光伏系統(tǒng)的設(shè)計課件

1、目錄01020304光伏系統(tǒng)的工程實例列舉了實際工程中的計算發(fā)電量的計算發(fā)電量計算步驟、實例以及陰影對發(fā)電量的影響常用光伏系統(tǒng)的設(shè)計分布式斜面屋頂光伏系統(tǒng)的設(shè)計以及地面或平頂房屋光伏系統(tǒng)的設(shè)計太陽光和日照太陽方位角、赤緯與太陽輻射01太陽光和日照SUN AND SUNSHINEPART ONE1.1 太陽的基本物理常識O鉛直北南西東 太陽方位角太陽方位角即太陽所在的方位，指太陽光線在地平面上的投影與當(dāng)?shù)亟?jīng)線的夾角，可近似地看作是豎立在地面上的直線在陽光下的陰影與正南方的夾角。 太陽赤緯太陽赤緯，是地球赤道平面與太陽和地球中心的連線之間的夾角。時角太陽時角是指日面中心的時角，即從觀測點天球子午圈

2、沿天赤道量至太陽所在時圈的角距離。 太陽輻射總量太陽輻射總量是指在特定時間內(nèi)水平面上太陽輻射的累計值，常用的統(tǒng)計值有日總量，月總量，年總量。1.2 我國年平均總輻射量示意圖資源一般帶全年輻射量在4200MJ/m2以下。資源最豐富帶全年輻射量在67008370MJ/m2。相當(dāng)于230kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。資源很豐富帶全年輻射量在54006700MJ/m2，相當(dāng)于180230kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。資源較豐富帶全年輻射量在42005400MJ/m2。相當(dāng)于140180kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。02發(fā)電量的計算CALCULATION OF POWER GENERATIONPART TWO

3、2.1 發(fā)電量計算的方式國標(biāo)光伏發(fā)電站年平均發(fā)電量EpEp=HAPAZKHA為水平面太陽能年總輻照量（kWh/m2）Ep為上網(wǎng)發(fā)電量（kWh）PAZ 系統(tǒng)安裝容量（kW）K 為綜合效率系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)日照小時數(shù)安裝容量計算方法Ep=HPK1P為系統(tǒng)安裝容量（kW）；H為當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)日照小時數(shù)（h）；K1 為系統(tǒng)綜合效率（取值75%85%）。組件面積輻射量計算方法Ep=HASK1K2HA為傾斜面太陽能總輻照量（kWh/m2）S為組件面積總和（m2）K1 組件轉(zhuǎn)換效率K2 為系統(tǒng)綜合效率經(jīng)驗系數(shù)法Ep=PK1P為系統(tǒng)安裝容量（kW）；K1 為經(jīng)驗系數(shù)（取值根據(jù)當(dāng)?shù)厝照涨闆r，一般取值0.91.8）。標(biāo)準(zhǔn)法組件面

4、積法標(biāo)準(zhǔn)日小時法經(jīng)驗系數(shù)法計算過程100051990.280.81.640.992400051990.280.1540.851990.2810000.810000001.15計算結(jié)果度度度度備注組件效率=組件標(biāo)稱功率/組件面積1000W/m2100%注：單位轉(zhuǎn)換經(jīng)驗系數(shù)以山東省某地的1MWp屋頂項目為例。項目使用250W組件4000塊，組件尺寸1640*992mm，采用10KV電壓等級并網(wǎng)。當(dāng)?shù)厮教栞椛淞繛?199 MJm-2，系統(tǒng)效率按80%計算。那么四種計算方法最終結(jié)果如下表：通過上述計算可以發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)法和標(biāo)準(zhǔn)日照小時法的得數(shù)是相同的，因為標(biāo)準(zhǔn)日照小時數(shù)的概念是這樣定義的：輻照總量折算

