畢業(yè)論文———XX地區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：XX地區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電 自XXX 學(xué) 號(hào)： 57944697465 學(xué)生姓名： XXXX 指導(dǎo)教師： XXXX 20XX年 X 月XX 日XX大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信責(zé)任書(shū)本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日 期： 目錄摘要IV英文摘要 IV第一章 前言1 1.1 本設(shè)計(jì)的目的和意義1 1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)1 1.

2、3 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀2第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介32.1 系統(tǒng)組成與原理32.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類42.2.1離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)42.2.2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)4第三章 CQ地區(qū)氣象和地理的相關(guān)參數(shù)5第四章 設(shè)計(jì)方案及各電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)64.1 相關(guān)參數(shù)總述64.2 太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì)64.2.1太陽(yáng)能電池組件的工作原理及分類64.2.2太陽(yáng)能電池組件的相關(guān)計(jì)算74.2.3太陽(yáng)能電池組件方位角和傾斜角的設(shè)計(jì)84.2.4太陽(yáng)能電池組件安裝方式以及位置場(chǎng)所設(shè)計(jì)94.2.5光伏方陣前后間距與遮擋物之間的間距設(shè)計(jì)94.3 蓄電池選型104.3.1鉛酸蓄電池簡(jiǎn)介104.3.2蓄電池的相關(guān)計(jì)算及設(shè)計(jì)11

3、4.4逆變器的設(shè)計(jì)114.4直流匯流箱的設(shè)計(jì)134.5控制器的設(shè)計(jì)13 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 II 頁(yè) 4.6 交流配電柜設(shè)計(jì)144.7 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)154.7.1雷擊的簡(jiǎn)介154.7.2無(wú)外部防雷接地裝置設(shè)計(jì)164.7.3有外部防雷接地裝置設(shè)計(jì)164.7.4防雷接地設(shè)計(jì)總結(jié)16第五章 總結(jié)18參考文獻(xiàn)19致謝20附錄21 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 II 頁(yè) CQ地區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要人類進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著世界人口的持續(xù)增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類正面臨著化石燃料短缺和生態(tài)環(huán)境污染的嚴(yán)重局面。因此逐步轉(zhuǎn)變能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展可再生能源，走可持續(xù)發(fā)展的道路已經(jīng)到了

4、刻不容緩的地步。太陽(yáng)能發(fā)電作為一種全新的電能生產(chǎn)方式，具有清潔無(wú)污染、來(lái)源永不衰竭且維護(hù)措施簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，既是一次能源，又是可再生能源，因而受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。各國(guó)政府也相繼出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)和支持太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策法規(guī)，使得太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)和應(yīng)用水平不斷提高，應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)大。 本文首先研究分析了當(dāng)下太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，再根據(jù)CQ市某小區(qū)的具體負(fù)載參數(shù)，選用合適的太陽(yáng)能電池組件、蓄電池組、光伏離網(wǎng)控制器、光伏逆變器、直流匯流箱以及交流配電柜等相關(guān)電氣設(shè)備，利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的原理設(shè)計(jì)出一個(gè)完整可靠的小功率光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，來(lái)解決特定區(qū)域內(nèi)給定負(fù)載的持續(xù)可靠供電

5、問(wèn)題，并重點(diǎn)設(shè)計(jì)研究了此類型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地的相關(guān)問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，鉛酸蓄電池，光伏離網(wǎng)逆變器，防雷與接地系統(tǒng) 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 II 頁(yè) CQ area photovoltaic system design AbstractWiththeworldsever-increasingpopulationandthedevelopmentofeconomic,Humanbeingsarefacingtheserioussituationofascarcityoffossilfuelsandthepollutionoftheenvironmentintot

6、he21stCentury.Therefore,itisofgreaturgencytograduallytransformtheconsumptionstructureofenergy,vigorouslydeveloptherenewableenergysource,andpersistinginthecourseofsustainabledevelopment.Asanewwayofpowerenergyproduction,solarpowerisclean,nonpollution,inexhaustibleandsimplewithmaintenancemeasures.Itisb

7、othaprimaryenergysourceandakindofrenewablepowerresources.Soitgetsmoreandmoreattention.Governmentshavealsointroducedaseriesofpoliciesandregulationstoencourageandsupportthedevelopmentofsolarphotovoltaicindustry,whichmadeacontributiontotherapiddevelopmentofsolarphotovoltaicindustry,anincreaseofthetechn

8、ologyandapplicationofphotovoltaicpowergenerationtechnology,andawiderscopeofapplication.At first, this paper studied and analyzed the current development status of solar photovoltaic industry, and of a specific load parameters according to the city of CQ, choose appropriate photovoltaic solar modules

9、, batteries, off-grid photovoltaic controller, inverter, dc junction box and ac distribution cabinets and other related electrical equipment, the use of solar energy photovoltaic power generation principle of design of a complete and reliable low power photovoltaic power supply system, to solve the

10、specific problem of given load continuous and reliable power supply, and this type of solar photovoltaic power generation system design research is mainly focused on the grounding of the related problems.Keywords: Solar photovoltaic power generation systems,Lead-acid battery,Photovoltaic (pv) off-gr

11、id inverter,Lightning protection and grounding system 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 23 頁(yè) 第一章 前言1.1 本設(shè)計(jì)的目的和意義目前，化石燃料正面臨逐漸枯竭的危機(jī)局面，而太陽(yáng)能是取之不盡的可再生能源。保護(hù)生態(tài)環(huán)境逐漸受到人們的重視，太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。另外常規(guī)電網(wǎng)具有一定的局限性，太陽(yáng)能資源可免費(fèi)使用且無(wú)須運(yùn)輸。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活，可以根據(jù)負(fù)荷的增減，任意添加或減少太陽(yáng)能方陣，避免浪費(fèi)。因此，太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有廣闊的應(yīng)用前景。本設(shè)計(jì)的目的是為了利用光伏發(fā)電的原理，設(shè)計(jì)一個(gè)完整可靠的離網(wǎng)發(fā)電供電系統(tǒng)，完成在CQ地

