分布式光伏发电系统 家庭用分布式光伏发电系统的毕业设计

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1、分布式光伏发电系统 家Ma的毕业设计华北电力大学成人教育学院毕业设计课题：民用光伏发电系统的并网原理设计设计时间： 班学姓级：13级电力系统及其自动化号： 名：13201838 张 平 指导教师： 完成日期： 年 月 日民用光伏发电系统的并网原理设计摘要将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术。 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。 这 种技术的关键元件是太阳能电池。 太阳能 电池经过串联后进行封装 保护可形成大面积的太阳电池组 件， 再配合上功率控制器等部件就 形 成 了 光 伏 发 电 装 置 。光 伏 发 电 的 优 点 是 较 少 受 地 域 限

2、制 ，因 为 阳 光 普 照 大 地 ；光 伏 系 统 还 具 有 安 全 可 靠 、无 噪 声 、低 污 染 、无 需 消 耗燃料 和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。 光 伏 发 电 是 根 据 光 生 伏 特 效 应 原 理 ,利 用 太 阳 能 电 池 将 太 阳 光 能直接转化为电能。本次设 计是家庭用分布式光伏发电系统设计， 家庭用分布式光伏 发电系统是指利用光伏发电技术， 在家庭的屋顶 或墙壁等 场地建立发电系统， 多余电量可以送入当地配电网中的发 电方式。 此次设计内容包括了对光伏发电系统的容量设计 和光伏发 电系统的配置设计， 容量设计主要对光伏组件和 蓄电池的

3、容量进行 设 计 与 计 算 ，确 定 光 伏 组 件 和 蓄 电 池 的 数 量 ，发 电 系 统 的 配 置 设 计 时 对光伏发电系统中的光伏组件型号、 安装方式及配套设备 与设施 进 行 设 计 。本 设 计 是 为 家 用 式 光 伏 发 电 系 统 ，具 有 节 能 ，无 污 染 运 用方便等特点。 关键词：光生伏特效应 太阳能电池板 逆变器毕业设计已经接近了尾声， 这也意味着我的大学生活就要 结束 了 ，学 生 活 一 晃 而 过 ，回 首 走 过 的 岁 月 ，心 中 倍 感 充 实 ，当 我 写 完 这篇毕业论文的 时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。 首先，我要特 别感谢

4、我的指导老师朱山川老师。做设计的过程 是 艰 辛 的 ，但 是 在 我 的 努 力 之 下 还 是 完 成 了 。在 这 个 过 程 中 朱 老 师 给 了 我 很 大 的 帮 助 ，没 有 他 的 尽 心 指 导 和 严 格 的 要 求 ，我 也 不 会=J顺 利 完 成 这 次 设 计 。每 次 遇 到 难 题 ，我 先 做 的 就 是 向 朱 老 师 寻 求 帮 助 ，而 朱 老 师 每 次 不 管 忙 或 闲 ，总 会 抽 空 来 找 我 面 谈 ， 然 后 一 起 商 量 解 决 的 办 法 。朱 老 师 平 日 里 工 作 繁 多 ，但 我 做 毕 业 设 计 的 每 个 阶 段

5、， 都 给 予 了 我 悉 心 的 指 导 。这 一 个 星 期 以 来 ，朱 老 师 不 仅 在 学 业 上给 我 以 精 心 指 导 ，同 时 还 在 思 想 给 我 以 无 微 不 至 的 关 怀 ，在 此 谨 向朱老师致以诚挚的谢意 和崇高的敬意。 其次，还要感谢这三年来教我知识的每位老师们，毕业论文能 够顺利完成，你们也都有很大的功劳。最后，我要向系部领导以及院部领导对我们的悉心领导，使 我 们在朝往正确的前进，以及给我们创造如此丰富多彩的 校园生活。 使 我 们 度 过 了 有 意 义 的 大 学 三 年 。再 次 ，我 由 衷 的 表 示 感 谢 。谢 谢 你们。 还 有就是要向

