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1、李教授李教授太阳能光伏发电太阳能光伏发电本文由颗榕树贡献ppt 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。太阳能发电简介河南省科学院能源研究所二 00 九年四月 00 九年四月一,太阳光伏发电的现状 太阳光伏发电的现状光伏发电的应用正由边远地区和特 殊应用向电网电源发展 由补充能源向代替能源转变光伏发电系统的原理及构成 光伏系统光伏电池阵列,充放电控制器, 光伏系统光伏电池阵列,充放电控制器,逆变器等电子 设备和储能蓄电池(离网系统)三部分组成. 设备和储能蓄电池(离网系统)三部分组成. 光伏系统发电原理:由光伏电池将太阳的辐射能 光伏系统发电原理:
2、转化为电能,通过控制器保护蓄电池充放电, 转化为电能,通过控制器保护蓄电池充放电,再由逆变 器将符合要求交流电提供给用户负载. 器将符合要求交流电提供给用户负载.离网光伏系统结构原理图并网光伏发电系统由太阳能光伏阵列, 并网光伏发电系统由太阳能光伏阵列,控制器逆变 器和交流配电设备组成. 器和交流配电设备组成.系统结构原理如下图所示交流负载图 2.2 并网光伏发电系统结构原理图太阳能发电并网发电系统:由太阳能 电池把光能转化为电能,通过并网逆 变器逆变为满足电网要求的电压,一 部分用户自用,多余部分电能送上电 网.电力公司将依据售电电能表记录 的数值支付给用户相应的费用.在夜 晚或阴雨天气发电
3、量较少,用户消费 电能不足时可购买电网的电补充.二,太阳能光伏发电系统设计 太阳能光伏发电系统的设计分软件设计和硬件设计. 太阳能光伏发电系统的设计分软件设计和硬件设计.三,太阳能光伏发电系统设计基础1,设计原则 1),性价比高 ),性价比高 ), 2),充分利用自然条件 ),充分利用自然条件 ), 3),安全可靠 ),安全可靠 ),2,太阳辐射资料收集处理 , 1),太阳能资源分布 ),太阳能资源分布 ), 河南地区年太阳能总辐射 量约为 5016-5852 MJ/ m2. 量约为 . 日累计太阳辐射量:1116 MJ/ m2 日累计太阳辐射量:2),太阳辐射资料处理计算 ),太阳辐射资料处
4、理计算 首先中国气象中心记录气象情况是按小时或天记录,每年的太阳辐射量不能 代表正真的太阳辐射量情况,需要选取一个时间段对太阳辐射资料进行处理 其次太阳能电池安装和水平面最佳倾角等于当地的纬度,由于气象资料给出的 是水平面的太阳辐照量,在设计时必须把水平面的太阳辐射总辐辐射量转换成等 于太阳电池安装倾角面上的太阳辐射总辐辐射量. 斜面上的月平均日太阳辐射总辐射量 I 斜面上的月平均日太阳辐射总辐射量 I 由三部分组成: I=ID +Id+IR (W/m2 ) ID ,Id ,IR 分别代表月平均日倾斜面太阳直接辐照量 ;散射辐照量,地面反 射辐照量 1)月平均日倾斜面太阳直接辐照量 D 月平均
5、日倾斜面太阳直接辐照量 I ID =Rb . IDH (W/)斜面上直接辐射照度应按时计算,设 R 斜面上的直接辐射/ 斜面上直接辐射照度应按时计算,设 Rb=斜面上的直接辐射/水平面上的直接辐 射照度,计算公式为:Rb =cosT /cosZT 和 Z 分别为斜面和水平面太阳直接辐射的入射角,入射角的计算公式如下: 分别为斜面和水平面太阳直接辐射的入射角,入射角的计算公式如下:COS=sinsincosSCOS=sinsincosSsincossinScoss+coscoscosScos+cossin sinScosScos+cossinSsinSsin-入射角;太阳入射光线和表面法线之间的