12、區(qū)特定區(qū)域內(nèi)給定負(fù)載的持續(xù)供電。1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)當(dāng)前可再生能源每一種都有自己的優(yōu)勢(shì)與獨(dú)到之處。 （1）太陽(yáng)能資源取之不竭，沒(méi)有隨著化石能源枯竭的危險(xiǎn)。只計(jì)算地球表面的太陽(yáng)輻射的能量,足夠的當(dāng)前全球能源需求的一萬(wàn)倍1。由此可看出太陽(yáng)能輻射地球表面的總量之大。（2） 發(fā)電系統(tǒng)中不似諸如水電火電風(fēng)電等發(fā)電形式具有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，所以光伏發(fā)電的部件一般不易損壞2。沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，也沒(méi)有噪聲，穩(wěn)定性比較好。（3） 光伏發(fā)電沒(méi)有使用化石燃料,維護(hù)簡(jiǎn)單,維護(hù)成本很低。（4） 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行比較靈活多樣,建設(shè)周期相對(duì)較短3。除了蓄電池以外,其他部件完全干凈,無(wú)任何污染的產(chǎn)生。（5） 太陽(yáng)輻射能隨

13、處都可獲取，減少了遠(yuǎn)距離輸送這個(gè)傳統(tǒng)環(huán)節(jié)。同時(shí)，太陽(yáng)能由于自身的局限性，主要有以下三個(gè)不足之處。（1） 分散性：雖然能量到達(dá)地球表面的結(jié)合是巨大的,但是因?yàn)榇蟛糠值牡厍虮砻姹缓Ｑ蟾采w,真正達(dá)到表面的土地只占總數(shù)的約10%,這直接導(dǎo)致了表面使用太陽(yáng)的能量更少。事實(shí)上,太陽(yáng)能的收集和使用能量密度低,大面積的太陽(yáng)能輻照度,小于1千瓦/,這也使得許多太陽(yáng)能收集難度增加。（2） 不穩(wěn)定性：太陽(yáng)能是受自然環(huán)境和氣候條件因素的影響。一年四季,晝夜交替的緯度、海拔、地理和自然條件,如天氣,雨和雪,云,如天氣變化將嚴(yán)重影響系統(tǒng)。另外空氣中的顆粒物如灰塵粉屑等降落在太陽(yáng)能電池表面也會(huì)阻擋部分光線的照射，造成發(fā)電量

14、的減少。諸多隨機(jī)因素的影響，給太陽(yáng)能大面積的推廣增大了難度。（3） 效率低和成本高：效率低和成本高:當(dāng)前太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)發(fā)展理論和技術(shù)都已經(jīng)成熟。最基本單位的光伏電池組件、光伏轉(zhuǎn)換效率較低,光伏發(fā)電不宜普遍推廣和應(yīng)用。光伏發(fā)電成本由于效率偏低變得較高,和常規(guī)能源相比競(jìng)爭(zhēng)性不高,太陽(yáng)能的進(jìn)一步發(fā)展需要國(guó)家出臺(tái)經(jīng)濟(jì)政策來(lái)維護(hù)和加強(qiáng)。光伏系統(tǒng)的造價(jià)也比較高,系統(tǒng)成本4000060000元/k,售電價(jià)格為常規(guī)電價(jià)的10倍左右,相對(duì)較高。 盡管太陽(yáng)能和缺點(diǎn)和缺陷,但隨著化石能源逐漸枯竭,生態(tài)環(huán)境的惡化,開(kāi)發(fā)和利用可再生能源是解決這一問(wèn)題的主要措施之一。太陽(yáng)能光伏無(wú)污染的安全,有很大的研究和利用價(jià)值

15、4。1.3 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀上世紀(jì)70年代石油危機(jī)和90年代的環(huán)境污染問(wèn)題的影響，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注了對(duì)能源和環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，各國(guó)政府相繼出臺(tái)了不少支持和鼓勵(lì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，不斷加大科研投入，將光伏產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家能源保障的重要項(xiàng)目。自1980年代以來(lái),世界各國(guó)已將大量的人力物力來(lái)開(kāi)發(fā)新能源,如太陽(yáng)能的研究、開(kāi)發(fā)和利用的工作。出現(xiàn)在1990年代末世界光伏市場(chǎng)是供不應(yīng)求的情況,進(jìn)一步推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度6。廣泛的大規(guī)模太陽(yáng)能和可再生能源的使用,全球能源結(jié)構(gòu)將徹底改變7。我國(guó)能源問(wèn)題非常嚴(yán)重,大量使用化石燃料導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化。中國(guó)的太陽(yáng)能總輻射超過(guò)5016 MJ /地區(qū)約占陸地總面積的三

16、分之二的國(guó)家8。離網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目在這些地區(qū),當(dāng)?shù)啬茉捶鲐毜陌l(fā)展,提高當(dāng)?shù)厝嗣裆钏接兄浅Ｖ匾淖饔谩Ｖ袊?guó)在1950年開(kāi)始研究太陽(yáng)能電池,并于1971年首次成功地應(yīng)用于東方紅2衛(wèi)星發(fā)射。在摸索V電力不斷發(fā)展。21世紀(jì)之初,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在2002年發(fā)起了“發(fā)電送鄉(xiāng)工程”,項(xiàng)目容量20 mw光伏系統(tǒng)8。盡管中國(guó)光伏技術(shù)經(jīng)過(guò)50年的努力,取得了很大的成就。但光伏發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備主要依靠進(jìn)口。因此,光伏發(fā)電系統(tǒng)成本高,具有強(qiáng)烈的依賴性,這限制了光伏發(fā)電系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展和推廣。國(guó)內(nèi)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)主要應(yīng)用單位功率因數(shù),但它沒(méi)有電能質(zhì)量控制功能9。第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1 系統(tǒng)組成與原理太