6、这三年大学生活期间所有帮助过我的同学们以 及各位朋友们说一声谢谢。 写 作 毕 业 论 文 是 一 次 再 系 统 学 习 的 过 程 ，毕 业 论 文 的 完 成 ，同 样 也 意 味 着 新 、生 活 的 开 始 。希 望 大 家 在 将 来 的 生 活 中 继 续 追 逐 最 初的梦想，永不放弃。曾凡兵 20 1 4 年 11 月 5 日目录第一章 绪 论 . 发电技术的优势 技术的运用 1 1.1 光伏 1 1.2 光伏发电2 第二章 任务分4 第三章 家庭用分布式光伏发电系统设计 8 3.1 结构设计 8 3.2 容 量 设计 9 3.2 配 置 选型 10 3.4 安装方式设 安计

7、 11 第 四 章 总 结 和 展望 15 参 考 文 占卜献插图清单图 图 图 图 图 图 图 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 家用光伏 发电系统 家庭式太阳能光伏发电系统的结构图 光伏组件 的安装轴侧示意图 支架安装示意图 组件正面摆列图 光伏 组件板正反面示意图 接线盒图第一章1.1 光伏发电技术的优势绪论太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件也不 消耗燃料， 并且不排放包括 温室气体在内的任何物质，具有无噪声、 无污染的特点；太阳能资源没有地域 限制，分布广泛且取 之不尽，用之不竭。因此，与其它新型发电技术 （ 风力发电 与生物质能发电等 ） 相比，太阳能光伏发电

8、是一种具可持续 发展理想特征（最丰 富的资源和最洁净的发电过程）的可 再生能源发电技术，其主要优点有以下几 点。 1 、太阳能 资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类 目前 消耗的能量大 6000 倍。而且太阳能在地球上分布广 泛，只要有光照的地方就可 以使用光伏发电系统，不受地 域、海拔等因素的限制。 2 、太阳能资源随处可得，可就近供电。不 必长距离输送，避免了长距离输 电线路所造成的电能损失， 同时也节省了输电成本。这同时也为家用太阳能发 电系统 在输电不便的西部大规模使用提供了条件。 3 、太阳能光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光子到电子的转换，没 有中间过程（如热能

9、转换为机械能，机械能转换为电磁 能等）和机械运动，不 存在机械磨损。根据热力学分析， 光伏发电具有很高的理论发电效率，可达 80 以上，技术开 发潜力巨大。 4 、太阳能光伏发电本身不使用燃料，不排 放包括温室气体和其他废气在内 的任何物质，不污染空气， 不产生噪声，对环境友好，不会遭 受能源危机或燃 料市场 不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。5 、太阳能光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水 的荒漠戈壁上。 光伏发电还可以很方便地与建筑物结合， 构成光伏建筑一体化发电系统，不需 要单独占地，可节省 宝贵的土地资源。 6 、太阳能光伏发电无机械传动部件， 操作、维护简单，

10、运行稳定可靠。一 套光伏发电系统只要 有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采 用，基本上可实现无人值守，维护成本低。 7 、太阳能光 伏发电工作性能稳定可靠，使用寿命（ 30 年以上） 。晶 体硅太 阳能电池寿命可达 2035 年。在光伏发电系统中， 只要设计合理、造型适当， 蓄电池的寿命也可长达 1015 年。 8 、太阳能电池组件结构简单，体积小，重量轻，便 于运输和安装。光伏发 电系统建设周期短，而用根据用电 负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、 扩容。1.2 光伏发电技术的运用 家用并网系统：这是发达地区最流 行的家庭和企业级太阳能光伏发电系统 应用类型。允许将 光伏系统

11、产生的多余电能输送至电网，卖给公用机构。当没 有太阳时，再从电网输出电力。逆变器用来将光伏系统产生 的直流电（ DC ）转 换为运行一般电气设备所需的交流电AC ）。 并网发电厂：在一个厂区位置上，这些也并入 电网的系统产生大量光伏电 能，其容量从几百千瓦到几兆 瓦。其中一些电厂位于机场或火车站等大型工业 建筑内， 这类电厂利用已有的可用空间，补偿了高耗能用户所需的部 分电能。 农村电气化离网系统：在不通电的地方，光伏系 统通过充电控制器连 接到电池。可以使用一个逆变器提供 交流电源，供普通电器使用。典型的离网 应用是为偏远地 区（如山区房屋和发展中国家的地区）供电。农村电气化是 指 如下两类