5、成在1000W/的輻照下折算出的小時數(shù)，在數(shù)值上等于單位轉(zhuǎn)換后的輻照量值。一般情況下，現(xiàn)場估算都是采用經(jīng)驗系數(shù)法，組織書面材料時，采用其他三種方法都可以。2.2 發(fā)電量計算實例03常用光伏系統(tǒng)的設(shè)計DESIGN OF COMMONLY USED PHOTOVOLTAIC SYSTEMPART THREE3.1 從設(shè)計到施工的流程現(xiàn)場調(diào)查現(xiàn)場調(diào)查主要涉及與用戶協(xié)商，建筑物調(diào)查，電氣設(shè)備的調(diào)查以及作業(yè)環(huán)境的調(diào)查；包括發(fā)電輸出功率，安裝場地，預(yù)算，時間，設(shè)計，買電合同內(nèi)容，障礙物等內(nèi)容。簽訂合同以及辦理各種手續(xù)協(xié)商充分的基礎(chǔ)上與用戶簽訂承包合同等一系列手續(xù)。設(shè)計主要包括太陽能電池陣列的安裝設(shè)計，太陽

6、能電池組件的計算，發(fā)電量的計算，設(shè)備的選擇等方面。完成最后將完成的PV系統(tǒng)驗收并交給用戶使用。施工施工時需按照施工圖進行施工，但在新建房屋的場合，需結(jié)合住宅建設(shè)的進程調(diào)整PV系統(tǒng)的安裝進程。 01 02獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)是通過控制器直接將太陽能電池轉(zhuǎn)換的電能儲存在蓄電池中供負載使用。并網(wǎng)型太陽能光伏發(fā)電將轉(zhuǎn)化的電能經(jīng)逆變器、匯流箱進入并網(wǎng)柜最后并入電網(wǎng)。3.2 太陽能發(fā)電系統(tǒng)的種類3.3 屋頂?shù)男螤钆c陣列角度關(guān)于屋頂?shù)膬A斜度，房屋屋頂?shù)膬A斜角一般都在1545之間，在太陽能電池陣列的最佳傾角15的范圍內(nèi)，得到的年間累計日照量比最佳值低大約10%。關(guān)于屋頂?shù)姆轿唬ㄌ?/p>

7、陽能電池組件的安裝方位），正南方向是最理想的，但實際上偏東西的情況也很多。與正南方向相比，日照量因太陽能電池的安裝角度不同而存在差異，在東南和西南的場合，發(fā)電量約降低5%，正東、正西場合，約降低16%。并且傾斜角越小，與正南方向日照量的差別越小。斜面屋頂平頂斜面屋頂一般分為懸山頂、廡殿頂、歇山頂、半山墻頂、單坡頂、耳房頂?shù)榷喾N類型，綜合考慮這些因素，可以說安裝太陽能電池陣列最好能與屋頂保持平行。平頂屋頂安裝太陽能電池陣列在考慮場地、承重的多方面因素的影響后與地面基本相同，采用支架設(shè)計最佳傾角。3.3 屋頂?shù)男螤钆c陣列角度施工范圍CONSTRUCTION SCOPE設(shè)計屋頂分布式光伏系統(tǒng)首先要明

8、確設(shè)計的場地范圍，通常施工范圍如左圖所示，無論是斜面式屋頂還是平頂屋頂上下和兩邊都要留出L/10的距離。3.4 屋頂施工范圍設(shè)計3.5 組件間距設(shè)計有陰影產(chǎn)生的組件無陰影產(chǎn)生的組件當(dāng)太陽能電池陣列被建筑物、樹木或者前一排組件等陰影遮擋時，發(fā)電量將會降低。當(dāng)陰影濃度均勻地擋在太陽能電池陣列整個表面時，發(fā)電量與陰影的濃度成正比，但在陰影只遮擋太陽能電池陣列一部分的場合，發(fā)電量與陰影大小（面積）并不是簡單的比例關(guān)系。圖1圖2圖3如上所述，由于組件上的陰影會對組件串的發(fā)電量產(chǎn)生影響，因此，最好不要在多個組件串上產(chǎn)生陰影。如圖3所示，只在一個組件串上產(chǎn)生影響，剩下的兩串組件仍能正常發(fā)電。圖1和圖3相比，

