第五章太阳能光伏ppt课件.ppt

第五章 太阳能光伏发电系统的容量设计,5.1 系统的设计原则、步骤和内容 5.1.1 系统设计原则 遵循合理性、实用性、可靠性、高性价比原则。 5.1.2 设计步骤和内容（见下页） 5.2 与设计相关的因素和技术条件 5.2.1 系统用电负载的特性 交流负载、直流负载、冲击性负载、阻性负载（电流时额定电流的510倍）等。 负载工作电压是多少？,5.2.2 当地的太阳能辐射资源及气象地理条件 1.太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角 方位角：正南为0；正东-90；正西+90。 倾斜角：水平面0；垂直面90。 （1）太阳能电池方位角的选择 正南20对发电量影响不大。 （2）太阳能电池倾斜角的选择 0 25，倾斜角=纬度； 26 40，倾斜角=纬度+5度； 41 55，倾斜角=纬度+1015度； 55以上 ，倾斜角=纬度+1520度；,2.平均日照时数和峰值日照时数 3.全年太阳能辐射总量 了解当地几年或810年太阳能辐射总量年平均值。 再将水平面上的太阳能辐射换算成倾斜面上的太阳能辐射。 中国太阳能资源分布：,4.最长连续阴雨天数 又叫“系统自给天数”； 可根据经验或需要在37天内选取。 5.2.3 发电系统的类型、安装场所和方法（1）杆柱安装,（2）地面安装,（3）屋顶安装,（4）墙壁安装,5.3 太阳能光伏发电系统容量的设计与计算 功率与方阵构成的设计和计算 蓄电池容量与蓄电池组合的设计和计算 5.3.1 设计的总思想 在光照最差的季节蓄电池也能够基本上天天充满电。 5.3.2 太阳能电池组件及方阵的设计 方法一：根据负载所需电量，直接计算出太阳能 电池组件或方阵的功率、组件尺寸。 方法二：先选定组件尺寸，根据组件功率设计 工作电流和日发电量。,1.基本方法计算太阳能电池组件的基本方法： 负载日平均用电量（Ah） 组件日平均发电量（Ah）组件日平均发电量=峰值工作电流（A） 峰值日照时数（h） 系统工作电压（V）1.43 组件峰值工作电压（V）,电池组件的并联数=,电池组件的串联数=,例如：系统工作电压为48V，峰值工作为17V， 则串联数=48V1.43/17V=4.03 4（块）总功率（W）=并联数串联数组件峰值功率 2、相关因素的考虑 （1）太阳能电池组件的功率衰减 灰尘的覆盖、自身功率衰减、线路损耗 （2）蓄电池的充放损耗 电池发热、电解液损耗 蓄电池效率：9095%；,3.实用的计算公式 应考虑各种因素的影响： 负载日平均用电量（Ah） 组件日平均发电量（Ah） 充电效率系数组件损耗系数变压器损耗系数 系统工作电压（V） 1.43 组件峰值工作电压（ V ） 为例保证系统全年的正常运行，只好按照冬季所需的数量确定系统容量。,电池组件的并联数 =,电池组件的串联数=,例如：系统采用直流负载，工作电压48V； 日用电量：150Ah；斜面日照时数：3.5h； 峰值工作电压：34.2V；峰值工作电流：3.65A计算：组件数量；方阵设计； 确定：组件损耗系数 = 0.9； 充电效率系数 = 0.9； 直流系统无需变压器。 150（Ah） （3.65A3.5h）0.90.9 48V 1.43 34.2V 总功率=152125W = 3750W,组件并联数= =14.49,电池组件串联数= = 2,5.3.3 蓄电池和蓄电池组的设计方法 1.基本计算方法 日平均用电量（Ah）连续阴雨天数 最大放电深度 2.相关因素考虑 （1）放电率对蓄电池容量的影响,蓄电池容量=,连续阴雨天数负载工作时间 最大放电深度对于有多路不同负载的系统： 负载功率 负载工作时间 负载功率 （2）环境温度对蓄电池 容量的影响,平均放电率（h）=,负载工作时间=,3.实用的蓄电池容量计算公式 日用电量阴雨天数放电修正系数 最大放电深度低温修正系数 系统工作电压 单个蓄电池标称电压 蓄电池总容量 单个蓄电池标称容量 应尽量选择大蓄容量电池，以减少蓄电池之间的不平衡性。 一般要求并联的蓄电池数量不得超过4组。