3kw太阳能光伏发电系统设计方案解读

前言太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，由于它集开发利用绿色可再生能源、改善生态环境、改善人民生活条件于一体，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术，因而越来越受到人们的青睐。随着世界光伏市场需求持续高速增长、我国《可再生能源法》的颁布实施以及我国光伏企业在国际光伏市场上举足轻重的良好表现，我国光伏技术应用呈现了前所未有的快速增长的态势并表现出强大的生命力。它的广泛应用是保护生态环境、走经济社会可持续发展的必由之路。太阳能发电的利用通常有两种方式，一种是将太阳能发电系统所发出的电力输送到电网中供给其他负载使用，而在需要用电的时候则从电网中获取电能，称谓并网发电方式。另一种是依靠蓄电池来进行能量存储的所谓独立发电方式，它主要用于因架设线路困难市电无法到达的场合，应用十分广泛。上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案2/191.2光伏发电系统的要求因本系统仅是一个参考项目，所以这里就只设计一个2.88kWp的小型系统，平均每天发电5.5kWh,可供一个1kW的负载工作5.5小时。2.系统方案2.1现场资源和环境条件江阴市位于北纬31°40’34”至31°57’36”，东经119°至120°34’30”。气候为亚热带北纬湿润季风区，冬季干冷多晴，夏季湿热雷雨。年降水量1041.6毫米，年平均气温15.2℃。具有气候温和、雨量充沛、四季分明等特点。其中4月-10月平均温度在10℃以上，最冷为1月份，平均温度2.5℃；最热月7月份，平均温度27.6℃。NatureResources:MonthAirtemperatureRelativehumidityDailysolarradiation-horizontalAtmosphericpressureWindspeedEarthtemperature°C%kWh/m2/dkPam/s°CJanuary3.976.50%2.69102.34.23.6上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案3/19February5.475.30%3.14102.24.25.5March9.175.50%3.33101.83.99.6April14.776.20%4.25101.23.715.4May19.278.70%4.78100.83.319.9June22.983.40%4.58100.33.423.6July26.186.20%5.05100.13.526.9August25.686.50%4.71100.33.426.3September22.182.60%3.99100.93.522.4October1777.90%3.4101.63.517.2November11.676.70%2.81102.13.811.5December676.50%2.68102.445.7Annual15.379.30%3.78101.33.715.62.2光伏系统方案的确定本项目采用独立型光伏系统方案。系统由电池组件PV阵列，充电控制器、逆变器、蓄电池等部件组成。(原理图如下:)上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案4/19独立系统原理图本系统由太阳电池组件，跟踪控制系统，控制器，逆变器，蓄电池等部分组成。太阳电池组件在太阳光的照射下产生直流电流；而充电控制器则协调太阳能电池板、蓄电池和负载的工作,具有自动防止太阳能光伏系统的储能蓄电池过充电和过放电的功能。蓄电池在系统中的作用就是存储能量，还能对系统起着调节电量、稳定输出的作用。逆变器的作用是将蓄电池的直流电转变为适合负载使用的正弦波交流电，逆变器输出的交流电能进入配电柜；在配电柜内装有用于输出控制、过流保护、防雷保护等器件。2.3计算机仿真2.3.1太阳能资源上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案5/192.3.2能源模型上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案6/192.4系统方框图上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案7/19系统方框图2.5配置方案太阳能组件功率160W（43.7V,5.1A）数量18片连接方式2串9并控制器充电电压48V最大电流50A数量1说明无逆变器规格48V，3KW，输出电压：220VAC，50HZ数量1蓄电池规格400AH，2V数量（节）24连接方式24串附注年供应电量预计3642kWh上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案8/191.本系统共使用了18块电池组件，组件每2块为一串，在接线盒里9串并联后输出。占地面积约22m2。2.充电控制器选用48V50A的直流控制器，它是是具有自动防止太阳能光伏系统的储能蓄电池过充电和过放电的设备，由它协调太阳能电池板、蓄电池和负载的工作。在系统运行时，它能对蓄电池的荷电状况和环境温度自动、连续地进行监测，按照用户设置的参数对其充、放电过程进行控制，起到有效管理光伏系统能量、保护蓄电池及保证整个光伏系统正常工作的作用。3.逆变器选用的规格为48V，3KVA，输出电压：220VAC，它的作用是将蓄电池的直流电压转变为适合负载使用的正弦波交流电压。在本系统中采用的正弦波逆变器具有波形失真小、保护功能全、转换效率高、可靠性高的特点。4.蓄电池在系统中的作用就是存储能量。由于系统采用48V电压，蓄电池组由24节2V800Ah的蓄电池串联而成。太阳能电池将太阳辐射能转换为直流电能，通过蓄电池将直流电能转换为化学能储存起来。另外它还能对系统起着调节电量、稳定输出的作用。全部蓄电池置于两排双层电池架上。电池架上装有输出控制开关，可方便地进行投入和切除。2.6系统主要设备2.6.1电池组件本系统拟采用江苏林洋新能源有限公司生产的SF-160单晶硅电池组件。江苏林洋新能源有限公司是一家集晶体硅太阳能电池和组件的研发、生产、销售、服务为一体并在美国成功上市的国际性公司。公司采用世界上最先进的电池片和组件生产设备加之完善的质量管理体系，从而保证了完美的产品品质。产品通过了IEC61215、TUV、和UL国际认证，在国内享有盛誉。