户用光伏系统设计.pdf

户用光伏系统设计 户用光伏系统设计是指家庭太阳能发电系统的设计，旨在提供一个可靠、经济、环保的能源解决方案。该系统由蓄电池组、太阳能电池板方阵、控制器和逆变器等组件组成。 一、项目需求 在现在的技术条件下，太阳能电池板的发电效率还不高，想要大规模利用太阳能的话，就必须将太阳能电池板大面积的呈矩形排列在空旷且日照充足的地方。这使得太阳能发电站的条件变得相当苛刻。相比较而言，家庭太阳能发电系统适合作为分布式发电发展。单个家庭用电负荷一般较小，只要一个家庭有不大的场地如阳台或屋顶就可以安装太阳能发电系统，而且一个小型的太阳能发电系统发出的电能也足够一个家庭使用并有富余。 二、方案设计 （一）用户负载信息 根据现在农户家中的情况，基本配置如下： * 节能灯：20360.36 * 节能灯2：0430.24 * 电视：65140.26 * 冰箱：1201241.5 * 电脑：350120.7 * 合计：3.1 （二）系统方案设计 本系统是一个离网系统，其原理如下图所示： 1. 蓄电池组的设计 蓄电池组是系统中的核心组件，负责储存太阳能发电的电能。蓄电池的容量可以根据以下公式计算： C = 3.1 × 3 × 1.05 / (0.7 × 0.5 × 0.8) = 35.9 kWh 由于系统设计的参考连续阴雨天数为 2 天，所以蓄电池放电深度选择为 0.5。户用电压为 220V，蓄电池电压选择为 24V，蓄电池组由 12V 的蓄电池串并而成， 所以每串需要 2 块蓄电池串起来达到 24V。选用 10 块单体为 12V150Ah 的蓄电池， 总共 5 串进行并联， 蓄电池总容量为 1500Ah，即 36 kWh。 2. 太阳能电池板方阵的设计 太阳能电池板方阵是系统的另一个核心组件，负责将太阳能转换为电能。 （1）电池板倾角的计算 为了保证系统有足够高的效率，电池板必须按一定的倾角安装。因此有必要先计算不同倾角对效率的影响，这个影响可以用在太阳能电池板面上的日平均辐照强度来量化，辐照强度越大则电池板的效率越高。本系统设计为离网系统，为了保证用户的用电，必须保证用户的基本用电，特别是在 12 月份和 1 月份的时候，平均日辐照强度较低，所以应特别注意保证在这两个月的发电量满足用户的用电需求。根据云南太阳能资源情况，最终支架最佳倾角设计为 30° 。 （2）电池板方阵容量的计算 总共需要的电池板方阵功率计算公式为： P = W1 * F / (Tm * η2 * η3 * L * Ka) 其中：W1：负载的消耗功率；F：蓄电池放电效率的修正系数（通常取 1.05）；Tm：峰值日照时数；η2：方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数；η3：方阵组合损失和对最大功率点偏离以及控制器效率的修正系数；L：蓄电池的维修保养率；Ka：包括逆变器等交流回路的损失率。 计算结果为：P = 3.191 × 1.05 / (3.6 × 0.95 × 0.95 × 0.8 × 0.8) = 1.611 kW 考虑连续阴雨天后系统能在较短时间内让蓄电池再次充满，可以适当考虑放大方阵容量，但是在上面的计算中我们是以辐照最低月为准，在其他月份的发电量都有很大余量，所以针对方阵容量进行略微放大即可。 （3）电池板的选型 本方案选用 230W 的单晶硅电池板，则总共需要 8 块，总功率为 1.84 kW。所选电池板的基本技术参数如下所示： * 峰值功率：230 W * 开路电压（Voc）：37.23 * 短路电流（Isc）：8.18 A * 工作电压（Vmppt）：30.48 * 工作电流（Imppt）：7.55 A * 尺寸：1630 × 992 × 48 mm 3. 控制器的设计 控制器主要参数如下： * 型号 * 额定电压（VDC）：24 V * 负载最大电流（A）：80 A * 充电最大电流（A）：80 A * 充电路数：6 * 最大开路电压（VDC）：50 V * 过充（VDC）：28.8（可设定） * 恢复：26.4（可设定） * 过放（VDC）：21.6（可设定） * 恢复：26.4（可设定） * 负载过压断开：35.0（可设定） * 恢复：33.0（可设定） * 空载电流：（待确定）