光伏电池组输出的直流电转换为交流电的关键设备。

逆变器可以将直流电的电压和频率转换为符合用户需求的交流电。

三、系统设计1.太阳能资源评估：根据光照强度和日照时间等要素，评估系统所处地区可利用的太阳能资源。

通过太阳能资源评估，确定光伏电池组的组件类型和数量，以及逆变器的容量。

2.负载需求分析：根据用户的用电需求，确定系统的负载容量和负载类型。

负载需求的分析包括负载功率和运行时间的估算。

对于不同类型的负载，可以分配不同的储能容量。

3.储能容量设计：储能容量的设计需要考虑系统的负载需求和太阳能资源。

通过计算所需的电能储存量，确定储能设备的容量。

储能设备的容量应能满足负载的用电需求，并在连续阴天等情况下保证供电稳定。

4.系统可靠性设计：离网型光伏发电系统的可靠性设计是确保系统正常运行的重要因素。

采用双冗余设计可以提高系统的可靠性，例如采用多组光伏电池板、多台储能设备和逆变器等。

离网型光伏发电系统设计方案
一、系统基本原理离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。

系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、直流负载和交流负载等构成。

光伏方阵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。

图1 离网型光伏发电系统示意图
(1)太阳电池组件
太阳电池组件是太阳能供电系统中的主要部分，也是太阳能供电系统中价值最高的部件，其作用是将太阳的辐射能量转换为直流电能；
(2)太阳能充放电控制器
也称光伏控制器，其作用是对太阳能电池组件所发的电能进行调节和控制，最大限度地对蓄电池进行充电，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，光伏控制器应具备温度补偿的功能。

(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。

(4)离网型逆变器
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。

为了提高光伏发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，逆变器的性能指标非常重要。

二、主要组成部件介绍。

光伏发电系统由哪些部分构成？其作用分别是什么？光伏发电系统由哪些部分构成,其作用分别是什么,离网型光伏发电系统组成:典型的光伏发电系统主要由光伏阵列、充放电控制器、储能装备或逆变器、负载等组成。

其构成如图所示。

光照射到光伏阵列上，光能转变成电能，光伏阵列的输出电流由于受环境影响，因此是不稳定的，需要经过DC-DC转换器将其转变成稳定的电流后，才能加载到蓄电池上，对蓄电池充电，蓄电池再对负载供电。

如果是并网售电，则不需要蓄电池，而是通过并网逆变器，将直流电流转换成交流电流，并到电网上进行出售。

也就是说，离网型光伏发电系统必须使用到蓄电池储能，而并网型则不一定需要。

控制系统对光伏阵列的输出电压和电流进行实时采样，判断光伏发电系统是否工作在最大功率点上，然后根据跟踪算法，改变PWM信号的占空比，进而控制光伏阵列的输出电压使其工作点向最大功率点逼近。

在蓄电池过充过放控制模块中，当蓄电池电压充电或放电到一定的设定值后，就会自动关闭或打开。

光伏阵列组件光伏发电系统利用以光电效应原理制成的光伏阵列组件将太阳能直接转换为电能。

光伏电池单体是用于光电转换的最小单元，一个单体产生的电压大约为0.45V，工作电流约为20~25mA/cm2，将光伏电池单体进行串、并联封装后，就成了光伏电池阵列组件。

当受到光线照射的太阳能电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳能电池的工作情况可以用下图所示的太阳能电池负载特性曲线来表示。

