光伏发电系统的设计和应用6-完

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1、,光伏系统的设计和应用,1、独立光伏发电系统的设计和应用 2、与建筑结合的光伏发电系统（BIPV） 3、BIPV的设计要点 4、BIPV实例 5、发电侧并网的大型光伏电站（LS-PV） 6、聚光太阳电池介绍 7、自动跟踪系统介绍 8、大型并网光伏电站的设计要点 9、太阳能路灯 10、太阳能水泵 11、光伏发电系统的技术标准,目 录,6、聚光太阳电池介绍,4,聚光太阳电池的时代来到了吗？,、效率更高：目前40.7； 、发电量更多（由于跟踪）； 、不受硅材料限制。,100kW 3X-CPV 单轴跟踪系统, 上海鲜花港。,2倍聚光单轴跟踪方阵,西班牙2倍聚光太阳电池(二),7,美国NREL1992年

2、安装的发光式4倍聚光太阳电池,8,美国10-20倍线聚焦聚光电池方阵,20倍线聚焦聚光电池方阵,10倍线聚焦聚光电池方阵,9,Amonix 25KW 聚光电池方阵（250倍）,10,透镜式高倍聚光太阳电池,380倍聚光太阳电池,500倍聚光太阳电池,700倍聚光太阳电池,1250倍聚光太阳电池,11,反射式高倍聚光太阳电池,500倍聚光太阳电池,12,美国250-1000倍槽式聚光电池方阵,13,西班牙1.0MW 250倍聚光太阳电池发电系统,14,西班牙10MW 250倍聚光太阳电池发电系统（建设当中）,聚光太阳电池测试标准IEC62108,7、自动跟踪系统介绍,自动跟踪系统分类,太阳电池方

3、阵可以固定向南安装，可以安装成不同的向日跟踪系统。分为地平坐标系和赤道坐标系。 1、地平坐标跟踪系统 以地平面为参照系，跟踪的是2个参数：太阳高度角（太阳射线与地平面的夹角）和太阳方位角（太阳射线在地面上的投影与正南方向的夹角）。 地平坐标跟踪分为： 方位角跟踪和全跟踪。,Sin = SinSin+Cos Cos Cos Sin = Cos Sin /Cos ,18,地平坐标示意图,赤道坐标系图示,2、赤道坐标跟踪系统 以赤道平面为参照系，跟踪的是2个参数：太阳赤纬角（太阳射线与赤道平面的夹角）和太阳时角（地球自转的角度，正午为零，上午为正，下午为负）。,赤道坐标跟踪分为极轴跟踪、全跟踪和水平

4、轴跟踪。,极轴坐标跟踪系统原理图,全跟踪,极轴跟踪,极轴跟踪的最大跟踪误差为：23.5度； COS23.5 = 0.917, 仅有8.3%，全年平均误差：4%。,极轴跟踪系统（前视图）,水平极轴跟踪（前视图）,仅适合于低纬度地区（30度以内）。,23,地平坐标跟踪系统,24,不同跟踪方式全年太阳能收益对比,固定纬度角：比水平面提高14%；单轴水平跟踪：提高40%； 单轴跟踪倾纬度角：提高51%；双轴高精度跟踪：提高56%。,纬度：33.43 N， 经度：112.02 E，海拔：339米。,25,单轴跟踪系统的设计与实现,26,单轴水平轴跟踪只需要调整太阳电池方阵主轴旋转角，从而准确跟踪太阳的时

5、角。并不跟踪太阳赤纬角，跟踪有固定的赤纬误差和纬度差。,27,机械结构示意图,28,已经完成的试验系统,单轴跟踪试验系统,29,跟踪系统的经济效益可观,2kW电机可以带动300kW太阳电池方阵。,单轴跟踪系统的成本与固定支架基本一致。,Prescott,30,双轴跟踪系统的设计与实现,31,双轴跟踪需要调整太阳电池方阵的倾角和方位角，从而准确跟踪太阳的高度角和方位角。,32,机械结构示意图,33,已经完成的试验系统,双轴跟踪试验系统,34,试验系统技术参数,35,结 论,1、如果向日跟踪系统的结构设计合理，其成本与固定支架基本相当，但却可以有效提高发电量20%-40%，是一条降低光伏发电成本的