17、陽(yáng)能發(fā)電可分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種。通常而言，太陽(yáng)能發(fā)電指的是太陽(yáng)能光伏發(fā)電，簡(jiǎn)稱“光電”。它是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)即可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件，就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成11。 圖2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太

18、陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電系統(tǒng)裝置。太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理12。2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有兩種發(fā)電形式。其中離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由光伏電池方陣、光伏控制器、蓄電池、光伏離網(wǎng)逆變器、交流配電柜等構(gòu)成；另一個(gè)原因是電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中,光伏電池光伏方陣,控制器、光伏(pv)并網(wǎng)逆變器和其他電氣設(shè)備組成,這兩種形式的發(fā)電系統(tǒng)都有各自的適用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn),本設(shè)計(jì)主要是對(duì)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)可靠地。2.2.

19、1離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池組件、光伏控制器、離網(wǎng)逆變器等電氣設(shè)備構(gòu)成,太陽(yáng)能電池方陣輸出電流為直流電，如果負(fù)載中有交流負(fù)載,則需要利用交流逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)其簡(jiǎn)單可靠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)廣泛稱為嚴(yán)寒高原、極度偏遠(yuǎn)山區(qū)及野外作業(yè)的發(fā)電供電電源13。在離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏控制器的作用是用來(lái)調(diào)節(jié)和控制的電能的分配,可以把調(diào)配后的電能供給負(fù)載,也可以向蓄電池存儲(chǔ)電能。控制器可以有效防止電池過(guò)度充電以及過(guò)放電,保護(hù)蓄電池，提高蓄電池的使用年限。離網(wǎng)光伏系統(tǒng)可分為直流光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流光伏系統(tǒng)兩大類。下來(lái),可分為直流沒(méi)有電池,v直流光伏發(fā)電系統(tǒng),電池系統(tǒng),交流和

20、AC / DC混合光伏發(fā)電系統(tǒng)等14。2.2.2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣、并網(wǎng)逆變器等設(shè)備。網(wǎng)格光伏系統(tǒng)與離網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)相比,前者忽略電池能量?jī)?chǔ)存和釋放過(guò)程,降低了能源消耗,節(jié)省空間,有效地降低了配置的成本。電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為兩種,有電池,沒(méi)有電池類型。和電池是可調(diào)度的,可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng),還具有備用電源的功能。主要包括回流電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),通過(guò)電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中,切換網(wǎng)格型光伏發(fā)電系統(tǒng),電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能設(shè)備四種類型。第三章 CQ地區(qū)氣象和地理的相關(guān)參數(shù)CQ地區(qū)位于中國(guó)西南部，具體位置在東經(jīng)105110，北緯2832之間。CQ市年平均氣溫在

21、12左右，最熱月份平均氣溫27，歷史上極端最高為44.5；最冷月平均氣溫6，極端最低達(dá)到-13.2。CQ市月平均溫度1月最低，78月最熱，最冷月與最熱月相差20以上16。CQ市年降水量比較充足，大部分地區(qū)為1200毫米左右。連陰雨持續(xù)時(shí)間一般為58天。CQ市年平均相對(duì)濕度為75。年日照時(shí)數(shù)大概1200小時(shí)，CQ市累年平均日照時(shí)數(shù)為1254小時(shí)，日照百分率僅為30。CQ市年總輻射量在33504200MJ/m2之間，峰值日照時(shí)數(shù)在2.553.20之間，平均為2.8。圖3.1 鋼球小區(qū)所在地區(qū)示意圖第4章 設(shè)計(jì)方案及各電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)4.1 相關(guān)參數(shù)總述本設(shè)計(jì)需要解決此小區(qū)兩個(gè)用戶的持續(xù)供電問(wèn)題。具體

22、參數(shù)如下表：表4.1 用戶負(fù)載參數(shù)匯總表用電器額定功率（W)數(shù)量時(shí)長(zhǎng)用電量（Kwh）用戶A照明401052用戶G風(fēng)扇44651.32地點(diǎn)：重慶市九龍坡區(qū)二郎鋼球廠二郎路161號(hào)經(jīng)緯度：東經(jīng)106.4655 北緯29.5145系統(tǒng)直流電壓U：48V峰值日照時(shí)數(shù)：2.8h連續(xù)陰雨天數(shù)：8天控制器效率：80%負(fù)載日耗電量：1.32+2=3.2（ kW/h）4.2 太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì)4.2.1太陽(yáng)能電池組件的工作原理及分類太陽(yáng)能光伏光電轉(zhuǎn)換模塊的最小單位是一個(gè)太陽(yáng)能電池單體之間的結(jié)構(gòu)大小約5 100cm。太陽(yáng)能電池單體電壓為0.5 V工作,一般工作電流之間的25 25cm,因?yàn)殡姵貑误w弱,不能單獨(dú)使用

23、光伏(pv)電源。必須通過(guò)研究串并聯(lián)和封裝太陽(yáng)能電池單體組成的太陽(yáng)能電池組件,可以使用光伏電源為最小單位。太陽(yáng)能電池組件通過(guò)一系列的串聯(lián)和并聯(lián)組合,可以形成固定安裝的太陽(yáng)能電池方陣。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率所需的電力負(fù)荷通常幾百幾千瓦,大,只有通過(guò)這可以滿足。電池組件根據(jù)他們不同類型可分為晶體硅組件,非晶硅薄膜電池組件和砷化鎵電池組件。晶體硅是分為兩種類型,即單晶硅和多晶硅。常用的太陽(yáng)能電池主要是晶體硅太陽(yáng)能電池。晶體硅太陽(yáng)能電池是由晶體硅晶圓,內(nèi)襯金屬表面網(wǎng)格線,表面金屬層。一層電阻啟動(dòng)薄膜太陽(yáng)能電池,并能減少太陽(yáng)能的反射損失。之間的負(fù)載連接太陽(yáng)能電池表面的兩個(gè),將會(huì)有電流流過(guò)負(fù)載。太陽(yáng)能