6、夹角; -表面方位角;指倾斜表面法线水平面上的投影与南北方向线的夹角 s-倾斜平面的倾斜角;指倾斜平面与水平面之间的夹角.垂直 s= 90,水平 倾斜平面的倾斜角;指倾斜平面与水平面之间的夹角.垂直 s= 90 面 s= 0 0 -赤纬角;地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角 -时角;正午时角为零,每一小时对应的时角为 15,上午为正,下午为负 时角;正午时角为零,每一小时对应的时角为15 -当地地理纬度. 当地地理纬度.2),月平均日倾斜面太阳散射辐照量 d 月平均日倾斜面太阳散射辐照量 I认为太阳散射辐射均匀分布,计算公式: Id=IdH(1+cosS)/2 Id-倾斜面上的散射辐
7、射照度 IdH-水平面上的散射辐射照度 S-倾斜面倾角 W/3),月平均日倾斜面太阳地面反射辐照量 IR 月平均日倾斜面太阳地面反射辐照量 认为地面上的反射辐射是均匀分布的,计算公式为: IR=G(IDH+IdH)(1+cosS/2) W/ 地面反射率;工程计算中,取平均值 0.2,有雪时地面取 0.7.1)收集安装地点的纬度,经度和海拔高度等 )收集安装地点的纬度, 2)安装地点地势情况 3)安装地居民居住的集中度 4)安装地点的环境 4,负载资料收集计算 , 阻性负载:如白炽泡,电子节能灯,电加热器等. 电流和电压无冲击波. 感性负载,如电动机,电冰箱,水泵等,电压超强 电流,有冲击波 电
8、动机 额定电流的 58 倍,时间50150ms 电冰箱额定电流的 510 倍,时间 100200ms 彩色电视机额定电流的 25 倍,时间 20100ms 电力电子累负载,如荧光灯,电视机,计算机等有 冲击波,负载的峰值电流(振幅系数1 )5,系统配置图 ,二,太阳光伏发电系统容量设计计算 (一),太阳能电池功率设计选取 1,太阳能电池功率设计 求出平均峰值日照时数. 将历年逐月平均倾斜面方阵上的日照总辐射量 Ht (kJ/),除以标准光下辐 射量 1000w/, Tm=Ht2.7810-4 负载功率 Q 设计 根据设计的用电负荷情况,考虑感性 负载和公用及发展情况,对负载功率进行设计. 系统
9、的直流电压 Vd 设计 太阳能电池组件串联数 Ns Ns=(Uf+UD+Uc)/Uoc (V) (h)式中: UD 为二极管压降,一般取 0.7V; UC 为其它因数引起的压降.Uoc 为太阳能电池组件的最佳工作电压. Uf 蓄电池浮充电压Uf 应等于系统的直流电压 Vd1.18. 即:所选蓄电池单体的(最大工作电压串联的电池数1.18) 光伏发电系统工作电流 Im 计算 光伏发电系统工作电流 计算 计算公式为: .Tm.1. .3. I=Q/Vd .Tm.1.2 .3.4 式中: Q 负载功率(w) 1 蓄电池充电效率 0.85 2 方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数,通常取 0.9
10、3 方阵组合损失修正系数,通常取 0.9 4 逆变效率 0.9,在直流系统中取 1 太阳能电池组件并联数 Np Np=Im/I0 式中:I0 为选取的太阳光伏组建最佳电流 (Ah)电站太阳能电池功率功率 Pz= P0NsNp 式中:Pz 光伏组件总功率 P0 选取的太阳能电池功率功率 已知电站功率,设计公式为: Q=PzTm1234 求出负载功率,再根据负载设计系统直流电压,他部分设计同上 述方法相同.2,太阳能电池组件选取 选取标识完善的太阳能电池组件选取同一批次的太阳电池,在同一光照条件下使用选取注意事项 选取转换效率高,漏电流小的太阳电池,目前市场销售晶体硅太 阳能电池多为转换效率在 1
11、114%.太阳电池及组件的选用选 用晶体硅太阳电池组件时,要检查组件有无下列缺陷: 开裂,弯曲,不规整或损伤的外表面; 有裂纹或破碎的单体电池; 互联线或接头有毛病 电池互相接触或与边框相接触; 密封材料失效; 在组件的边框和电池之间形成连续通道的气泡或脱层; 引线端失效,带电部件外露; 接线盒安装不牢固.(3)选取有旁路二极管的太阳光伏组件防止逆流二极管设计选取二极管要求其能承受 1.5 倍支路工作电流,二极管的正向 压降要小,反向饱和电流要小.有些控制器具有防反接功 能,这时也可以不接阻塞二极管. ,建材一体型(二),蓄电池组容量的设计计算及选取 1,蓄电池组容量的设计计算 蓄电池的容量
