太陽能發(fā)電站光伏發(fā)電項目工程總體概述

太陽能發(fā)電站光伏發(fā)電項目工程總體概述上海寶山區(qū)科學技術協(xié)會是對外宣傳的一個窗口，夢之園太陽能發(fā)電站是讓更多人了解光伏發(fā)電的優(yōu)勢。單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高的達到24%，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達15年，最高可達25年。一．光伏組件1層壓件2鋁合金：保護層壓件，起一定的密封、支撐作用3接線盒：保護整個發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉站的作用，如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串，防止燒壞整個系統(tǒng)。接線盒中最關鍵的是二極管的選用，根據(jù)組件內電池片的類型不同，對應的二極管也不相同。4硅膠：密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅膠，國內普遍使用硅膠，工藝簡單，方便，易操作，而且成本很低。二．層壓件結構1．鋼化玻璃：其作用為保護發(fā)電主體（如電池片），透光其選用是有要求的，透光率必須高（一般91%以上）；超白鋼化處理。2．EVA：用來粘結固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片），透明EVA材質的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發(fā)電質量除了EVA本身的質量外，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠黏度不達標，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠，都會引起EVA提早老化，影響組件壽命。3．晶體硅太陽電池片，選擇有優(yōu)劣晶體硅太陽能電池片,設備成本相對較低，但消耗及電池片成本很高，但光電轉換效率也高。4．背板：密封、絕緣、防水（一般都用TPT、TPE等）材質必須耐老化，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒問題，關鍵就在與背板和硅膠是否能達到要求。編輯本段基本要求1、能夠提供足夠的機械強度，使太陽能電池組件能經受運輸、安裝和使用過程中發(fā)生的沖擊、震動等產生的應力，能夠經受住冰雹的單擊力；2、具有良好的密封性，能夠防風、防水、隔絕大氣條件下對太陽能電池片的腐蝕；3、具有良好的電絕緣性能；4、抗紫外線能力強；5、工作電壓和輸出功率按不同的要求設計，可以提供多種接線方式，滿足不同的電壓、電流和功率輸出要求；5．因太陽能電池片串、并聯(lián)組合引起的效率損失??；6．太陽能電池片連接可靠；7．工作壽命長，要求太陽能電池組件在自然條件下能夠使用20年以上；8．在滿足前述條件下，封裝成本盡可能低。三．功率計算光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負載提供足夠的電源，就要根據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個小時為例，介紹一下計算方法：

1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(shù)(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉換效率為90%，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W；若按每天使用5小時，則耗電量為111W*5小時=555Wh。2.計算太陽能電池板：按每日有效日照時間為6小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。四．光伏組件方陣設計(F;|-s4[)PL/X2u&s8v4V

計算太陽電池組件的基本方法是用負載平均每天所需要的能量（安時數(shù)）除以一塊太陽能電池組件在一天中可以產生的能量（安時數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使這些組件并聯(lián)就可以產生系統(tǒng)負載所需要的電流，將系統(tǒng)的標稱電壓除以太陽能電池組件的標稱電壓，就可以得到太陽電池組件需要串聯(lián)的太陽能電池組件數(shù)，使用這些太陽電池組件串聯(lián)就可以產生系統(tǒng)負載所需要的電壓。

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并聯(lián)的組件數(shù)量＝每天平均負載/組件每天輸出0w:c%L!A4[(u

串聯(lián)組件數(shù)量＝系統(tǒng)電壓/組件電壓2RC.p9j(W5C

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簡易公式：&d,l!`*|6E;V,h;N(;M:P

太陽能電池組功率=負載功率*用電時間/當?shù)厝掌骄逯等照諘r數(shù)*損耗系數(shù)+A1~4R!u'G;c

蓄電池容量=負載功率*用電時間/系統(tǒng)電壓*連續(xù)陰雨天數(shù)*系統(tǒng)安全系數(shù)