6、有效途径。 2、通过试验样机的运行，采用计算机程序跟踪（盲跟）的设计误差在1度以内（单轴为时角误差，双轴为入射角误差），实际误差应当在2度以内。单轴和双轴系统的自耗电均为每日0.8kWh。 3、相比之下，单轴跟踪系统具有更低的能耗，且占地面积小，支架成本低，如果适当增加倾角，则发电增益比双轴跟踪并不会减少太多。因此，单轴跟踪系统用于平板太阳电池和线聚焦聚光太阳电池具有更大的优势。,8、大型并网光伏电站的设计要点,8.1、电站配置和部件选择,1MWp并网光伏电站框图,大型荒漠电站设备配置和选型,太阳电池,方阵接线箱,直流配电,逆变器,交流配电,箱式变压器,数据显示和通信,40,大型并网荒漠光伏电

7、站的其它考虑,1、电站有功功率调节能力； 2、电站无功功率补偿的能力； 3、有载变压器分接头切换能力； 3、对光伏电站最大功率变化率的要求； 4、必须反馈给调度中心的必要信息（接入点电压、电流、诱供功率、功率因数、频率、电量等）； 5、要求可以接受调度中心的指令，有调度中心进行远程控制和调节。,按照 GBZ19964-2005 “光伏电站接入电力系统技术规定（在发电侧与高压电网并网）除了常规光伏电站建设需要考虑的问题，还需要考虑如下电网公司要求的功能：,太阳电池组件的抗风沙能力。,8.2、电站建设设计要点,太阳电池方阵间距计算,计算当太阳电池子阵前后安装时的最小间距D。 一般确定原则：冬至当天

8、早9：00至下午3：00 太阳电池方阵不应被遮挡。,电站占地面积计算,计算结果：D= 6.436米，取：6.5米,电站占地面积计算,1MW光伏系统共计4个250KW单元，每个250KW固定单元占地约8000平方米，4个单元占地共32000平方米；9MW固定方阵共占地约28.8万平方米；1MW自动跟踪单元占地约4万平方米，合计32.8万平方米。 考虑到生产办公用地，最大占地为35万平方米 （35公顷 = 525亩地）。,电站场地整理,1、炉渣铺垫、压实,2、只对道路进行处理,3、不做任何处理,4、依势而建，没有平整。,太阳电池支架,水泥地基,简单地埋,直接埋地,水泥墩,地扦固定,电站机房,预制机

9、房,混凝土机房,木制机房,没有机房,电缆铺设,防雷和接地,电力设备接地设计规程 水平接地体为主，垂直接地体为辅，接地电阻不应大于4欧姆。,电网接入系统,9. 太阳能路灯,北京市郊区太阳能路灯、村庄灯,北京市郊区太阳能双头路灯,54,太阳能村庄灯（配置）,村庄灯 太阳电池功率：70-75Wp 蓄电池：12V/80Ah 直流节能灯：18-20W 灯杆：4米 控制器：12V/10A 每日工作时间：8小时 阴雨天保证天数：3天,55,双盏村庄灯照明效果测试数据,最高地面亮度14.2LX，120度角12米远亮度0.3 LX。,56,太阳能单头路灯（配置）,单头路灯 太阳电池功率：140-150Wp 蓄电

10、池：24V/100Ah 高压钠灯：35W 灯杆：6米 控制器：24V/10A 每日工作时间：8小时 阴雨天保证天数：3天,57,太阳能路灯照明效果测试数据,最高地面亮度19.7LX，120度角12米远亮度2.2-2.9LX。,58,太阳能双头路灯（配置）,双头路灯 太阳电池功率：170Wp 蓄电池：24V/120Ah 主路金卤灯：24V/35W 辅路节能灯：24V/15W 灯杆：8米 双路控制器：24V/10A 2 每日工作时间：8小时 阴雨天保证天数：3天 主路宽：18米 辅路宽：5米,59,延庆旧县双头路灯亮度（LX）测试,35瓦金卤灯+ 15瓦节能灯，主路宽18米，辅路宽5米。,道路中心

11、亮度25.4LX,60,61,太阳能路灯的部件要求,太阳电池：功率、安装倾角、固定； 蓄电池：容量、质量、安装（保温、透气、防水、防盗）； 光源： 高可靠、光效、寿命、色温、低温启动、散热； 灯具： 灯具设计（反光、照射角度、密封性等）； 控制器：功能、效率、可靠性、防水、高低温性能； 灯杆：结构、壁厚、涂敷； 电缆：线路压降 3%，导线温度不高于20度； 安装施工：避免遮挡、安全、防盗措施等。,62,光源的选择,63,光源的选择,64,高亮度LED光源的探讨,1、作为手机、汽车照明、安全警示、便携灯具、电脑背光、液晶电视、景观照明、显示光源及交通信号已经表现出很好的节能效果和高可靠性； 2、

