光伏电综合节能培训

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1、AAB国际,综合节能培训,内容,可再生能源电气节能,1.1能源概况,能源是经济和社会发展的重要物质基础。自工业革命以来全球煤炭、石油、天然气等化石能源资源消耗迅速，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展受到严重威胁。可再生能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等，资源潜力大，环境污染低，可永续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。上世纪70年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会共识，可再生能源开发利用受到世界各国高度重视，各国将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展

2、的法律和政策，可再生能源得到迅速发展。,1.2中国太阳能风能概况,中国除了水能的可开发装机容量和年发电量均居世界首位之外，太阳能、风能和生物质能等各种可再生能源资源也都非常丰富。中国太阳能较丰富的区域占国土面积的23以上，年辐射量超过6000MJ，每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿tce的能量；风能资源量约为32亿kW，初步估算可开发利用的风能资源约10亿kW，按德国、西班牙，丹麦等风电发展迅速的国家的经验进行类比分析，中国可供开发的风能资源量可能超过30亿kW。,1.3太阳能发电系统介绍,太阳能发电原理： 太阳能发电的主要原理是根据光生伏打效应，有太阳能组件发出直流电，如为并网系统则通

3、过并网逆变器直接将电能并入电网；如为离网系统则通过太阳能控制器给蓄电池及负载充放电。,光生伏打效应,一束光照在半导体上和照在金属或绝缘体上效果截然不同。由于金属中自由电子如此之多，以致光引起的导电性能的变化完全可忽略。绝缘体在很高温度下仍未能激发出更多的电子参加导电。而导电性能介于金属和绝缘体之间的半导体对体内电子的束缚力远小于绝缘体，可见光的光子能量就可以把它从束缚激发到自由导电状态，这就是半导体的光电效应。当半导体内局部区域存在电场时，光生载流子将会积累，和没有电场时有很大区别，电场的两侧由于电荷积累将产生光电电压，这就是光生伏特效应，简称光伏效应。,1.3太阳能发电系统介绍,太阳能发电系

4、统分类： 一、离网型太阳能发电系统 离网型太阳能发电系统根据输出电力类型分类： 1、直流太阳能发电系统 2、交流太阳能发电系统 3、交直流太阳能发电系统 二、并网型太阳能发电系统,1.3.1离网型太阳能发电系统,离网型太阳能发电系统由太阳能组件（太阳能电池或太阳能电池板）、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需配置逆变器。,太阳能组件,要将太阳向外辐射的大量光能转变成电能，就需要采用能量转换装置。太阳能电池实际上就是一种把光能变成电能的能量转换器，这种电池是利用“光生伏打效应”原理制成的。单个太阳能电池不能直接作为电源使用。实际应用中都是将几片或几十片单个的太

5、阳能电池串联或并联起来，组成太阳能电池方阵，便可以获得相当大的电能。 太阳能电池分类 按制造材料分1.薄膜电池 2.晶体硅电池 非晶硅电池（近两年兴起，技术不太成熟，发电效率低在建筑领域具有优势） 晶体电池（技术成熟，发电效率较高） 单晶硅（较多晶硅发电效率稍高） 多晶硅,太阳能电池,太阳能充放电控制器,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。 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、最大功率跟踪充

6、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。,太阳能控制器分类,小功率太阳能路灯用控制器 具有光控和时控功能，一般功率比较小通信监控专用太阳能发电控制器 具有通信及远程控制功能，功率较大大型独立太阳能电站用控制器 具有MPPT（最大功率点跟踪技术），功率大,均具有对蓄电池的充放电管理功能,太阳能控制器,蓄电池（组）,蓄电池组是离网型新能源供电系统不可缺少的重要部件。蓄电池组将光伏电池方阵发出的直流电贮能起来供负载使用。在新能源供电系统中，蓄电池处于浮充放电状态。白天光伏电池方阵给负载供电，同时给蓄电池充电， 晚上或阴雨天负载用电全部由蓄电池供

7、给。,蓄电池分类,免维护铅酸蓄电池（比较常用价格便宜，一般用在对温度要求不高的场合）胶体电池，低温充放电性能良好（价格较高，一般用在环境温度较低的场合）,逆变器,离网型逆变器 1、修正波逆变器 价格便宜，适用于一般的阻性负载 2、正弦波逆变器 价格较高，适用于对电源质量要求较高，尤其通信用电源场合 并网逆变器,逆变器原理,逆变器又称逆变电源，是一种电源转换装置，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、额定电压等相匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。有了逆变器，就可使用直流蓄电池为电器提供交流电。,修正波,正弦波,太

8、阳能发电系统设计方法,在太阳能发电系统设计前首先需要明确以下几个问题 1、 太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ 2、 系统的负载功率多大，每天工作多少小时？ 3、 系统的输出电压是多少，直流还是交流？ 4、 如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？,太阳能发电系统设计举例,1. 地理位置：安康国土幅员在北纬31423349、东经1080111001之间,气象数据 陕西南部各地区的气象数据1 (温度及平面有效日照),太阳能发电系统设计举例,2. 系统的负载功率,太阳能发电系统设计举例,3.系统的输出电压是多少，直流还是交流因负载为直流供电，所以系统需设计成直流系统（如有

