独立、并网光伏发电系统设计

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：光伏二 河北西北部、山西北部、内5852-66801625-1855 3000-3200 16.0-18.3 8.2-8.7 4.5-5.1电站所在地理位置(緯度)、年平蒙南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部、新疆西部均光辐射量F或年平均每日辐射量三山东、河南、5016-5851393-1622200-30013.7-16.06.0-8.2 3.8-4.5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、江苏北部、安徽北部、台湾西南部250四湖南、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、4190-50161163-13931400-22011.5-13.73.8-6.0 3.2-3.8台湾东北部五四川、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。

并网光伏系统设计方案并网光伏系统设计方案1. 概述本文档旨在提供一种完整的设计方案，用于实现并网光伏系统。

该系统通过将光伏发电系统与电网相连接，实现对光伏电能的高效利用。

本文档将涵盖并网光伏系统的整体设计、组件选择和系统连接等方面的内容。

2. 设计目标本系统的主要设计目标包括：•提高光伏电能的有效利用；•实现光伏电能的平滑并网；•提供可靠的电能供应；•实现系统的安全运行。

3. 系统组成本并网光伏系统主要由以下组件组成：•光伏阵列：用于将太阳能转化为直流电能；•逆变器：将直流电转化为交流电，并对交流电进行电压和频率的调节；•电网连接器：用于将逆变器输出的交流电与电网相连接；•电能计量器：对系统的发电量和购电量进行计量；•监控系统：监测系统的运行状况，并提供实时数据。

4. 设计步骤设计并网光伏系统的步骤如下：4.1 光伏阵列设计光伏阵列的设计需要考虑以下因素：•太阳能辐射强度：根据所在地区的太阳能辐射数据，确定光伏阵列的装机容量；•阵列布局：根据光伏阵列的装机容量和场地条件，确定阵列的布局方式（如平面布置、斜面布置等）；•组件选择：选择合适的光伏组件，考虑其转换效率、功率温度系数等性能指标；•连接方式：确定光伏组件之间的串并联连接方式，以确保系统的输出电压和电流适应逆变器的需求。

4.2 逆变器选择与设计逆变器的选择与设计需要考虑以下因素：•输出功率：根据光伏阵列的装机容量和预期的并网电压，确定逆变器的输出功率范围；•电压稳定性：选择具有较好电压稳定性的逆变器，以确保系统的输出电压在合理范围内；•频率调节：选择逆变器能够提供频率调节功能，以适应电网的需求；•保护功能：选择具有多重保护功能的逆变器，以确保系统的安全运行。

4.3 系统连接与调试系统连接与调试的步骤如下：•将光伏阵列的输出与逆变器的输入相连接；•将逆变器的输出与电网连接器相连接；•进行系统的初步调试，检查电流、电压等参数是否正常；•进行系统的安全性检查，确保系统的工作安全可靠。

并网光伏发电站系统设计一、系统设计（一）一般规定1、并网光伏发电系统中的设备与材料的选型和设计应符合国家相关规定，主要设备应通过国家批准的认证机构的产品认证。

2、并网光伏发电系统中材料强度设计值和其它物理、力学性能可按照国家相关规定的要求执行。

3、并网光伏发电系统中所选用的电气设备，在其外壳的显著位置应有防触电警示标识。

4、并网光伏发电系统中材料的防火性能应符合GB50016的规定。

支架结构件和连接件应采用不燃材料，保温材料和密封材料宜采用不燃烧或难燃材料，其防火封堵结构应采用防火密封材料。

各类电气设备的防火性能应符合国家相关规定。

5、并网光伏发电站向当地交流负载提供电能和向电网发送的电能质量应符合公用电网的电能质量要求。

6、装机容量超过1MWp的光伏系统，应配置小型气象设备。

（二）材料与设备1、光伏组件（1）光伏组件的安全性应符合GB/T20047.1的规定。

（2）晶体硅光伏组件、薄膜光伏组件、聚光光伏组件的性能要求应符合行业规范的认证要求和相关规定。

（3）晶硅组件衰减率首年不高于2.5%，后续每年不高于0.6%，25年内不高于17%；双面电池组件的功率衰减在1年内不高于2.5%（正面），25年内不高于14.5%，30年不高于17%；薄膜组件衰减率首年不高于5%，后续每年不高于0.4%,25年内不高于15%。