该太阳能电池片转换上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案9/19效率高，表面玻璃为高透光低铁钢化玻璃，边框材料为轻质电镀铝合金。最大输出功率160Wp开路电压43.7V短路电流5.10A最大输出电压35.8V最大输出电流4.61A重量15kg外型尺寸1580mmx808mmx45mm最佳电流的温度系数＋0.04%/℃最佳电压的温度系数－0.38%/℃SF-160单晶硅电池组件性能SF-160单晶硅太阳能电池的机械特性。上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案10/19图2SF-160单晶硅太阳能电池的I-V特性2.6.2充电控制器光伏控制器性能、参数额定电压(V)48额定电流Ip(A)50最大太阳能电池组件功率(kWp)3太阳能电池组数N≤6上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案11/19每路太阳能电池电流Ib(A)Ib=Ip/N环境温度－20℃～＋50℃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)0.1机械尺寸深×宽×高(mm)421*488*177防护等级IP20海拔高度≤5500性能特点：1)微电脑芯片控制充放电各参数点、温度补尝系数可编程任意设定，可适应不同场合的特殊要求；2)LCD液晶模块点阵显示，中英文操作菜单，用户可根据需要选择；3)LED指示灯显示各路光伏充电状态和负载通断状态；4)9个轻触按键操作；5)控制电路与主电路完全隔离，具有极高的抗干扰能力；6)1—18路太阳能电池输入控制；7)实时显示蓄电池电压、负载电流、总光伏电流、每路光伏电流、蓄电池温度、累计光伏发电安时数、累计负载用电安时数等十几个参数；8)历史数据统计显示：过充电次数、过放电次数、过载次数、短路次数；9)可编程设定发电机启停电压、次要负载通断电压、风机卸载和恢复电压、路灯光敏切换电压等参数；10)用户可分别设置蓄电池过充电保护和过放电保护时负载的通断状态；11)具有二次下电控制能力，即对主要负载和次要负载在不同蓄电池电压点的下电控制能力；上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案12/1912)各路充电电压检测具有“回差”控制功能，可防止开关进入振荡状态；13)保护功能：具有蓄电池过充电、过放电、输出过载、短路、浪涌、太阳能电池接反或短路、蓄电池接反、夜间防反充等一系列报警和保护功能；14)可配RS232/485接口，便于远程遥信、遥控；PC监控软件可测实时数据、报警信息显示、修改控制参数，读取30天的每天蓄电池最高电压、蓄电池最低电压、每天光伏发电量累计和每天负载用电量累计等历史数据；15)参数设置具有密码保护功能且用户可修改密码；16)告警：过压、欠压、过载、短路等保护报警；17)多路无源输出报警或控制接点：蓄电池过充电、蓄电池过放电、柴油机启动控制、负载断开、控制器故障；其它备用报警接点用户可选择，如水淹报警等；18)工作模式有阶梯式逐级限流模式、PWM工作模式、一点式工作模式、光开光断模式、光开时断模式、时钟控制模式、光开时断凌晨亮模式，其中前三种模式是针对通用负载场合的，后四种模式是针对路灯负载场合的，所有的延时长度和定时时钟都可以设置；19)用户可设置参数还包括：均充电压、浮充电压、吸收电压、启动电压、动态稳压系数、静态稳压系数、均充状态时间和吸收状态时间等。20)不掉电实时时钟功能，显示与设置时钟；21)防雷:根据系统要求，可安装不同等级的防雷装置；22)具有温度补偿功能；上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案13/192.6.3逆变器·32位DSP控制·日本三菱第五代IPM功率模块单元·高效逆变效率达94%(DC220V系列)·多语种液晶显示功能·标准RS485/232通信接口·完美的保护功能·故障记录功能·低电压保护逆变器器性能、参数直流输入输入额定电压(VDC)48输入额定电流（A）73输入直流电压允许范围(VDC)42~64交流输出额定容量(kVA)3输出额定功率(kW)3输出额定电压及频率220VAC，50Hz上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案14/19输出额定电流（A）13．6输出电压精度（V）220±3%输出频率精度(Hz)50±0.05波形失真率(THD)（线性负载）≤5%动态响应(负载0←→100%）5%功率因数（PF）0.8过载能力150%，10秒峰值系数(CF)3:1逆变效率(80%阻性负载)93%工作环境绝缘强度(输入和输出)1500VAC，1分钟噪音（1米）≤50dB使用环境温度-20℃~+55℃湿度0~90%，不结露使用海拔(m)≤6000机械尺寸立式深、宽、高(mm)442×482×267重量（kg）42上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案15/192.6.4蓄电池上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案16/193.工程施工3.1工程费用概算：序号名称单价（元）数量单位合计1太阳电池组件302880Wp86,4002充电控制器70001台7,0003逆变器120001台12,0004全密闭免维护蓄电池95024节22,8005标准接头109套906专用电缆12100米1,2007钢结构支架32880Wp8,6408其它辅助材料12880Wp2,8809材料费小计2880Wp141,01010系统安装集成费5%7,05111税金6%8,46112利润5%7,05113总价2880163,57214均价288056.803.2工程周期本项目自签订合同并提交工程首付款后，我公司将着手进行工程所有材料和设备的准备工作，直至系统通过调试，备货期为30天，进场后大约需要10天完成施工。3.3施工期间需要业主配合的事项⑴按要求提供施工时使用的动力电源。⑵提供暂时保管进场物资（材料、设备、工具等）的临时仓库。⑶协助施工方处理在当地施工时意外可能发生的问题。⑷在调试结束后按合同要求会同我方进行现场验收。⑸若条件许可，建议业主在工程开始时指派有一定电气基础知识的人员参于现场工作，以便今后更好地做好系统维护工作。上海林洋太阳能科技有限公司系统设计方案17/194.经济和社会效应独立系统:它由太阳能电池采集阳光，转化为电能，通过控制和逆变