24、電池發(fā)電,太陽(yáng)能電池吸收一個(gè)光子被創(chuàng)建時(shí),電流就越大。單晶硅太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率高,穩(wěn)定性好,但成本較高;非晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)效率高,成本較低,但顯然,光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低,與單晶硅電池多晶硅相比,成本低,轉(zhuǎn)換效率比非晶硅薄膜電池有點(diǎn)高。實(shí)驗(yàn)室高的光電轉(zhuǎn)換效率約為17%,工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的光電轉(zhuǎn)化率為10%18。本設(shè)計(jì)綜合各種條件選擇多晶硅薄膜電池。4.2.2太陽(yáng)能電池組件的相關(guān)計(jì)算在設(shè)計(jì)和計(jì)算太陽(yáng)電池組件方陣時(shí)，本設(shè)計(jì)根據(jù)所選地區(qū)的地理和氣象數(shù)據(jù)以及負(fù)載參數(shù)，首先選擇大小符合要求的電池組件,峰值功率、峰值,根據(jù)電流和功率數(shù)據(jù)等根據(jù)具體要求確定。再在之后的計(jì)算中確定該電池組件的串、并聯(lián)數(shù)量以及

25、方陣的總功率大小。具體公式為：太陽(yáng)能組件發(fā)電電流= =56.76A系統(tǒng)的總功率P=1.434856.7=3896.07W本設(shè)計(jì)所選用電池組件的峰值功率為220W，峰值電壓為28.9V，峰值電流為7.61A。需要電池總數(shù)=3896.07/220=17.7 取18塊。電池組件的串聯(lián)數(shù)=1.4348/28.9=2.4取串聯(lián)數(shù)為3塊并聯(lián)數(shù)為=18/3=6即選用18塊太陽(yáng)能電池板，采用3塊串聯(lián)，并聯(lián)6串的方式組成電池方陣此方陣的總功率=18220=3960W表4.2 太陽(yáng)能電池組件詳細(xì)參數(shù)表電池組件規(guī)格220W電池片尺寸（mm)156156峰值功率（W)220峰值電壓（V）28.9峰值電流（A)7.61

26、開(kāi)路電壓（V)36.6短路電流（A)8.23重量（Kg）21.0組件尺寸(mm)長(zhǎng)1670固定孔距（mm)A1400寬990B950厚45/50C700固定孔直徑（mm)9電池片排列610數(shù)量（個(gè)）64.2.3太陽(yáng)能電池組件方位角和傾斜角的設(shè)計(jì)（一）光伏方陣方位角的設(shè)計(jì)。通常情況下，方陣垂直面與正南的夾角為0時(shí)，這時(shí)候光伏方陣才可以獲取年平均最大輻射量，才可以獲得年平均最大發(fā)電量。在北半球，偏離正南30度發(fā)電當(dāng)成方陣的發(fā)電總量將減少約15。偏離正南60方陣的發(fā)電量將減少大概25,因此光伏方陣的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量有很大的影響22。結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，本設(shè)計(jì)方位角選擇正南方向。（二）太陽(yáng)電池傾

27、角的設(shè)計(jì)。電池傾角主要決定的光伏發(fā)電系統(tǒng),不同需求的不同類型的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和安裝角的選擇是不一樣的19。相同的地理位置,一年冬天白天日照時(shí)間較短,太陽(yáng)角不高,太陽(yáng)輻射能量很小,夏天白天日照時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),太陽(yáng)角度較高,一個(gè)相當(dāng)大的太陽(yáng)能輻射。在中國(guó)大部分地區(qū)通常添加7緯度,可以用來(lái)設(shè)計(jì)和選擇太陽(yáng)能電池角。根據(jù)全年用電總量的要求,可按表方式選擇組件的角度。表4.2.1 傾斜角選擇參數(shù)表光伏發(fā)電安裝地所處緯度光伏組件水平傾角選擇緯度在025之間傾角等于緯度大小緯度在2640之間傾角等于緯度加7緯度在4155之間傾角等于緯度加11緯度55傾角等于緯度加17由于本設(shè)計(jì)所選的小區(qū)地理位置處于

28、北緯29.5，所以傾角選擇.4太陽(yáng)能電池組件安裝方式以及位置場(chǎng)所設(shè)計(jì)光伏陣列安裝可以分為電流跟蹤支架和固定支架兩種。跟蹤支架分為單軸跟蹤、雙軸跟蹤和斜跟蹤形式;角必須面對(duì)太陽(yáng)方位。與固定支架安裝相比,這種安裝方法可使發(fā)電效率約2060%。安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)不同的地方,可以分為桿安裝方式,安裝地面安裝,屋頂,墻等四種方式20。桿柱安裝是指桿柱安裝是在金屬、混凝土、木制的桿、柱子、塔上等上面安裝太樣能光伏發(fā)電系統(tǒng)。地面安裝傾斜支架安裝在地面,然后光伏組件裝配固定在支架上。屋頂安裝可分為支持安裝和電池組件直接與屋頂形式整體安裝兩類,前者是將電池通過(guò)支架固定在屋頂上,這也被稱為光伏方