（4）所有组件工作温度范围为-400C～+85℃，初始功率（出厂前）不应低于组件标称峰值功率。

（5）组件型号应具备相关国际国内产品认证。

2、汇流箱（1）汇流箱的额定电压和电流应满足并网光伏发电系统使用的要求。

（2）应具有下列基本保护功能如下：①每一输入回路具有短路保护功能；②输出回路设置具有隔离功能的断路器。

（3）汇流箱宜设置组串监测装置，其监测信号需传送到监控装置。

（4）户外安装的汇流箱防护等级应不低于IP54。

（5）外壳正面应有铭牌、安全警示标识等，箱内应附电路原理图和接线图、使用说明书及产品合格证等。

独立光伏发电系统和并网光伏发电系统结构分析一、独立光伏发电系统独立型太阳能光伏发电系统的工作原理示意图如图1-6所示。

太阳能光伏发电的核心部件是太阳能电池板，它将太阳光的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太阳能光伏发电系统设计施工与维护存储于蓄电池中。

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，在需要时使用。

图1-6独立型太阳能光伏发电系统工作原理二、并网光伏发电系统图1-7是并网型太阳能光伏发电系统工作原理示意图。

并网光伏发电系统由太阳能电池组件方阵将光能转变成电能，并经直流配线箱进入并网逆变器，有些类型的并网光伏系统还要配置蓄电池组存储直流电能。

并网逆变器由充放电控制、功率调节、交流逆变、并网保护切换等部分构成。

经逆变器输出的交流电供负载使用，多余的电能通过电力变压器等设备馈入公共电网（可称为卖电）。

当并网光伏系统因天气原因发电不足或自身用电量偏大时，可由公共电网向交流负载供电（称为买电）。

系统还配备有监控、测试及显示系统，用于对整个系统工作状态的监控、检测及发电量等各种数据的统计，还可以利用计算机网络系统远程传输控制和显示数据。

（a）并网光伏发电系统工作原理框图太阳能电池方阵太阳能控制器太阳能逆变器电网系统切换控制器并网蓄电池交流负载220V,频率50HZ（b）并网光伏发电系统工作原理案例图1-7 并网型太阻能光伏发电系统工作原理。

摘要随着社会生产的日益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出。

地球中的化石能源是有限的，总有一天会被消耗尽。

随着化石能源的减少，其价格也会提高，这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。

可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源，特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。

其中太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景。

光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电，并回馈电网。

光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器，在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。

给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析，同时选用TI公司的DSP芯片TMS320F2812作为控制CPU，阐述了芯片特点及选择的原因。

并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。

文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了阐述并提出了针对本设计的实现方法。

最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。

文章的主要内容如下:1.目前国内外光伏发电的现状和发展前景，并对光伏并网发电系统的功能、分类和特点作了简单介绍，对光伏并网发电系统建立了一个总体认识。

2.研究了光伏电池的基本发电原理和输出特性。

重点研究了光伏电池的输出特性和其影响因素，并得出相应的结论。

3.并网逆变器主要包括DC/DC及DC/AC两部分，文中分析了各部分设计重点，明确了选用TI公司的DSP芯片TMS320F2812作为控制CPU的原因及优点，同时给出了控制及软件实现方法。

4.光伏电池发电输出是非线性的，存在输出最大功率(CMPPT)跟踪问题。

本文阐述了常用的最大功率点跟踪方法，并结合本设计提出了改进方法。

使光伏电池工作于最大输出功率点上，获得高效功率输出。

5.在实际太阳能并网发电系统中，太阳能电池的输出及电网的电压是不断波动的，如何实现安全并网以及在运行中对各种故障的检测及报警进行了探讨，重点对“孤岛效应”进行了分析。

光伏发电并网系统设计介绍一、一般规定1.1 光伏系统接入方案应结合电网规划、分布式电源规划，按照就近分散接入与就地平衡消纳的原则进行设计。

1.2 光伏系统宜采用10kV及以下电压等级接入电网。

1.3 光伏系统模式可采用自发自用/余量上网和全额上网两种模式。

1.4 自发自用/余量上网模式的光伏系统并网容量不应超过所接入变压器容量。

1.5 光伏系统接入电压等级应根据装机容量选取，并满足下列要求：1 单个并网点容量为8kWp及以下宜接入220V；2 单个并网点容量为8kWp～400kWp宜接入380V；3 单个并网点容量为400kWp~6MWp宜接入10kV；4 自发自用/余量上网模式总装机容量超过1MWp，宜接入10kV；5 最终并网电压等级应综合参考有关标准和电网实际条件，通过技术经济比选论证后确定。