12、BC 计算公式为: BC =AQNT/(1-C)kr 式中:A 为安全系数,取 1.11.4 之间; Q 为负载日平均耗电量(wh); N 为最长连续阴雨天; T 为温度修正系数,一般取 1.1 C 为蓄电池放电深度,设计深循环铅酸蓄电池取 80%, 设计浅循环铅酸蓄电池取50%. kr 为逆变器等损耗,通常取 0.70.8 wh2,蓄电池选取根据设计的蓄电池容量和太阳能光伏发电系统设计的直流电 压(Vd)选配满足要求规格型号的蓄电池.采用多只蓄电池串联或 并联方式实现容量要求.配置蓄电池应注意如下几点: 每只蓄电池应有生产合格证,合格证上应标明蓄电池型号和生产日期, 制造商应提供同型号产品国
13、家认可质检机构出具的质检报告,蓄电池的存放 时间应不超过 6 个月; 同一充放电控制的蓄电池应用同一规格型号和容量的产品. 蓄电池可由多只串联组成,但是并联的蓄电池不能超过 4 只. 蓄电池的电压与太阳光伏电池组件电压相匹配(三),逆变器功率设计及选取 1,逆变器功率设计 对于独立电源计算: NC =K(nQg+Qc) 式中:NC 逆变器容量 w K 安全系数,一般取1.2 n 感性负载启动时的浪涌电流,为额定电流的倍数 Qg 系统中感性负载功率 Qc 系统中纯阻型负载功率 对于发电站计算: P=BQE/SM 式中:P 逆变器容量 w B 各相负荷不平衡系数,取1.21.5 E 用电同时率 8
14、0% Q 负载功率 kw S 负载功率因素 0.8 M逆变负荷率 85%2,逆变器选取 逆变器按波形分有正弦波,准正弦波和方波三种. 根据标志标识选取产品 选取与输入,输出电压一致的逆变器 根据输入的直流电压和交流输出电压及功率和相数要求选取逆 变器.要求直流输入电压有较宽的适应范围. 寿命长,可靠性高 根据负载的冲击性决定逆变器的功率余量,所选控制器的耐 过载能力强,在短时间内能够承载大于自身额定功率的 1.5 倍 负载工作; 要求具有较高的效率.由于目前太阳电池的价格偏高,为了.最大限度地利用太阳电池,提高系统效率,必须设法 提高逆变电源的效率.转换效率应大于 85%,待机或 低负载时损耗
15、小 选取供电稳定,噪声小,产生谐波小,启动或停止 平稳的逆变器 输出频率变化范围小.出电压范围不能超过额定值 10%;输出频率变化范围501Hz. 并网逆变器选取,查看是否可以独立运行(如果是 带有蓄电池运行,是否是停电时间可以使用) 选取易读取电量的逆变器 选取售后服务网点多的产品.技术参数表:技术指标 直流输入 直流输入电压(v) 输出额定容量(kVA) 输出额定功率(kw) 交流输出 转换效率 输出额定电压及频率 使用环境 使用海拔高度(m) 正弦波输出 机械尺寸 深,宽,高(mm) 重量(kg) 保护特性:短路保护,过流保护,过热保护,过压保护,欠压保护 为便于今后扩容,逆变器具有并机
16、运行功能 SN22030SK 220 30 24 90%-94% 220, 501Hz; -25+55 6000 波形失真度55, 倾角等于纬度加 15202,跟踪太阳自动节调整角度 太阳能电池方阵跟踪太阳,目的是使电池 方阵的主光轴始终与太阳光线相平行.不断 跟踪太阳,使电池方从日出到日落始终对准 太阳,以提高太阳能的利用率. 太阳能电池方阵的跟踪可以分为跟踪 太阳能高度角和太阳方位角和跟踪太阳的赤 纬角和时角.(六),太阳能电池方阵前后间距的计算0.707H D= tanarcsin(o.648cos - 0.399sin ) 式中:纬度 H遮光物最高点与光伏方阵最低的垂直距离 m; D光伏方阵与遮光物或太阳电池前后排最小距离 m.(七)