29、陣和屋頂?shù)募砂惭b21。墻上安裝也可以分為兩種:墻上的特殊組件電池組件固定方陣的方法稱為支持安裝,即太陽(yáng)能電池組件方陣插件或連接在墻上的建筑外圍。另一種是將光伏采光陣列作為墻壁材料合二為一，直接應(yīng)用到建筑物墻壁上。本設(shè)計(jì)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w地理情況決定選擇通過(guò)支架在屋頂固定安裝。4.2.5光伏方陣前后間距與遮擋物之間的間距設(shè)計(jì)一般情況下，計(jì)算出的太陽(yáng)能電池發(fā)電量，是在太陽(yáng)能電池方陣面安全沒(méi)有陰影的前提下得到的。因此當(dāng)太陽(yáng)能電池不能被日光直射到時(shí)，只有散射光用來(lái)發(fā)電，發(fā)電效率會(huì)比無(wú)遮擋物時(shí)減少約10%20%。在選擇安裝太陽(yáng)能電池方陣時(shí)應(yīng)注意避免建筑物或者山體的遮擋。如果實(shí)在無(wú)法避開(kāi)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整其方位角或

30、者從太陽(yáng)能電池的接線方法上進(jìn)行解決，使陰影對(duì)發(fā)電量的影響降低到最低。另外，如果太陽(yáng)能電池方陣時(shí)前后放置的，后面的太陽(yáng)能電池方陣與前面的太陽(yáng)能電池方陣之間距離較小時(shí)，前邊太陽(yáng)能電池方陣的陰影會(huì)對(duì)后邊的太陽(yáng)能電池方陣的發(fā)電量產(chǎn)生影響。當(dāng)緯度較高時(shí)，太陽(yáng)能電池方陣之間的距離也應(yīng)加大。通常在排布太陽(yáng)能電池方陣時(shí)，應(yīng)分別選取每一個(gè)太陽(yáng)能電池方陣的構(gòu)造尺寸，將其高度調(diào)整到合適值，從而利用其高度差使太陽(yáng)能電池方陣之間的距離調(diào)整到最小。具體的太陽(yáng)能電池方陣設(shè)計(jì)，在合理確定方位角和傾斜角的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行全面考慮，才能使太陽(yáng)能電池方陣達(dá)到最佳狀態(tài)。光伏方陣前后間距或與前方遮擋物之間的間距的設(shè)計(jì)與光伏系統(tǒng)所在緯度、

31、前排方陣或遮擋物高度有關(guān)。設(shè)D：前后間距；：光伏發(fā)電系統(tǒng)所處緯度；H：后排光伏組件至前排遮擋物垂直高度；D=0.707H/tanarcsin(0.648cos0.399sin)本設(shè)計(jì)中：鋼球小區(qū)地處北緯=29.51則D=0.707H/tanarcsin(0.648cos29.510.399sin29.51)=0.707H/tanarcsin(0.6480.8700.3990.493)=0.707H/tanarcsin(0.5640.196)=0.707H/tanarcsin0.368=0.707H/tan21.59=0.707H/0.396=1.786H4.3 蓄電池選型4.3.1鉛酸蓄電池簡(jiǎn)

32、介蓄電池是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)重要組件的組件。電池的主要任務(wù)在雨天,太陽(yáng)輻射等不足,可以有效地保證系統(tǒng)負(fù)載的正常秩序和可靠的電力。電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池類23。電池可以使用多次和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng),具有電壓穩(wěn)定、移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)。鉛酸蓄電池電壓是穩(wěn)定的,并且可以小電流放和大電流放電,工作溫度范圍相對(duì)較大,在- 40到65可穩(wěn)定工作。加上鉛酸電池技術(shù)成熟,成本相對(duì)較低,具有良好的跟隨負(fù)載輸出的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)選擇鉛酸電池來(lái)完成完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)鉛酸電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,當(dāng)需要將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。電池的負(fù)極材料主要是鉛、鉛陽(yáng)極主要,主要是稀硫酸電解液,

33、所以稱為鉛酸電池。鉛酸電池不同的產(chǎn)品根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為開(kāi)放式,閥門(mén)密封免維護(hù)類型和幾類,如類型控制閥門(mén)密封膠體,再通過(guò)使用環(huán)境的不同可以分為兩種類型的移動(dòng)和固定。鉛酸電池主要由正極板和負(fù)極板、電解液、分離器、電池外殼,電池蓋,過(guò)橋,安全閥和接線端子等,可以組裝成電池2 v 、6 v、12 v。電池2 v是歸類為一個(gè)單位。4.3.2蓄電池的相關(guān)計(jì)算及設(shè)計(jì)電池選型設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)的電池容量，之后再完成電池的串并聯(lián)組合設(shè)計(jì)。蓄電池容量=負(fù)載日平均用電量（Ah）連續(xù)陰雨天數(shù)放電率修正系數(shù)/最大放電深度溫度修正系數(shù)=3.32100080.9/(480.70.8)=889.29Ah可以選用GFM-500免維

34、護(hù)鉛酸電池，其標(biāo)準(zhǔn)電壓為2V，標(biāo)稱容量為500Ah。蓄電池串聯(lián)數(shù)=系統(tǒng)工作電壓/蓄電池標(biāo)稱電壓=48/2=24蓄電池并聯(lián)數(shù)=蓄電池總?cè)萘?蓄電池標(biāo)稱容量=889.29/500=1.78 取2組所以需要蓄電池總數(shù)=242=48塊，其中每24塊串聯(lián)，再2組并聯(lián)。表4.3 蓄電池選型詳細(xì)參數(shù)表規(guī)格型號(hào)GFM-500標(biāo)準(zhǔn)電壓（V）2標(biāo)稱容量（Ah） 10h5001h325參考外形尺寸（mm)長(zhǎng)243寬172高328總高365參考重量（Kg）37.24.4逆變器的設(shè)計(jì)逆變器是將直流電可以改變使用交流電源負(fù)載開(kāi)關(guān)裝置,它是整流設(shè)備的反向轉(zhuǎn)換功能。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的直流電,不能為交流負(fù)載提供電源,因此必

