周文飞朱俊独立光伏发电站系统设计方案

江西工业工程职业学校实训报告课程名称：太阳能离网发电系统设计学号：20101164姓名：周文飞朱俊指导老师：任超陈立太阳能离网发电系统设计一、工程概述1、工程名称离网系统2、地理位置萍乡市为江西省所辖的十一个地级市之一，位于江西省西部，湘赣两省边界。东与本省宜春、南与吉安相毗邻，西与湖南醴陵、北与湖南浏阳接壤。紧靠长株潭，对接长珠闽，是江西对外开放的西大门。地处东经113°35′~114°17′，北纬27°20′~28°0′之间。萍乡地处亚热带季风气候区，属亚热带季风性湿润气候类型。全年光照充足，雨量充沛，四季分明。极端最高气温达41.0℃，极端最低气温为—9.3℃，年平均气温为17.3℃。全年平均降水量为1603毫米，日照数约1600小时，无霜期270天。3、气象资料萍乡的气象资料项目月份空气温度相对湿度每日太阳辐射风速地面温度℃%KWh/m2/Daym/s℃一月1376.40%2.733.81二月1872.10%3.624.22.5三月2066.10%4.54.77.3四月2552.70%5.514.715.7五月2644.50%6.394.821.9六月2841.70%7.355.326.9七月3044.00%7.045.829.1八月43.843.70%6.565.628.1九月3545.80%5.644.623.1十月2054.30%4.05416十一月1164.40%2.943.68.7十二月974.00%2.383.72.9年平均17.356.6%4.894.615.3二、方案设计（一）用户负载信息用电器额定功率(W)数量用电时数(h)用电量(KWh)SavingLamp20360.36SavingLamp20430.24SavingLamp11110.011TV21”65140.26Satellite30140.12Refrigerator12011.5PersonalComputer350120.7合计3.191冰箱的耗能根据冰箱的使用模式和开关冰箱门的频率有关，目前普通冰箱的日耗电大约1度左右，这里选取耗电为1.5度。（二）系统方案设计根据用户要求，本方案为光伏离网系统本系统是一个离网系统，其原理如下图所示：1、蓄电池组的设计在系统中储能主要靠铅酸蓄电池，蓄电池的容量利用下下面公式计算：其中：C：蓄电池容量[kWh]D：最长无日照间用电时[h]F：蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）Po：平均负荷容量[kW]L：蓄电池的维修保养率（通常取0.8)U：蓄电池的放电深度（通常取0.5)Ka：包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7，如逆变器效率高可取0.8）所以此处的蓄电池的容量应该为：C=3.191×3×1.05/（0.7×0.5×0.8）=35.9KWh由于系统设计的参考连续阴雨天数为2天，所以蓄电池放点深度选择为0.5。根据伊朗的电力情况，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36KWh。电池型号选择双登的6-GFM-150。2、太阳能电池板方阵的设计2.1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。下表是在不同倾角时斜面上的辐照强度的逐月变化对照表：逐月辐照强度随倾角变化规律角度月份平均日辐照强度（KWh/m2/Day）28°30°32°35°37°38°40°一月3.513.563.613.683.723.743.78二月4.324.364.404.444.474.484.50三月4.644.654.664.664.654.654.64四月5.615.595.565.515.475.455.40五月6.156.096.035.935.855.815.73六月7.036.946.856.706.596.546.42七月7.026.946.866.726.626.576.46八月6.976.936.886.796.736.696.61九月6.466.476.476.466.446.436.41十月5.445.495.535.585.615.625.64十一月4.194.254.314.394.444.464.50十二月3.373.423.483.553.603.623.66年平均5.405.405.395.375.355.345.32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，平均日辐照强度很低，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。通过上表比较，最终支架最佳倾角设计为37°。2.2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)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，其值与辐照强度的值基本相同，这里取3.6hη2：方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数，通常可取0.9~0.95η3：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，通常可取0.9~0.95Ka：包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7，如逆变器效率高可取0.8）所以电池板方阵功率为：P=3.191×1.05/(3.6×0.95×0.95×0.8×0.8)=1.611KW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。2.3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1.84KW。所选电池板的基本技术参数如下所示:太阳电池种类单晶硅太阳电池生产厂家兆阳光伏太阳电池组件生产厂家兆阳光伏太阳电池组件型号SR-M660230指标单位数据峰值功率Wp230开路电压（Voc）V37.23短路电流（Isc）A8.18工作电压（Vmppt）V30.48工作电流（Imppt）A7.55尺寸mm1630×992×482.4电池板阵列的布置系统的额定电压为24V，所以电池板阵列输出电压不能太大，根据电压的限制，这里电池板直接并联接入控制器。电池板采用支架结构是电池板成37°倾角，电池板采取竖立放置，8块电池板按两排进行布置。前后排之间间隔为2.5m。3控制器的设计控制器选择南京冠亚的GS-80PCD6-V，其主要参数如下：型号GS-80PCD6-V额定电压（VDC）(V)24负载最大电流（A）80充电最大电流（A）80充电路数6最大开路电压（VDC）50过充（VDC）保护28.8(可设定)恢复26.4(可设定)过放（VDC）断开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（mA）300显示方式数码显示电压降落太阳能电池与蓄电池之间(V)0.7蓄电池与负载之间(V)0.03机械尺寸深×宽×高(mm)380×450×650使用环境(℃)-20℃～+50℃海拔高度≤5500控制器的输入只有6路，使用三通连接器使两块组件并联后接入控制器。(8/2=4就有4路输入)5逆变器的设计由于当地的用电电压为220V，所以选择输出电压为220V的离网逆变器，经过用户用电器统计可知，用户的最大功率约为716W，考虑到用户负载中有感性负载，在启动过程时有较大的冲击电流，同时考虑系统的临时增加负载的情况，所以逆变器功率应相对选择较大的。选取24V1.5KW的逆变器，逆变器选择南京冠亚的GN-1.5KCSP-R，其具体技术参数见下表：型号GN-1.5KCSP-R额定容量（KVA）1.5直流输入额定输入电压（VDC）24V欠压点(VDC）21.6欠压恢复点(VDC)25.2过压点（VDC）35市电输入电压允许范围（VAC）220±15%输入频率（Hz）50切换方式（可选项）00、11、12、21交流输出额定电压（VAC）220额定频率（Hz）50输出波形正弦波过载能力120%1分钟电压稳定精度(AC)220±3%频率稳定精度50±0.04波形失真率（THD）≤3%（线性负载）动态响应（0～100%）5%功率因数（PF）0.8逆变效率≥85%峰值系数（CF）3:01环境绝缘强度1200VAC1分钟噪音（dB、1米）≤50dB使用环境温度(℃)-10℃～+50℃储存环境温度(℃)-20℃～+70℃使用海拔（m）≤5000显示方式表头或指示灯连续运行时间可连续运行尺寸(深X宽X高)500×483×267设备清单一览表名称生产厂商型号单位数量单价合价系统设计--项1350元350元组件230Wp晶硅块81000元8000元光伏控制器GS-80PCD6-V台13200元3200元蓄电池6-GFM-150个10750元7500元离网逆变器GN-1.5KCSP-R台113000元13000元三通连接器套2125元250元组件支架--套1.84KWp260元260元监控软件--套1250元250元环境监测仪--套1100元100元光伏电缆--米若干200元200元电缆桥架--米若干100元100元费用总计售后服务0利润（设备总价的18%，包括税收）0合计总价66420元心得在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅.在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做光伏的实验,你要清楚光伏的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛.通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.周文飞朱俊2012-5-18