,蓄电池容量=,蓄电池串联个数=,蓄电池并联个数=,计算举例：某通信基站采用直流48V供电，一套设备需1.5A电流，每天24小时；另一套设备需4.5A每天12小时。气温-20；连续阴雨6天。解：根据气候条件确定： 最大放电深度系数为：0.6； 低温修正系数为：0.7； （1.5A24h）+（4.5A12h） （1.5A + 4.5A） =15h 平均放电率=6阴天15/0.6=150 小时率,平均负载工作时间=,日平均用电量=（1.5A24h）+（4.5A12h） =90Ah 90Ah60.85 0.60.7若选用2V/600Ah蓄电池，则： 蓄电池串联数=48V/2V=24 节； 蓄电池并联数=1092.86Ah/600Ah=2 组 电池总块数=24节2组=48 节,蓄电池容量= =1092.86Ah,5.4 其他几种计算公式和设计方法 5.4.1 以峰值日照时数为依据的简易设计方法 用电器功率用电时间 当地峰值日照时数 用电器功率用电时间 系统电压 连续阴雨天数系统安全系数损耗系数：线路损耗、控制器接入损耗、玻璃 脏污、倾角等，一般在1.62之间。系统安全系数：放电深度、低温、逆变器效率等 一般在1.62之间。,电池组件功率= 损耗系数,蓄电池容量=,设计实例：庭院灯：二只9W/12V节能灯，4小时 3个阴雨天。当地峰值日照时数4.46h。计算： 18W4h 4.46h 18W4h 12V 可考虑选用一只38Ah/12V的蓄电池。 5.4.2 以年辐射总量为依据的计算方法 K（负载电压电流用电时间） 当地年辐射总量 蓄电池容量=电池放电系数安全系数负载电压 电流用电时间阴雨天数低温系数,组件功率P= 2=32.28W,蓄电池容量B= 32=36Ah,组件功率=,设计实例1： 如上题，当地全年辐射总量为580kJ/cm 。计算： 负载工作电流=18W/12V=1.5A； 18W4h 580 可考虑选用35W的太阳能电池组件。蓄电池容量B=1.81.5A4h31.1=35.64Ah 可考虑选用38Ah/12V的蓄电池。 安全系数取1.8； 当地可达-10，低温系数取1.1。,2,电池组件功率P= 276 = 34.26W；,设计实例2：某通信基站，负载功率125W，48V， 工作电流2.6A，24h连续工作，年辐射总量640 kJ/cm ，-20，阴天7天，条件恶劣。解：电池组件功率： 48V2.6A24h 640 可选用130W/24V电池组10块，二串5并。 蓄电池容量： B=1.82.6A24h7d1.2=943Ah； 可选用2V/1000Ah铅酸蓄电池24块串联； 也可选用2V/500Ah蓄电池48块24串二并。,2,P= 2761292W ；,5.4.3 以年辐射总量和斜面修正系数 为依据的计算方法 负载总用电量Wh=负载功率日工作时间 5618 安全系数负载总用电量 斜面修正系数水平面年平均辐射量 5618是充放电效率系数、电池组件衰减系数经换算简化得到的。 水平面年平均辐射量的单位：kJ/m d ； 10 负载总用电量 工作电压,组件功率W=,2,蓄电池容量=,设计实例：北京，负载一：11W/12V节能灯，5h 负载二：3W/12V LED，12h；解：查得北京：斜面修正系数为：1.0976； 水平年平均日辐射量为：15261； 安全系数取：1.2； 负载总用电量=11W5h3W12h=91Wh 56181.291 1.097615261 1091Wh 12V 可选用38W电池组件；80Ah/12V蓄电池。,组件功率= =36.6W,蓄电池容量= =75.8Ah,5.4.4 以峰值日照时数为依据的 多路负载计算方法方法：先将各路负载的日消耗电量计算出来， 并合计出总耗电量，留出5%10%的余量。 再按峰值日照时数进行计算。统计表模板：,计算步骤： 根据总耗电量，计算组件发电电流： 负载日耗电量Wh 电压峰值日照时数系统效率 根据发电电流计算总功率： 组件总功率=发电电流系统直流电压1.43 （1.43是组件工作电压与系统工作电压的比值）例如：系统工作电压为12V，组件工作电压为17V 负载日照电量Wh 连续阴雨天数 系统直流电压 逆变器效率放电深度 逆变器效率80%93%；蓄电池放电深度50%75%。