35、須配備變頻器。逆變器可以根據(jù)不同的方式分類,例如,根據(jù)它們輸出交流有單相逆變器,三相逆變器以及多相逆變器。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，還可以將逆變器劃分為離網(wǎng)型逆變器以及并網(wǎng)型逆變器24。在離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中,系統(tǒng)電壓的設(shè)計(jì)需要根據(jù)在負(fù)載條件下用電量的大小來(lái)確定,當(dāng)所需的負(fù)載電壓較高時(shí),系統(tǒng)電壓也應(yīng)該選擇設(shè)計(jì)相對(duì)較高的電壓。如果沒(méi)有12 v直流負(fù)載的系統(tǒng),該系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)在48 v和24 v電壓或以上級(jí)別,這一部分的好處是能夠使系統(tǒng)后直流電流小。系統(tǒng)設(shè)計(jì)電壓越高,電流小,可使系統(tǒng)更小的損失和線損,提高整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu),足夠的直流輸入電壓范圍、效率高、可靠性高,具有一定的

36、過(guò)載能力。選擇變頻器時(shí)應(yīng)確保一般可以超載125%到150%。當(dāng)超載150%,應(yīng)該能夠保持30分鐘,當(dāng)超載125%可以持續(xù)超過(guò)60分鐘。表4.4 逆變器選型詳細(xì)參數(shù)表 逆變器型號(hào)DC48V單相逆變器SN485KS直流輸入額定電壓（V)DC 48額定電流（A)116電壓范圍（V)4264交流輸出額定容量（kVA）5額定輸出功率（）4額定輸出電壓及頻率AC 220V/50Hz正弦波額定輸出電流(A)22.7電壓精度AC2203頻率精度50Hz0.05Hz波形失真程度5%（線性負(fù)載）動(dòng)態(tài)響應(yīng)程度5%（負(fù)載0-100%）功率因數(shù)大小0.8過(guò)載能力150%，10s峰值系數(shù)3:1逆變效率（80%阻性負(fù)載）9

37、0%使用環(huán)境溫度（）-20+50防護(hù)等級(jí)IP20海拔高度（m)1000750尺寸立式（深寬高）（mm)4704007504.4直流匯流箱的設(shè)計(jì)直流匯流箱也稱為直流接線箱，它的主要作用是把太陽(yáng)電池組件方陣的多路輸出電流集中輸入和分組連接，能獨(dú)立維護(hù)的地方,不影響整個(gè)電力系統(tǒng)。直流配電箱通常通過(guò)直流熔斷器、分支開(kāi)關(guān)和主開(kāi)關(guān),防雷防雷設(shè)備和終端。直流匯流箱的選擇是為了確保能滿足太陽(yáng)電池方陣直流電壓,選擇開(kāi)關(guān)的內(nèi)部設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定工作電流等于最大工作電流回路,額定工作電壓大于或等于最大工作電壓電路。其內(nèi)部電路為：圖4.1直流匯流箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖4.5控制器的設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)的作用是吸收光能

38、變成電能,充放電控制器的電池充電和放電,而且負(fù)載供電。充放電控制器的功能主要有兩個(gè),一個(gè)是電池充電和放電保護(hù),避免電池充電或放電;第二個(gè)是給一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓源逆變器和直流負(fù)載25。光伏控制器必須基于系統(tǒng)總功率,直流電壓,電池平方數(shù)量的輸入和輸出,鉛酸電池,負(fù)載的性質(zhì)和用戶的特殊要求來(lái)確定它的類型25。也很注重在設(shè)計(jì)和選型、控制器的功能如果這個(gè)系統(tǒng)最適用的和有用的功能,寧愿放棄功能控制器的沒(méi)有更多的實(shí)用價(jià)值,否則不僅會(huì)增加系統(tǒng)建設(shè)的成本,但也會(huì)增加系統(tǒng)故障的可能性。表4.5 光伏控制器選型詳細(xì)參數(shù)表光伏控制器型號(hào)SD4815額定電壓（V)DC 48額定電流（A)15太陽(yáng)電池組件最大功率（W)7

39、20蓄電池充電電壓（V)保護(hù)57.6浮充54.8蓄電池過(guò)放電壓（V)保護(hù)43.2恢復(fù)49.6負(fù)載過(guò)壓（V)保護(hù)70恢復(fù)60溫度補(bǔ)償（mV/）-60使用環(huán)境溫度（）-20+50溫度過(guò)高保護(hù)75溫度過(guò)低恢復(fù)65防護(hù)等級(jí)IP20海拔高度（m)5500外形尺寸（長(zhǎng)寬厚）（mm)202136.5454.6 交流配電柜設(shè)計(jì)使用交流電源配電箱在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中,逆變器之間的連接和交流負(fù)載提供接收和電力調(diào)度和分配。主要是監(jiān)控,確保電力供應(yīng)的安全性,顯示參數(shù)和監(jiān)控故障。交流配電柜主要由開(kāi)關(guān)電器、保護(hù)電器、測(cè)量電器,以及指標(biāo)、母線等26。交流配電柜可以設(shè)計(jì)的逆變器制造商或?qū)I(yè)制造商和提供成型的產(chǎn)品,也可以根據(jù)

40、實(shí)際的需要自己的設(shè)計(jì)。交流配電柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：圖4.2 交流配電柜內(nèi)部示意圖4.7 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.7.1雷擊的簡(jiǎn)介在正常情況下,光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分,比如數(shù)組是安裝在戶外條件下,分布面積大,所以或多或少地直接和間接雷擊的風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí),相關(guān)電氣設(shè)備和光伏發(fā)電系統(tǒng)直接電纜連接結(jié)構(gòu)也會(huì)導(dǎo)致一些雷電危害。因此為了保護(hù)光伏系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備建筑物及用電負(fù)載的供電安全，需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理有效的防雷與接地系統(tǒng)對(duì)整個(gè)發(fā)電配電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。雷擊是指兩部分與異構(gòu)云,或負(fù)責(zé)云與地球直接暴力的放電現(xiàn)象。閃電一般有強(qiáng)壯的積雨云活動(dòng),強(qiáng)烈的天氣現(xiàn)象通常與風(fēng)有關(guān),造成了嚴(yán)重的電力傳輸設(shè)備,包括托架通訊線路和桿損壞