并聯(lián)的組件數(shù)量＝每天平均負載/組件每天輸出串聯(lián)組件數(shù)量＝系統(tǒng)電壓/組件電壓"C'本系統(tǒng)按5套光伏電池組。其中，有四塊光伏電池每個面積為0.39平方計1.95*4=7.80平方，另1組單獨安置在小島上共有九塊組成面積是2.31*9+20.79平方，總計光伏電池面積為28.59平方。系統(tǒng)為光伏離網發(fā)電單元要求進行設計，選用2臺智能型匯流箱，可以根據(jù)逆變器輸入的直流電壓范圍把規(guī)格相同的光伏組件串聯(lián)組成1個光伏組件串列接入匯流箱進行匯流。對于光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，為了減少光伏組件與逆變器之間連接線，方便維護，提高可靠性，一般需要在光伏組件與逆變器之間增加直流匯流裝置。根據(jù)逆變器輸入的直流電壓范圍，把一定數(shù)量的規(guī)格相同的光伏組件串聯(lián)組成1個光伏組件串列，再將若干個串列接入光伏陣列防雷匯流箱（見圖1）進行匯流，通過防雷器與斷路器后輸出，方便了后級逆變器的接入。通過防雷器與斷路器后輸出，智能匯流箱可接入16路太陽電池串列每路電流最大可達12A，配有高壓防雷器，正、負極都具備防雷功能。能夠實時監(jiān)測16路電流大小，匯流后電壓大小，斷路器開關狀態(tài)，防雷器工作狀態(tài)，通過RS485通訊，可在顯示屏上觀察。在進行獨立光伏系統(tǒng)中，必不可少的一環(huán)就是蓄電池，現(xiàn)對蓄電池的容量和蓄電池組的串并聯(lián)組成構思作設計。蓄電池容量的基本公式3b4L:qz7T(u"C

蓄電池的容量=自給天數(shù)*日平均負載/最大放電深度

（通常情況下，如果使用的是深循環(huán)型蓄電池，推薦使用80%放電深度（DOD）；如果使用的是淺循環(huán)蓄電池，推薦選用使用50%DOD。）

1.蓄電池的串并聯(lián)方法

每個蓄電池都有它的標稱電壓。為了達到負載工作的標稱電壓，我們將蓄電池串聯(lián)起來給負載供電，需要串聯(lián)的蓄電池的個數(shù)等于負載的標稱電壓除以蓄電池的標稱電壓。負載標稱電壓/串聯(lián)蓄電池數(shù)9/O5y8KX.g0E

=1Q*q!u$B)N1n5\

2.蓄電池標稱電壓

我們用一個小型的交流光伏應用系統(tǒng)作為范例。假設該光伏系統(tǒng)交流負載的耗電量為10KWh/天，如果在該光伏系統(tǒng)中，我們選擇使用的逆變器的效率為90％，輸入電壓為24V，那么可得所需的直流負載需求為462.96Ah/天。(10000Wh÷0.9÷24V=462.96Ah)。我們假設這是一個負載對電源要求并不是很嚴格的系統(tǒng)，使用者可以比較靈活的根據(jù)天氣情況調整用電。我們選擇5天的自給天數(shù)，并使用深循環(huán)電池，放電深度為80％。那么：

蓄電池容量＝5天×462.96Ah/0.8＝2893.51Ah。y"q5m7p7G#\-\2y

如果選用2V/400Ah的單體蓄電池，那么需要串連的電池數(shù)：*l%y4z)V:N+^9l%X%u4I&h/b-}(x:U7R:J%a4n

串聯(lián)蓄電池數(shù)＝24V/2V=12（個）)o0Y0@*R!P4X9d/F

需要并聯(lián)的蓄電池數(shù)：

)\$e2\*u:S1L

并聯(lián)蓄電池數(shù)＝2893.51/400＝7.23

我們取整數(shù)為8。所以該系統(tǒng)需要使用2V/400Ah的蓄電池個數(shù)為：12串聯(lián)×8并聯(lián)=96（個）。!c-B1lG&E4r:w.\'l(E-[&j9w8V1|1Y3.蓄電池組并聯(lián)設計

當計算出了所需的蓄電池的容量后，下一步就是要決定選擇多少個單體蓄電池加以并聯(lián)得到所需的蓄電池容量。這樣可以有多種選擇，例如，如果計算出來的蓄電池容量為500Ah，那么我們可以選擇一個500Ah的單體蓄電池，也可以選擇兩個250Ah的蓄電池并聯(lián)，還可以選擇5個100Ah的蓄電池并聯(lián)。從理論上講，這些選擇都可以滿足要求，但是在實際應用當中，要盡量減少并聯(lián)數(shù)目。也就是說最好是選擇大容量的蓄電池以減少所需的并聯(lián)數(shù)目。這樣做的目的就是為了盡量減少蓄電池之間的不平衡所造成的影響，因為一些并聯(lián)的蓄電池在充放電的時候可能會與之并聯(lián)的蓄電池不平衡。并聯(lián)的組數(shù)越多，發(fā)生蓄電池不平衡的可能性就越大。一般來講，建議并聯(lián)的數(shù)目不要超過4組。