9、由于各組件串的電壓相同，在某些場合是可以的，但不值得推薦。圖2中多個組件串上都有陰影，這時各組件串的電力平衡是最差的（各組件串電壓不一致），逆變器不能實現(xiàn)最佳工作狀態(tài)，會導(dǎo)致發(fā)電量的降低，應(yīng)盡量避免這種情況。3.5 組件間距設(shè)計0102033.6 太陽能電池陣列的構(gòu)成太陽能電池組件串聯(lián)個數(shù)Sn太陽能電池組件并聯(lián)個數(shù)Pn整個陣列串聯(lián)Sn個組件，并聯(lián)Pn個組件，總計需要Sn Pn個組件。陣列的構(gòu)成串聯(lián)并聯(lián)構(gòu)成3.7 陣列構(gòu)成計算實例組件并聯(lián)個數(shù)Pn組件串聯(lián)個數(shù)Sn組件參數(shù)及設(shè)計功率系統(tǒng)功率：30kW太陽能電池組件（25，1000W/m2，AM1.5）：最大輸出功率：140W。最大輸出工作電壓：20

10、V。最大輸出工作電流：7A。開路電壓：24V。外形尺寸：1150mm1000mm35mm。04光伏系統(tǒng)的工程實例EXAMPLE OF PHOTOVOLTAIC SYSTEMPART FOUR對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計，其首要原則就是根據(jù)安裝地點的具體情況選擇合適的組件安裝方式，然后根據(jù)現(xiàn)場可安裝面積進行發(fā)電系統(tǒng)容量估算，然后結(jié)合客戶用電情況及意向確定最終的光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量。下面我們將以河南森源集團有限公司22KW分布式光伏發(fā)電工程為例，詳細闡述光伏設(shè)計工程中的一些實際問題。從圖中我們可以看出該安裝地點東西長30米，南北寬18米，面積540平方米，由于屋頂平面西側(cè)為電梯機房，高度約5米，考慮電梯

11、機房在安裝地點的投影面積，在該機房東側(cè)11米內(nèi)不考慮安裝光伏組件。該分布式光伏發(fā)電工程選用光伏組件的功率為250W，尺寸為1640mm*992mm，光伏方陣長度為17.8米，寬度為2.6米，光伏組件的安裝方式如左圖所示?？紤]安裝地點屋頂承重能力，將多個光伏陣列并行分布在安裝樓面，需確定光伏組件陣列間距離以避免南部的方陣對北部方陣形成遮陰。上節(jié)所述分布式工程安裝于企業(yè)樓頂，可利用面積較大，可將多個光伏方陣并列布置。而對于居民用戶，其屋頂平面安裝面積不大，如果將多個光伏方陣并列布置可能造成其安裝空間的浪費。在此，對比不同安裝方式的情況下光伏組件的安裝容量，并以單位面積安裝容量來評估該安裝方式的適用

12、性。方式一:組件規(guī)格：250W 尺寸：1640992mm方陣形式：兩個組件豎向排列形成一個光伏方陣排列方式：共計兩排光伏方陣女兒墻高度1米，光伏組件距地面0.208米。根據(jù)上一節(jié)方陣間隔計算方式，滿足其正常發(fā)電要求的效果圖如上圖所示。根據(jù)上圖中所示安裝方式，安裝4塊光伏組件所占用的面積為：11.60.992=11.5平方米組件最高處離安裝地面距離為1.9米安裝容量為：250*4=1000W單位面積安裝容量P1=1000/11.5=87W。方式二:組件規(guī)格：250W 尺寸：1640992mm方陣形式：四個組件橫向排列形成一個光伏方陣排列方式：共計一排光伏方陣女兒墻高度1米，光伏組件距地面0.284米。根據(jù)上一節(jié)方陣間隔計算方式，滿足其正常發(fā)電要求的效果圖如右圖所示。根據(jù)圖5中所示安裝方式，安裝4塊光伏組件所占用的面積為：