12、 所以本次设计是家庭用分布式光伏发电系统 设计， 家庭用分布式光伏发电 系统是指利用光伏发电技术，在家庭的屋顶或墙壁 等 场地建立发电系统，不以 大规模远距离输送电力为目的， 所产生的电力除用户自用和就近利用外，多余 电量可以送入当地配电网中的发电方式。在国外，目前，西班牙的电网调度尚不具备远程监控和控制大规模光伏发电的 能力， 原因是输电运营商仅要求 1 万千瓦以上的光伏发电项目安 装遥测装置， 而西班牙还没有如此大规模的光伏项目。随着兆瓦级项目的增 应用：可满足一 个家庭基本用电需求的 小型家用太阳能系统；或可为几个家庭提供足够电能、 稍 大些的小型太阳能电网。 混合系统：太阳能系统可与其

13、它 种类的能源（例如生物质能发电、风力发 电或柴油发电） 组合在一起，以确保持续稳定供应电力。混合动力系统可以 是 并网的、独立的或求，如升级改造接入点的上级变压器， 重新配置馈线的电压 条件和控制设备等。德国的研究机构 认为，要满足德国的光伏发展目标，需要 额外新建 19.5 万 至 38 万千米高压和中压配网线路，相应的投资为 130 亿 欧元 270 亿欧元。 全社会分摊分布式光伏发电接入引起 的电网改造成本。国外政 府通由电网提供后备支持。 离网 工业应用：在电信领域，经常需要把太阳能发电用于远程应 用，尤其 是在需要将偏远农村地区与国内其它地区连接起 来的场合。由光伏或混合动力 系统

14、供电的移动 中继站应 用，也有很大潜力。其它应用还包括：交通信号 灯、海航支持系统、保安 、远程照明、公路标志和废水处理厂等。 因为它 们能为那些电力传送不到的地区提供动力，从而避 免了铺设线网的高成本，所 以，目前这些应用具有成本优 势。 多，这些项目缺乏遥测设备将对电网运行产 生显著影 响。 分布式电源的大规模发展，需要投入大量资金升级电网。目前，德国已经开始采取一些间接措施来满足分布式电源接入配电网的要过征收电价附加，来支持必要的电网改造和分布式电源的接入。国光伏 企业进口的光伏电 池产品启动反补贴调查。在此情况下， 光伏行业将目光转向国 内市场。 在我国分布式光伏发电近 3 年呈现爆发

15、式增长。从 2009 年开始实施特许 权招标， 推动地面大型光伏电站建设。同年，开始了“金太阳”工程和 光电建 筑示范项目，给予分布式光伏发电系统补贴，并按 照投资规模的大小，确定补 贴额度。截至 2011 年年底， 国家已公布的光电建筑示范项目规模约为 30 万千 瓦；“金太阳”工程已公布的规模约为 117 万千瓦。在家庭的屋 顶或墙壁等场地 建立发电系统，不以大规模远距离输送电力为目的，所产生的电力除用户自用 和就 近利用外，多余电量可以送入当地配电网中的发电方式。这 就大大减轻了 我国火力发电的负担，而且绿色环保，无污 染。家庭用分布式光伏发电系统是 指利用光伏发电技术。第二章 任务分析

16、 我国辐源辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。大体上，我国 约有 2/3 以上 的地区太阳能资源较好，特别是青藏高原、 新疆、甘肃、内蒙古一带，这些地 区利用太阳能的条件尤 其有利。根据各地接受太阳总辐射的多少，可将全国划 分 为四类地区。如下表，表 2-1 全国各地太阳能总辐射量与年平均日照当量 太阳能年辐射量地区类别地区年日照时MJ/m 2年宁夏北部、甘肃 一 北部、新疆南部、 6680-8 青海西部、西 藏 西部 河北西北部、山 西北部、内蒙古 南部、宁夏南部、 二 甘肃中部、青海 东部、西藏东南 部、新疆南部 山东、 河南、河 北 东南部、山西南 部、新疆北部、 吉林、辽宁、 云三南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南 部、江苏北部、 安徽北部、台湾 西南部 501