目前，很多光伏系統(tǒng)采用的是兩組并聯(lián)模式。這樣，如果有一組蓄電池出現(xiàn)故障，不能正常工作，就可以將該組蓄電池斷開進行維修，而使用另外一組正常的蓄電池，雖然電流有所下降，但系統(tǒng)還能保持在標稱電壓正常工作。五．離網逆變器采用模塊部件的完整系統(tǒng)解決方案離網逆變器1臺，具有蓄電池過充電、蓄電池過放電、負載過載、負載短路等報警功能，可多路匯流輸入控制，采用微電腦芯片智能控制，充放電各參數(shù)可設定，各路充電電壓檢測具有〝回差〞控制功能，可防止開關進入振蕩狀態(tài)，控制電路與主電路完全隔離，具有抗干擾能力強，控制器采用LCD液晶顯示屏，電量AH累計功能，包括光伏發(fā)電量，負載用電量，蓄電池電量的累計功能，有RS485通訊便于實時測控和顯示，具有溫度補償功能。離網逆變器建塊組成：XW逆變器、充電控制器、自動發(fā)電機起動模塊，以及系統(tǒng)控制板系統(tǒng)控制板（SCP）實現(xiàn)了簡單的配置，防止對參數(shù)的意外修改，同類最佳的浪涌性能為負載的起動提供5kW的真實功率輸出（不僅是電流）,數(shù)字化控制提供了穩(wěn)定的電壓調節(jié)，同時為困難負載提供起動浪涌。單相系統(tǒng)的多單元可擴展性轉換器內帶Xanbus網絡和同步端口，可與同步的轉換與充電模塊進行無縫的通信，經等效電源功率因數(shù)校正的電池充電模塊都提供兩個AC輸入端。最大輸出功率5KW，系統(tǒng)最大效率98.5%穩(wěn)定、高效、安全，采用模塊化設計，易于維護，擴容方便，降低初始投資系統(tǒng)智能化跟蹤和分析太陽能電池板能量，智能化休眠，提高系統(tǒng)輸出效率和電能質量觸摸屏可視化操作并配備后臺監(jiān)控軟件和信號輸出接口。產品概述：采用CPU控制，線路簡捷、可靠；采用SPWM脈寬調制技術，輸出為穩(wěn)頻穩(wěn)壓、濾除雜訊、失真度低的純凈正弦波；內置旁路開關，市電和逆變快速切換；分市電主供型和電池主供型：A）市電主供型：有市電時，處于市電輸出，當市電輸入故障時自動切換到逆變輸出；B）電池主供型：有市電時，處于逆變輸出，當直流輸入故障時自動切換到市電輸出；允許在開機狀態(tài)下切斷直流，自動切換到市電旁路，不影響負載的供電，方便對蓄電池進行維護和更換；電池電壓過高或過低，逆變電源關斷輸出，如果電池電壓恢復正常，電源自動恢復輸出；負載過載，逆變電源關斷輸出，消除過載之后30秒，電源自動恢復輸出，此項功能尤其適用于無人值守的通訊基站。主要的逆變電源電路圖其原理圖見符頁六.光伏直流控制柜1.光伏直流控制柜采用高性能元器件，智能化設計。具有性能價格比高、外觀漂亮、安裝使用方便等眾多優(yōu)點。可以檢測每路電流、電壓、防雷狀態(tài)、開關狀態(tài)，通過智能儀表大屏液晶顯示電壓電流功率等，通過RS485通訊接口與監(jiān)控系統(tǒng)通信，實現(xiàn)直流配電柜智能化管理。2.模塊化設計，采用高性能霍爾傳感器采集；3.采用大屏液晶顯示智能儀表，可采集多達16路電流及輸出電壓，液晶顯示電壓、電流、功率、防雷狀態(tài)、開關狀態(tài)等信息，具有標準的RS485數(shù)字通訊接口與監(jiān)控系統(tǒng)連接；4.浪涌保護器N+1采用國際或國內知名產品(例如：DEHN、PHEONIX、CITEL)。5.防反二級管采用模塊化整流二極管，功耗低，性能穩(wěn)定。6.內部布線合理、布局美觀，內部連接都使用銅牌連接；7.防雷接地符合防雷規(guī)范技術要求。七．光伏交流控制柜光伏交流控制柜按照并網發(fā)電單元進行設計，需要配置交流防雷配電柜，主要是將逆變器輸出的交流電纜接入后，經過斷路器接入電網，提供給用電電器。方便操作和維護。本系列配電柜裝置適用于交流50Hz額定電壓220V及以下、最大額定電流50A的各種容量等級的低壓配電系統(tǒng)。作為各種發(fā)電、輸電、配電、電能轉換和電能消耗的控制設備，提供5千瓦光伏交流控制柜。1.電壓指示；2.防逆流控制切換；3.國際知名品牌斷路器；4.可根據(jù)客戶要求提供不同等級雷電防護；5.提供防雷器失效告警干結點；6.提供各種附加要求；7.安裝方便，維護簡單；1）性能特點1.既可采用固定安裝式設計、也可采用插入式設計。2.采用ABB、Schneider等國際、國內知名品牌斷路器和元件組合成功能單元，具有優(yōu)良的技術性能，安全可靠。3.