它表明在确定的日照强度和温度下，光伏电池的输出电压和输出电流以及输出功率之间的关系，简称I-V特性和P-V特性。

从图中可以看出，光伏发电系统的特性曲线具有强烈的非线性，既非恒压源也非恒流源。

从其P-V特性曲线可以看出，在日照强度一定的前提下，其输出功率近似于一个开口向下的抛物线。

该抛物线顶点对应的功率即为该日照强度下的P-V曲线的最大功率点，对应的电压称为最大功率点电压。

为了提高光伏发电系统的转化效率，就必须使系统保持运行在P-V曲线最大功率点附近。

小型离网光伏发电系统逆变器的研制1. 本文概述随着全球对可再生能源的需求不断增长，光伏发电系统作为其中一种重要的能源形式，正受到越来越多的关注。

在众多光伏发电系统中，小型离网光伏发电系统因其安装灵活、维护简便等优点，被广泛应用于偏远地区、户外活动以及紧急电源供应等领域。

小型离网光伏发电系统的核心组件——逆变器，其性能的优劣直接影响到整个系统的效率和稳定性。

本文旨在研制一种高效、稳定的小型离网光伏发电系统逆变器。

通过对现有逆变器技术的深入分析，明确了当前逆变器在小型离网光伏系统中存在的问题和挑战。

接着，本文提出了一种新型的逆变器设计方案，该方案在提升转换效率、降低能耗、增强系统稳定性等方面具有显著优势。

本文的主要内容包括：逆变器的工作原理和关键技术研究、新型逆变器的设计与实现、以及逆变器的性能测试与分析。

通过这些研究，本文不仅为小型离网光伏发电系统提供了一种高效的逆变器解决方案，而且也为逆变器技术的进一步发展提供了新的思路和方向。

2. 文献综述小型离网光伏发电系统作为可再生能源利用的重要组成部分，在全球范围内得到了广泛的关注和发展。

逆变器作为该系统中的核心组件，负责将光伏板产生的直流电转换为交流电，以供家庭或小型社区使用。

随着技术的进步，逆变器的设计和效率成为研究的热点。

过去几年，研究人员在逆变器效率提升方面取得了显著进展。

高效能的半导体材料如硅碳(SiC)和氮化镓(GaN)的使用，显著降低了逆变器的能量损耗。

新型拓扑结构和控制策略也被提出以优化逆变器性能。

离网光伏系统通常安装在偏远地区，因此逆变器的长期稳定运行至关重要。

文献中对于提高逆变器在高温、潮湿等恶劣环境下的可靠性进行了广泛研究，包括热管理技术、故障诊断和预测维护等方面。

随着智能电网的发展，逆变器在电网交互方面的作用日益重要。

研究集中在逆变器的电网支持功能，如频率和电压调节，以及与储能系统的集成。

尽管在逆变器技术上取得了进步，但仍存在一些挑战。

离网型太阳能光伏发电系统设计离网型太阳能光伏发电系统是一种利用太阳能光伏板将太阳能转化为电能，不依赖于传统电网供电的独立发电系统。

在一些偏远地区、山区、海岛等电力资源匮乏的地方，离网型太阳能光伏发电系统成为一种重要的可再生能源发电方式。

本文将从组成部分、系统设计和优势等方面进行详细介绍。

太阳能光伏板组是系统的核心部分，通过光伏效应将太阳能转化为直流电能。

在选择光伏板时，需要考虑光伏板的功率、转换效率和可靠性等参数，以确保系统的稳定发电。

储能设备主要用于储存电能，以应对夜间或阴天等无法直接获取太阳能的情况。

目前常用的储能设备有铅酸蓄电池和锂离子电池等。

在选择储能设备时，需要考虑储能容量、寿命、充放电效率等因素。

逆变器用于将直流电能转化为交流电能，以满足家庭或办公室等用电需求。

逆变器的选择需要考虑输出功率、转换效率和负载容量等因素。

控制器是系统的智能控制中心，用于监测和控制光伏发电系统的运行状态。

控制器可以监测太阳能光伏板组的输出功率、电池的电量、负载的电流等信息，并能根据实际情况进行调节，以保证系统正常运行和安全运行。

在设计离网型太阳能光伏发电系统时，需要考虑以下几个方面。

首先，要确定系统的总功率需求，从而确定光伏板组和储能设备的容量。

其次，需要确定太阳能光伏板的安装方式和角度，以最大限度地提高光伏板的光吸收效率。

此外，还需要考虑光伏板组到储能设备的连线方式和长度，以减小能量传输损失。

最后，需要合理安装逆变器和控制器，并确保系统的运行安全可靠。

离网型太阳能光伏发电系统具有诸多优势。

首先，它不依赖于传统电网供电，无需支付电费，可以有效降低用电成本。

其次，太阳能是一种可再生能源，具有取之不尽、用之不竭的优势，对环境没有污染。

再次，光伏发电系统可以按需配置光伏板组和储能设备，灵活性高，适应性强。

此外，太阳能光伏发电系统的维护成本相对较低，寿命长，维护简便。

综上所述，离网型太阳能光伏发电系统是一种可行的可再生能源发电方式。

光伏发电的分类
一、离网型光伏发电
电又叫独立光伏发电，其产生的电能只提供给本地负载，包括交流负载和直流负载，不与公共电网连接。

离网型光伏大点系统主要包括光伏电池阵列、蓄电池组、控制器和逆变器以及负载等。

光伏电池阵列将太阳能转化成电能。

控制器决定系统的运行状态，对整个系统器起管理作用。

蓄电池是整个系统的储能部件，对光伏电池阵列输出的电能进行储存。

光伏电池阵列和蓄电池输出的都是直流电，向交流负载供电时，必须经过DC/AC逆变器将直流转换为交流电。

二、并网型光伏发电
是由光伏电池方阵、控制器、并网逆变器组成，不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接将电能输入公共电网。

并网太阳能光伏发电系统相比离网太阳能光伏发电系统省掉了蓄电池储能和释放的过程，减少了其中的能量消耗，节约了占地空间，还降低了配置成本。

值得申明的是，并网太阳能光伏发电系统很大一部分用于政府电网和发达国家节能的案件中。

并网太阳能发电是太阳能光伏发电的发展方向，是21世纪极具潜力的能源利用技术。

三、混合型光伏发电
系统中不单是使用太阳能电池方阵，还使用了燃油发电机、风力发电机等其他发电技术，这样就可以综合各种发电技术的优点输出稳定的电能，使环境的影响因素对电能的输出影响达到最小。