9、交流负载需根据负载配置逆变器） 4.如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少？ 根据客户要求为7个连续阴雨天,系统设计计算,以上表中负载为例，负载工作电压为24V直流，平均为功率为44W，每天工作24h，最长连续阴雨天为7天，两最长连续阴雨天最短间隔天数为15天，光伏电池组件采YM170-24S型高效率单晶硅光伏电池组件，组件标准功率为170Wp，工作电压35V，工作电流4.86A。45度斜面其平均日照为3.75小时，以下计算光伏方阵功率及蓄电池容量。蓄电池组容量的计算 蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的。在一年内，方阵发电量各月份有很大差别。方阵的发电量在不能满足用电需要的月份，要

10、靠蓄电池的电能给以补足；在超过用电需要的月份，是靠蓄电池将多余的电能储存起来。所以方阵发电量的不足和过剩值，是确定蓄电池容量的依据之一。同样，连续阴雨天期间的负载用电也必须从蓄电池取得。所以，这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因素之一。 因此，蓄电池的容量BC计算公式为： （1）蓄电池容量Bc Bc=AQLNLTo/DOD =1.144Ah7d1.1/0.75=497Ah 式中：A为安全系数，取1.11.4之间； QL为负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数； NL为最长连续阴雨天数； TO为温度修正系数，一般在0以上取1，10以上取1.1，10以下取1.2； DOD为蓄电池放电深度，一

11、般铅酸蓄电池取0.70.8，碱性镍镉蓄电池取0.85。,系统设计计算,光伏电池方阵设计 （1）光伏电池组件串联数NS将光伏电池组件按一定数目串联起来，就可获得所需要的工作电压，但是，光伏电池组件的串联数必须适当，光伏电池组件公称电压要与蓄电池组的公称电压相匹配。计算方法如下： NS=US/UM =24V/24V=1式中：US为系统直流工作电压； UM为单块光伏电池组件公称电压。,系统设计计算,（2）光伏电池组件并联数NP 要计算出光伏电池组件并联数NP，要按照以下步骤来计算。 标准240Wp光伏电池组件日发电量Qp Qp=IocHCzAh(4) =4.86A3.75h0.9=16.4Ah式中：

12、Ioc为光伏电池组件最佳工作电流； H为太阳能平均日照小时数（4.3小时）； Cz为修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失，一般取0.9。 两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw，此数据为本设计之独特之处，主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来，需补充的蓄电池容量Bcb为： Bcb=AQLNLAh=1.144Ah7d=338.8Ah光伏电池组件并联数Np的计算方法为： Np=（BcbNwQL）/（QpNw） =（338.8Ah+15d44Ah）/(16.415d)=4.06式中：Bcb为蓄电池在连续7天阴雨天后需补充的容量； Nw为两组连续阴雨天之间的最短间隔天数，是蓄

13、电池亏电后恢复时间，这里取15天； QL为负载每天的耗电量。 QP为170W光伏电池组件在安康市地区上每天发电量。 式中的表达意为：并联的太阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。,系统设计计算,(3) 光伏电池方阵的功率计算 根据光伏电池组件的串并联数，即可得出所需光伏电池方阵的功率P： P=PoNsNp Wp=170W14.06=690.2Wp式中：Po为光伏电池组件的额定功率， 这里是采用170Wp光伏电池组件。 (4) 计算结果 计算结果：该负载需光伏电池方阵功率为690.2Wp以上，蓄电池容量为497A

14、h。 设备选定：光伏电池方阵功率选用680Wp（170Wp4块），蓄电池组采用2V、500Ah12块串联。,太阳能发电系统示意图,太阳能发电系统,1.4风力发电系统,风力发电原理：风力发电机，是一种把风能转变为机械能，再转变为电能的机电设备，利用风力发电，向蓄电池充电储存电能，还可以把储存的电能通过逆变器转变为220V/50HZ的交流电源，风力发电不需燃料，无污染。它普遍适用于风能条件好，远离电网或电网不正常的地区，供给照明、电视机、探照灯、放像、通讯设备和电动工具等。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三

15、公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。,风力发电系统分类,独立型风力发电系统并网型风力发电系统,风力发电系统构成,风力发电系统主要由以下几部分构成 一、机械部分：发电机、风叶、轮毂、尾舵杆、尾舵、导流罩、支架；二、电气部分：控制器、逆变器、蓄电池、配电箱、泄荷器、辅件；三、基础部分：基础预埋件、基础法兰盘、铰链、水泥、沙石等,风力发电机构成,风力发电机组主要由风轮、发电机、塔架、迎风及限速机构、传动与变速机构(大中型风力发电机）组成。(1) 风轮风轮是风力发电机的主体，接受风的动力风轮旋转，将风能转化为

16、机械能，它包括轮毂和叶片。轮毂的作用是将叶片和发电机（或变速机构）连接起来，叶片作用是接受风能。(2)发电机发电机是将旋转风轮的机械能转化为电能。小型风力发电机主要是低速永磁发电机，这主要是因为小型风力发电机的风轮直接耦合在发电机轴上，省去了升速机构，这就要求发电机只有几百转分，所以采用低速发电机。 (3) 塔架小型风力发电机拉索架用几节相同的圆钢管连接起来，它可根据地形及风况决定使用几节，然后用四根钢索固定在地面上即可。独立杆则就由一根下粗上细的变径的钢杆组成，不用拉索。（4）迎风机构小型风力发电机的迎风机构主要靠尾舵，只要尾舵设计的合理，就完全可以满足对风性能的技术要求。（5）限速机构 小

17、型风机的限速方法比较多，主要是偏转机构，仰头机构，离心机构，电磁限速等；目前使用较多的主要是偏转机构，在风速超过工作风速时，由于侧偏的作用，风轮受力超过额定要求，会自动偏离，使之不正常迎风。,风力发电机,风力发电系统构成,风力发电系统设计,风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。,