光伏系统设计与工程培训—独立离网系统与互补系统的设计

2008BPSunOasis光伏系统设计与工程培训独立离网系统与互补系统的设计22008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计典型的独立离网光伏系统太阳光转换为直流电光伏组件直流汇线箱充电控制器离网逆变器(选择)蓄电池组负载(交流/直流)交流电缆直流电缆32008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计独立离网系统是指独立于公共电网运行的光伏系统：•通常应用于公共电网无法覆盖的偏远地区，或者作为某些重要负载设备的后备电源；•偏远地区的照明设施、通信设备、住宅用电等；•独立离网系统的设计主要是确定光伏组件与蓄电池的数量配置，以满足某一给定地点的给定负载的使用需求。42008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计独立离网系统设计所必需的信息：•工程地点信息•光伏组件的倾角•光伏系统的方位角•遮蔽情况•系统电压•负载信息•负载类型–PVcannothandlebulkloadrequirementsunlesshugelyoversized•负载大小,功率•工作比(Dutycycle)–负载工作时间•负载峰值需求•交流/直流(AC/DC)52008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计独立离网系统设计所必需的关键信息：•电压•光伏组件•逆变器–如需要•蓄电池组(需要知道蓄电池电压)•自给天数(最大连续阴雨天数)•蓄电池完全使用后的再充电•组件阵列/负载比(ALR)62008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计设计过程:步骤1–确定负载大小(Ah/Day)•使用负载计算表格计算出每天负载每天需要的安时数•日安时数(Ah/Day)=(负载功率Watt/系统电压Volt)x负载工作时间•日安时数(Ah/Day)=负载电流x负载工作时间•可根据负载使用情况进行大裕量设计(oversized)步骤2–确定蓄电池组的容量•蓄电池串联数目–系统电压/单个蓄电池电压•蓄电池最大荷电状态SOC(或最大放电深度DOD)•使用地点的平均温度•需要的自给天数72008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计设计过程：步骤3•评估最差条件下的日峰值日照时数(kWh/m2/Day)•通常是冬季月份中的最差日照数值•峰值日照时数-在1kW/m²辐照强度下的日照小时数–在此辐照条件下光伏组件通常能产生其最大的输出电流步骤4–光伏组件的串联数•光伏组件的串联数目=系统电压/单个组件的系统电压•例如：假如系统电压为48V，组件电压为12V，那么组件串联数目=48V/12V=482008BPSunOasis设计过程：步骤5–组件并联数目•用日负载大小安时数(Ah)平均日照数值(峰值日照小时数)•用上述计算结果除以单个光伏组件的最佳工作电流(Imp)–数值由组件说明书提供；•对计算结果进行取整独立离网系统与互补系统的设计SampleOffGridCalculationSheet步骤6–蓄电池并联数目•蓄电池并联数目=日负载大小(Ah)x自给天数蓄电池容量(Ah)x(1-BSOC)92008BPSunOasis设计过程–示例设计一个独立离网系统，负载大小为500W(连续工作)，系统电压为48VDC，自给天数为5天。假定峰值日照时数(PSH)为4-日负载大小Ah–500*24/48=250Ah设计10%裕量，则日负载安时数Ah=250*1.1=275Ah-蓄电池容量–275*5/(1-0.2)=1718Ah(设计20%SOC)-组件数量计算,假定采用BP3160多晶硅组件-组件串联数目=48/24=2-组件并联数目=(275/4)/4.6=15总共需要的BP3160组件数量=2*15=30组件阵列总功率=160Wp*30=4800Wp独立离网系统与互补系统的设计102008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统的设计：互补系统使用多种不同的电力来源(例如光伏、蓄电池、柴油发电机、风力发电机、公共电网等)连接在一起光伏/柴电互补系统的设计:•光伏部分系统的设计与独立离网系统的设计相类似•在光伏系统不产生电能的时候，使用针对互补系统的整流充电器对蓄电池组进行充电•使用Nsol软件设计光伏/柴电互补系统112008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统的设计：日照信息：•Nsol自带的默认数据库中含有全球不同地点的日照数据信息。也可以自行手动添加更新地点数据库。122008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：系统设计所需要的信息：•选择蓄电池电压•蓄电池数据•光伏/负载比ALR(Arraytoloadratio)•损耗(%)•最大放电深度DOD•蓄电池单元电压132008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：蓄电池•从数据库中选择蓄电池或者自行添加蓄电池数据•输入串联数目与并联数目(软件也可自动计算)142008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：光伏组件•从数据库中选择组件或者自行添加组件数据•输入组件串联与并联数目(软件也可自动计算)152008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：逆变器•输入类型，型号•平均工作效率•使用的逆变器的类型•根据负载使用情况进行配置(单相/三相)162008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：负载数据•负载描述•负载大小–计算负载的日安时数(Ah)•负载类型–交流/直流(AC/DC)•转换效率–如负载为交流，直流-交流环节存在损耗•负载日工作时间•负载概要172008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：互补部分数据•柴油发电机Diesel/液化气发电机LPG•输入发电机数据•FLFC–额定负载下油耗量•QLFC–四分之一负载下油耗量•发电机启动/停止BSOC182008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：阵列倾角•阵列倾角可以调整以适合当地日照条件使组件阵列得到最大的日照量•可选择阵列支架的类型(固定/垂直轴/水平轴/双轴)192008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计互补系统设计：•改变组件数量可以改变光伏/柴油发电机的发电贡献比•最优的光伏/油电比值取决于整个系统能够获得最优的工作及经济效率•输出结果中包含了发电机燃油的年消耗量以及发电机的年启动工作次数202008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计LOLPAnalysis：LossofLoadProbability•真实的天气是每日变化的，不是固定的日照辐射数值•某些系统要求在最恶劣条件下也必须保证系统的高可靠性•统计分析工具-LOLPAnalysis212008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计LOLPAnalysis：LossofLoadProbability•ArrayInsolation–日照强度数值kWh/m2/day•Sigma/Mean–衡量日照气候变化的幅度•Corr.–衡量日与日之间气候变化的可能性，高数值表征“稳定”的天气•Array/Load–组件阵列/负载•Battdays–蓄电池维持时间•LOLP–LossofLoadProbability，基于统计学分析方法给出了针对每月系统不能正常工作的可能性(例如，假设10月的LOLP值为1%，代表每100个“10月”的天中，系统可能出现一次不能工作的情况，3%代表大约每1个月可能出现1次上述情况，0.3%则代表大约每10年出现1次停机。)222008BPSunOasis独立离网系统与互补系统的设计LOLPAnalysis：LossofLoadProbability•使用了马尔科夫矩阵(MarkovTransitionMatrices)对日照辐射的变化进行统计学分析•参考文献：SimpleProcedureforGeneratingSequencesofDailyRadiationValuesUsingaLibraryofMarkovTransitionMatrices(SolarEnergy,Vol40.No.3pp.269-279,1988)2008BPSunOasisTHANKYOU!!!