41、等27。雷擊相比于其他災(zāi)害性天氣，一是時(shí)間較為短促，絕大多數(shù)雷擊災(zāi)害都是在瞬間完成并造成傷害的，在一剎那就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失靈或者損壞。二是雷擊的發(fā)生頻率較高，立體性強(qiáng)。裸露在外界的各種發(fā)電輸配電設(shè)備都有被雷擊干擾或損壞的可能性。CQ城市常常被閃電擊中,閃電天平均每年大約是40天,當(dāng)?shù)?5 50閃電,甚至有雷暴活動(dòng)一般集中在夏季,冬季閃電活動(dòng)可能相對(duì)較小,所以有很強(qiáng)的季節(jié)性。平均閃電通常發(fā)生2月至10月期間CQ區(qū)域,包括7名,閃電最常發(fā)生在8月,緊隨其后的是5、6月,閃電集中在春季和夏季末,也有雷暴發(fā)生在另一個(gè)月,包括雷暴天氣發(fā)生在冬季。鑒于CQ地區(qū)屬于雷擊高發(fā)頻率的區(qū)域，因此設(shè)計(jì)一個(gè)可靠適用的防雷

42、接地保護(hù)系統(tǒng)很有必要。為實(shí)現(xiàn)這一地區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì),閃電入侵光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是通過(guò)地面潛在的反電壓通過(guò)肢體入侵,通過(guò)太陽(yáng)能電池方陣直流輸入行入侵和入侵的光伏系統(tǒng)輸出電線。為防止光伏發(fā)電系統(tǒng)受到損壞，通常在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的選址的時(shí)候就需要盡量避免安放在容易受到雷擊的位置和地點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況，也可以采用一定的防護(hù)措施對(duì)雷擊進(jìn)行防護(hù)，比如假裝避雷針和避雷器等都可以有效的減小雷擊的概率。為了防止雷電感應(yīng),可以使用裝飾與統(tǒng)一的雷電流的指導(dǎo)地球,或整個(gè)光伏系統(tǒng)所有裸露的金屬等等,例如,包括套管外電池組件金屬線管連接接頭都需要等電位接地體,和單獨(dú)的接地)。甚至可以回的方式一步一步在光伏系統(tǒng)中裝

43、有防雷設(shè)備,實(shí)現(xiàn)多級(jí)保護(hù),通過(guò)多級(jí)雷電流流量達(dá)到防雷防雷裝置的效果28。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷接地設(shè)計(jì)通?？煞譃闊o(wú)外部防雷裝置的設(shè)計(jì)和有外部防雷裝置，各自都有具體的適用條件和優(yōu)勢(shì)。4.7.2無(wú)外部防雷接地裝置設(shè)計(jì)無(wú)外部防雷防雷接地設(shè)計(jì)的光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,主要作用是防止直接雷擊攻擊,不超過(guò)這種類型的民用住宅設(shè)計(jì)或小型光伏發(fā)電系統(tǒng),防雷要求不是太高。接地保護(hù)等一般只需要太陽(yáng)能電池方陣和離網(wǎng)逆變器配備一流的防雷設(shè)備,以及離網(wǎng)逆變器、交流配電柜和通信設(shè)備中使用的配電柜和負(fù)載與第二個(gè)防雷裝置能保證系統(tǒng)從閃電傷害。防雷設(shè)備前需要的離網(wǎng)逆變器最大空載電壓根據(jù)選址,后者需要根據(jù)工作電壓的交流電源配電箱和

44、電源設(shè)備。重要的是要注意,所有的雷電保護(hù)裝置必須有一個(gè)良好的基礎(chǔ)條件。4.7.3有外部防雷接地裝置設(shè)計(jì)相比之下,沒(méi)有外部防雷裝置的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),該系統(tǒng)與外部防雷裝置主要是在外部配有防雷裝置,在發(fā)生雷擊災(zāi)害時(shí)，外部避雷裝置可以在第一時(shí)間將系統(tǒng)過(guò)大的雷擊電流通過(guò)接地線導(dǎo)入大地，防止系統(tǒng)崩潰。和無(wú)外部防雷裝置系統(tǒng)一樣，此類型的防雷裝置也需要在太陽(yáng)能電池方陣和離網(wǎng)逆變器之間加裝第一級(jí)防雷器，為了提高可靠性還可以在離網(wǎng)逆變器與交流配電柜之間加裝第二級(jí)避雷設(shè)備。4.7.4防雷接地設(shè)計(jì)總結(jié)防雷接地保護(hù)系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的保護(hù)之一，對(duì)為了系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)和確定整套的防雷接地方案，

45、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地保護(hù)主要包括防直擊雷保護(hù)以及防雷擊電磁脈沖保護(hù)接地系統(tǒng)。（1）防直擊雷保護(hù)設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)在屋頂安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池組件，部分區(qū)域直接裸露在外，容易遭到雷擊。防直擊雷的措施首先是要在建筑物和光伏發(fā)電系統(tǒng)的頂部加裝避雷針等防護(hù)設(shè)備29。太陽(yáng)能電池方陣組件和避雷設(shè)備需要先做可靠的等電位連接,再與屋頂?shù)谋芾灼飨噙B接連入大地。安裝在室內(nèi)的太陽(yáng)能光伏控制器、鉛酸蓄電池和離網(wǎng)逆變器等設(shè)備,也需要作可靠的等電位連接，最后由接地引下線接入大地，這樣就可以保護(hù)光伏發(fā)電系統(tǒng)不受直擊雷的損壞了。圖4.3 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)等電位防雷接地保護(hù)方案示意圖（2）防雷擊電磁脈沖保護(hù)設(shè)計(jì)防雷擊電磁脈