12、如果以路灯照明为目的，要达到同其它高光效光源相同的照明效果，由于其光效无优势，LED并不能节能。但对于某些只要“灯下亮”就可以接受的照明场合，可以采用比其它光源功率低的LED光源，从而达到节能的效果； 3、LED光源目前最大的优势在于其超长的寿命，而且在采取一定措施的条件下，如增加反光板和适当调整LED灯条的照射角度，也可以弥补LED自身的缺点，能够达到较好的照明效果； 4、真正要做到LED光源的高可靠和长寿命，灯具的散热和恒流驱动一定要过关； 5、建议采用0.5W以上高功率LED，可以较好地解决恒流、散热和一致性问题。,65,高亮度LED光源的探讨,输入电压：DC 9-18V， AC 200

13、-300V 最大输出电流：1.5A， 最大输出功率：20W， 恒流精度：2%， 功率因数： 90%,1W LED,10W LED,50W LED,100W LED,5mm 炮弹封装LED 和高功率LED封装结构比较。,66,先进的太阳能路灯控制器技术特点,光控开关机（注意太阳电池不同的影响） 定时工作，到时关机：2 - 12小时可调 手动开关机 PWM三段充电控制（可以提高20-30%效率） 蓄电池过放电保护（强迫断开） 蓄电池SOC放电过程控制（大大提高抵抗连续阴雨天的能力，有效延长蓄电池的寿命） 其它短路、过流、防浪涌电流、防反接、防反充电等保护功能。,SOC蓄电池的剩余容量，即蓄电池中还

14、有多少电，用%表示； DOD 放电深度，即蓄电池放掉了多少电，也用%表示； DOD1SOC,67,不同充电控制方式的效率,68,三阶段充电原理,控制器根据蓄电池不同的放电情况对蓄电池实施“均衡充电”（Equilisation Charging)、“快速充电”（Boost Charging)和 “浮充电”（Normal Charging or Float Charging) ; 充满电压（Vfull）要进行温度补偿，每节电池 -（2-4mV)/ C (设计温度20 C ）； 蓄电池过放保护的恢复供电电压应当设立在12.8-12.9V。 PWM三段充电控制可以将充电效率提高20-30%，最大限度地

15、利用太阳能，将太阳电池的作用发挥到极致； 均衡充电和快速充电可以使蓄电池的容量恢复到95%以上。,69,蓄电池寿命和放电深度的关系,70,太阳能路灯的施工,太阳能路灯所有外露部分的防腐； 太阳能路灯所有连接部件的抗风； 太阳电池板的防鸟； 太阳电池板的防盗； 路灯进出线和控制室的防雨； 蓄电池的冬季保温和夏季降温； 蓄电池室的透气； 蓄电池室的防水； 蓄电池的防盗； 灯具的防雨、防虫、防雹； 灯具要便于维修和更换； 控制器要便于维修和检测。,太阳能路灯的硬件固然重要，太阳能路灯的安装施工、工程管理和质量控制也是非常重要的。太阳能路灯安装在室外，应当注意如下问题：,71,Installation

16、 of Solar Powered Street Light,72,2006年路灯基础和蓄电池安装图,2007年路灯基础和蓄电池安装图,73,检验路灯基础坑的尺寸,74,基础制作-安放地笼,75,蓄电池箱密封处理,76,固定螺栓-使用防盗螺丝,77,接 线,78,太阳能路灯的质量控制,通过实地考察选择优秀的部件生产企业和优质的产品； 所有产品必须经过权威部门的监测； 产品发货前要进行质量抽检，不合格不能发货； 所有产品的到货检验，必须办理检验和交接手续，不合格的产品立即退货； 对于关键部件，如光源和控制器要进行必要的老化试验； 严格库房管理，合格品和待检品要分开放置，不放任何未检验的产品进入现场； 严格安装和施工人员的培训：电池板的安装、立杆、接线、蓄电池的安装、基础施工、施工程序等； 路灯控制器的安装和调试必须由专业技术人员完成； 为每一盏路灯建立档案：包括系统配置、部件厂家、型号、参数、安装时间等。