1.6 光伏系统在变电站低压并网时，单台变压器的并网点不应超过1个，项目规划审批范围内总并网点数量不应超过4个。

1.7 光伏系统在并网处应设置并网专用开关柜（箱），并应设置专用标识和“警告”、“双电源”等提示性文字和符号。

二、10kV并网2.1 10kV光伏系统的并网点应按如下进行选择：1 自发自用/余量上网模式的并网点可为用户开关站、配电室或箱变的10kV母线，如图2.1所示；2 全额上网模式的并网点可为公共电网10kV母线或线路，如图2.2 所示。

图2.1 10kV自发自用/余量上网模式一次系统接线示意图图2.210kV全额上网模式一次系统接线示意图2.2 10kV光伏系统的并网系统一般由光伏进线柜、压变柜、计量柜、并网柜、隔离柜、无功补偿柜及站用电等设备组成。

如图2.3所示。

图2.3 10kV并网系统方案示意图2.3 10kV自发自用/余电上网模式光伏系统的保护及计量配置应符合下列规定：1 光伏并网柜继电保护装置应具有过压、失压（欠压）保护功能，失压保护的电压信号应采集自光伏配电房隔离柜的电压互感器；2 光伏并网柜继电保护装置应具有过频率和低频率保护，保护装置的频率信号应采集自光伏配电房隔离柜的电压互感器；3 光伏并网柜继电保护装置应具有速断、过流保护等功能，保护定值选取应与用户配电房中光伏接入柜继电保护定值相配合；4 用户配电房中的计量柜应设置双向电表，光伏配电房中的计量柜应设置单向电表；5 光伏配电房计量柜的电压互感器宜采用移动小车式安装，电流互感器宜采用固定式安装；6 计量柜应设置三相电压指示仪；7 光伏进线柜宜按一台变压器对应一个光伏接入柜进行设置；8 光伏进线柜应具有变压器的温度保护和瓦斯保护等保护跳闸功能；9 光伏进线柜继电保护装置应具有速断、过流保护等功能，保护定值选取应与光伏配电房光伏并网柜继电保护定值相配合；10 光伏进线柜不应具有检有压合闸功能；11 变压器室和光伏进线柜不在同一箱变内的，变压器室内应设置变压器出线柜；12 容量超过800kVA的变压器出线柜内应设置断路器。

基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护意识的提升，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注。

基于数字信号处理器（DSP）的太阳能独立光伏发电系统，通过高效能、智能化的电能转换和管理，为无电网或电网不稳定的地区提供了可靠的电力解决方案。

本文旨在深入研究与设计基于DSP的太阳能独立光伏发电系统，以提升系统的整体性能，优化能源利用效率，并推动太阳能光伏发电技术的广泛应用。

本文首先概述了太阳能光伏发电的基本原理和DSP在光伏发电系统中的应用价值。

随后，详细分析了太阳能光伏电池板的选择与配置、最大功率点跟踪（MPPT）算法的实现与优化、电能存储与管理系统的设计等关键技术问题。

在此基础上，提出了一种基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的总体设计方案，并深入探讨了系统硬件电路和软件程序的实现方法。

本文还通过实验验证和性能评估，对所设计的基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的性能进行了全面分析。

实验结果表明，该系统具有较高的电能转换效率、稳定的运行性能和良好的适应性，为太阳能光伏发电技术的发展和应用提供了有力支持。

本文总结了基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计成果，并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。

通过不断优化和完善系统设计，我们有信心为全球能源结构的转型和可持续发展做出更大的贡献。

二、太阳能光伏发电技术概述太阳能光伏发电，是一种将太阳能直接转换为电能的绿色能源技术。

其基本原理是利用光伏效应，即当太阳光照射在光伏电池上时，光子会与电池中的半导体材料发生相互作用，导致电子从原子中被激发出来，形成光生电流，从而产生电能。

这一过程不需要任何机械运动或其他形式的中间能量转换，因此太阳能光伏发电具有高效、清洁、无噪音、无排放等优点，被视为未来可持续能源发展的重要方向。

太阳能光伏发电系统主要由光伏电池板、电池板支架、逆变器、储能装置和控制系统等组成。

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”。

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。