46、沖防護(hù)設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)設(shè)備均衡和等電位連接的組件,以及過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)。絕大多數(shù)光伏系統(tǒng)組件是金屬材料,如電池廣場(chǎng)鋁合金框架,使用金屬支架,固定安裝光伏控制器、離網(wǎng)逆變器,直流配電箱和金屬框架交流配電柜等設(shè)備,都需要分別做等電位連接可靠,并連接大地。等電位連接主要有兩種類型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即s形恒星結(jié)構(gòu)和M型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通常是等電位連接網(wǎng)絡(luò)用于相對(duì)較小,局限于本地系統(tǒng)。小型離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的形式應(yīng)該年代類型的等電位接地裝置連接網(wǎng)絡(luò)6。光伏發(fā)電系統(tǒng)過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)是防止雷電電磁脈沖發(fā)生時(shí),系統(tǒng)的過(guò)電壓和過(guò)電流損壞家庭輸電線路安裝在室內(nèi)光伏設(shè)備。在這種情況下,為了防止設(shè)備損壞,應(yīng)在太陽(yáng)能電池方陣的輸

47、出控制器電路電源浪涌保護(hù)器安裝在30。這組差模濾波器的浪涌保護(hù)器將有助于消除諧波,防止設(shè)備電磁干擾的光伏發(fā)電系統(tǒng)。此外,由于光伏控制器、鉛酸電池和離網(wǎng)逆變器設(shè)備屬于重要設(shè)備,成本較高,第二層次的電源應(yīng)安裝在其內(nèi)部的浪涌保護(hù)器,使它們具有防雷功能。最后如果離網(wǎng)逆變器輸出到負(fù)載設(shè)備需要保持一定量的供電可靠性和負(fù)載的安全設(shè)備,也應(yīng)該安裝在逆變器失去出口電源浪涌保護(hù)器,以提高系統(tǒng)的可靠性。防雷接地系統(tǒng)在系統(tǒng)中當(dāng)條件允許時(shí),應(yīng)獨(dú)立于其他接地系統(tǒng)31。它的作用是接地系統(tǒng)的雷電流滿足盡快導(dǎo)入到地球,和保證系統(tǒng)沒(méi)有受到閃電傷害。光伏設(shè)備接地系統(tǒng)的要求是嚴(yán)格的,接地電阻不能太大,否則,放電過(guò)程中港口由于巨額經(jīng)常

48、發(fā)燒,可能損壞接地系統(tǒng),最終導(dǎo)致破產(chǎn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)接地裝置的布局類型IEC6230523設(shè)置設(shè)備類型A或B型5。接地裝置在體內(nèi)埋深不應(yīng)小于0.7米,接地裝置材料耐腐蝕強(qiáng)一般持平或圓鋼,沖擊接地電阻一般不超過(guò)10。第五章 總結(jié)能源問(wèn)題一直是人類二十一世紀(jì)需要重點(diǎn)面對(duì)的問(wèn)題，在化石燃料逐漸枯竭的今天，大力開(kāi)發(fā)各種新能源成為解決能源危機(jī)的有效途徑之一。本設(shè)計(jì)在收集CQ地區(qū)相關(guān)地理和氣象信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際環(huán)境、負(fù)載情況以及用戶要求，選擇合適的光伏發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)板塊的設(shè)備，設(shè)計(jì)出一個(gè)具有一定穩(wěn)定性的獨(dú)立小功率發(fā)電供電系統(tǒng)。利用光伏發(fā)電在本地區(qū)的應(yīng)用情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和總結(jié)，為大規(guī)模大面積推廣太陽(yáng)能

49、光伏發(fā)電打下良好的基礎(chǔ)和提供相關(guān)的應(yīng)用依據(jù)。本設(shè)計(jì)首先簡(jiǎn)要的敘述了光伏發(fā)電的相關(guān)概念和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際負(fù)載對(duì)太陽(yáng)能電池方陣和蓄電池組進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算和設(shè)計(jì)。在確定電池方陣和蓄電池組的型號(hào)及安裝方式之后，依次對(duì)直流匯流箱、光伏控制器、離網(wǎng)逆變器、交流配電柜進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。由于考慮到光伏發(fā)電系統(tǒng)容易受到雷擊的危害，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究了光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地的相關(guān)問(wèn)題，包括防直擊雷設(shè)計(jì)和防雷擊電磁脈沖保護(hù)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 傅知蘭. 電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實(shí)用計(jì)算M. 北京：中國(guó)電力出版社，2004.2 王兆安，劉進(jìn)軍. 電力電子技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.53 趙爭(zhēng)鳴,劉建政,孫曉瑛等

50、. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其應(yīng)用M. 北京:科學(xué)出版社,2005.4 中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T6211997.交流電氣裝置的接地S. 北京：中國(guó)電力出版社，1998 5 GB50057-1994. 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范(2000 版)S. 北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,20016 趙爭(zhēng)鳴，劉建政，等. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其應(yīng)用M. 北京：科學(xué)出版社，20057 王長(zhǎng)貴，王斯成. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20058 謝士濤. 光伏建筑一體化技術(shù)與應(yīng)用J. 光伏?？?，2008（3）：14-159 李鐘實(shí). 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工與維護(hù)M. 北京：人民郵電出版社，201010 張培明，黃建華，廖東進(jìn). 太陽(yáng)能光電利用基礎(chǔ)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,201411 呂勇軍，鞠振河. 太陽(yáng)能應(yīng)用檢測(cè)與控制技術(shù)M.