但
是混合型光伏发电控制系统复杂，设计、安装和施工工程较大，需要更多的维护。

离网光伏发电系统组成及各部件功能图文分析(1)典型离网光伏发电系统离网光伏发电系统结构如下图2-1所示，主要包括光伏阵列、控制器、蓄电池、逆变器和负载。

太阳能光伏发电的核心部件是太阳能电池板，它将太阳光昀光能直接转换成电能；并通过控制器把太阳能电池产生的电能存储于蓄电池中；当负载用电时，蓄电池中的电能通过控制器合理地分配到各个负载上。

太阳能电池所产生的电流为直流电，可以直接以直流电的形式应用，也可以用交流逆变器将其转换成为交流电，供交流负载使用。

太阳能发电的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存储起来。

图2-1独立型太阳能光伏发电系统工作原理(2)离网光伏发电系统各部件功能①太阳能电池组件（阵列）太阳能电池组件也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统中的核心部分。

其作用是将太阳光的辐射能量转换为电能，并送往蓄电池中存储起来，也可以直接用于推动负载工作。

当发电容量较大时，就需要用多块电池组件串、并联后构成太阳能电池方阵。

目前应用的太阳能电池主要是晶体硅电池，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等几种。

②蓄电池蓄电池的作用主要是存储太阳能电池发出的电能，并可随时向负载供电。

太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求是：自放电率低、使用寿命长、充电效率高、深放电能力强、工作温度范围宽、少维护或免维护以及价格低廉。

目前为光伏系统配套使用的主要是免维护铅酸电池，在小型、微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池、锂电池或超级电容器。

当需要大容量电能存储时，就需要将多只蓄电池串、并联起来构成蓄电池组。

③光伏控制器太阳能光伏控制器的作用是控制整个系统的工作状态，其功能主要有：防止蓄电池过充电保护、防止蓄电池过放电保护、系统短路保护、系统极性反接保护、夜间防反充保护等。

在温差较大的地方，控制器还具有温度补偿的功能。

另外控制器还有光控开关、时控开关等工作模式，以及充电状态、蓄电池电量等各种工作状态的显示功能。

离网(独立)-型光伏发电系统设计与简易计算方法乛、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/m2一宁夏北部、甘肃北部、新疆南部、青海西部、西藏西部、6680-8401855-23333200-33018.3-23.08.7-9.0 5.0-6.3(印度、巴基斯坦北部)二河北西北部、山西北部、内蒙南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部、新疆西部5852-6681625-18553000-32016.0-18.38.2-8.7 4.5-5.1三山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、江5016-58521393-16252200-30013.7-16.06.0-8.2 3.8-4.5苏北部、安徽北部、台湾西南部四湖南、湖北、广西、江西、淅江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江、台湾东北部4190-50161163-13931400-22011.5-13.73.8-6.0 3.2-3.8五四川、贵州3344-4190928-11631000-1409.16-11.52.7-3.8 2.5-3.2注：1)1 kwh=3.6MJ；亻2)f=F(MJ/m2 )/365天；3)h=H/365天；4) h1=F(KWh)/365(天)/1000(kw/m2 ) (小时) ；3) 5)表中所列为各地水平面上的辐射量，在倾斜光伏组件上的辐射量比水平面上辐射量多。

离网光伏发电系统技术方案一、光伏发电系统概述1.概念：光伏发电技术是指将太阳能直接转换为电能的技术，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。

2.优点：与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要体现在：①无枯竭危险；②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如：无电地区，以及地形复杂地区。

④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。

3.分类：光伏发电系统分为：离网系统和并网系统。

离网系统：是指太阳能电池发完电后储存在蓄电池内，然后供给用电设备使用的系统。

该系统一般包括：太阳能电池阵列、充放电控制器、蓄电池组、逆变器等几个部分。

离网系统具有使用灵活、用途广泛的特点。

离网系统并网系统：是指太阳能电池发完电后通过并网逆变器直接输送入电网的系统。

该系统一般包括：太阳能电池阵列、并网逆变器、升压控制系统等几个部分，节省了蓄电池组和充放电控制器。

这类系统单位造价较低，但需要外网的支持。

并网系统4.应用：二、项目建设地点概况1.项目建设所在地：项目建设所在地为尼泊尔。

尼泊尔联邦民主共和国，简称尼泊尔，尼泊尔首都加德满都位于北纬27°42',东经85°19'，为南亚山区内陆国家，位于喜马拉雅山中段南麓，北与中国西藏接壤，东、西、南三面被印度包围，国境线长2400公里。

尼泊尔是一个近长方形的国家，从东到西长度为885公里，从南到北在145-241公里之间。

2. 气候环境：尼泊尔的气候基本上只有两季，每年的十月至次年的三月是干季（冬季），雨量极少，早晚温差较大，晨间摄氏10度左右，中午会升至摄氏25度；每年的四月至九月是雨季（夏季），其中四、五月气候尤其闷热，最高温常达到摄氏36度；五月起的降雨常作为雨季的前奏，一直持续到九月底，雨量丰沛，常泛滥成灾。