,组件发电电流=,B= ,设计实例：某监测站220V，年辐射量670kJ/cm 平均峰值日照时数5.17h，连续阴雨天5天。监测站各设备耗电一览表（直流48V）：,2,组件发电电流I： 4596Wh1.05 48V5.17h（0.90.850.9） 组件输出总功率P=28.24A48V1.43=1939W 可选用峰值功率：100W、峰值电压：34.5V峰值电流：2.98A组件20块，2串10并。蓄电池容量B： 4596Wh1.055 48V0.850.5 可选用2V/600Ah铅酸蓄电池48块，24串2并。 得到总电压48V，总容量1200Ah。,I= =28.24A,B= =1182Ah,5.4.5 以峰值日照时数和两段阴雨天 间隔天数为依据的计算方法步骤： 1、系统蓄电池组容量的计算 安全系数负载耗电量阴雨天数低温系数 蓄电池最大放电深度系数 2、太阳能电池方阵的设计和计算（1）太阳能电池组件串联数的计算公式 系统工作电压1.43 组件峰值工作电压,B=,组件串联数=,（2）太阳能电池组件平均日发电量的计算 组件平均日发电量（Ah）=组件峰值工作电流 峰值日照时数（h）倾斜面修正系数 组件衰减损耗系数峰值日照时数、倾斜面修正系数见下表（3）两段连续阴雨之间的最短间隔天数需要补充 的蓄电池容量计算 补充的蓄电池容量（Ah）=安全系数负载日平 均耗电量（Ah）最大连续阴雨天数（4）太阳能电池组件并联数的计算方法 考虑了两段连续阴雨天数之间最短间隔天数。,补充的蓄电池容量负载日平均耗电量 最短间隔天数 组件平均日发电量最短间隔天数其中： 负载功率 负载工作电压每天工作小时数 在连续阴雨天最短间隔天数内，并联组件要提供负载正常用电量，还要补足蓄电池在阴雨天所亏损的电量。（5）太阳能电池方阵功率的计算方阵功率=组件峰值功率组件串联数组并联数,组件并联数=,负载日耗电量=,设计实例：某南方站，工作电压24V，功率55W， 每天工作18小时，连续阴雨15天，间隔32天，采用深循环电池，用50W峰值功率组件， 其峰值输出电压17.3V，峰值电流2.89A。 解：查得： 峰值日照时数3.52h；斜面修正系数为0.885。 计算蓄电池容量： B=1.2(55/24)18151/0.75=990Ah； 计算电池组件串联数： 24V1.43 17.3V,电池串联数= = 2（块）,计算组件日平均发电量： 日发电量=2.89A 3.52h0.8850.8 =7.2Ah 计算两段连续阴雨天最短间隔天数 需要补充的蓄电池容量： 补充的蓄电池容量=1.2（55/24）1815 =742.5Ah 计算电池组件的并联数： 742.5Ah41.3Ah32 7.2Ah32 =8.999（块）；,组件并联数=,计算太阳能组件方阵总功率： 总功率=50W29=900W； 可选用2V/500Ah蓄电池24块，12串2并。 5.4.6 并网光伏（光伏建筑一体化）发电系统 容量的设计与计算 并网一般没有蓄电池容量的限制。 1、光伏方阵发电量的计算 年发电量=当年总辐射量方阵面积组件转换 效率修正系数 P=HA K 修正系数=K1K2K3K4K5,倾角修正系数一览表：2、根据负载耗电量计算光伏方阵的面积 年耗电总量 年总辐射能组件转换效率修正系数 即： A=P / HK,组件面积=,设计实例：某住户日耗电见下表： 房屋正南向。屋面倾斜角30，太阳辐射总量： 6498MJ/m ，换算后为：1805kWh/m ，采用单晶电池组。解：考虑增加5%负载余量，按365天计算。,2,2,Pn=2947Wh1.05 3651000=1129kWh； 1129kWh 18050.130.80.820.950.85 =9.1m 若选用1200mm550mm单晶组件16块， 4串4并；每块输出峰值功率85W， 总功率：85W16=1360W； 占用面积：1.2m0.55m16m=10.56m 5.4.7 有关太阳能辐射能量的换算 1、太阳能辐射能量不同单位能量的换算 2、太阳能辐射能量与峰值日照时数之间的换算,面积A=,2,2,5.4.8 太阳能发电系统功率与带负载配置速查表,