家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)摘要：太陽能作為新世紀(jì)的新能源越來越受到重視，文章為太陽能光伏發(fā)電的在家庭中的普及應(yīng)用，介紹光伏發(fā)電的基本原理，系統(tǒng)組成及家用光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。關(guān)鍵詞：太陽能；組件；光伏發(fā)電；并網(wǎng)能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。太陽能是資源最豐富的可再生能源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的開發(fā)利用潛力。充分利用太陽能有利于保持人與自然的和諧相處及能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。隨著太陽能發(fā)電成本的下降，家用太陽能小型發(fā)電系統(tǒng)成為可能?，F(xiàn)在在歐洲很多國家都推出了屋頂光伏計(jì)劃。本文將主要介紹普通家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成原理，設(shè)計(jì)與計(jì)算，希望能拋磚引玉，為太陽能的普及應(yīng)用作一點(diǎn)貢獻(xiàn)。根據(jù)普通家庭用電情況，太陽能發(fā)電照明示范工程設(shè)計(jì)方案如下：一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成家用太陽能發(fā)電的系統(tǒng)原理及組成如下圖所示：圖a1太陽能組件2匯流箱3電纜4逆變器5電表太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由1太陽能組件2匯流箱3電纜4逆變器5電表等組成，白天，太陽能組件將太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎髤R集到匯流箱后，進(jìn)入逆變器將直流電轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的市電供家用電器使用，如有富余還可送到電網(wǎng)上，晚上或太陽光線不強(qiáng)的情況下，仍通過電網(wǎng)取電維持生活用電。二、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算（一）普通家庭用電負(fù)載的估算：一個(gè)普通家庭的家用電器和平均用電量如下表：負(fù)載電器名稱耗電功率數(shù)量日均工作時(shí)間日耗電量照明節(jié)能燈11W86528Wh電腦200w252000Wh噴墨打印機(jī)30W1130Wh電冰箱50W1241200Wh42寸彩色電視180W16600Wh衛(wèi)星電視接收機(jī)/VCD25W16150Wh日均總耗電量：4508Wh通過上表我們可以看出一個(gè)普通家庭平均每天的用電量大約在5度左右。（二）太陽能電池組件陣列的計(jì)算：太陽能光伏發(fā)電的發(fā)電量：日均發(fā)電量=組件總功率×平均日照峰值時(shí)間×綜合設(shè)計(jì)系數(shù)K；考慮到組件實(shí)際利用中的灰塵降低因數(shù)0.9，高溫降低因素0.8，逆變器效率0.9，綜合設(shè)計(jì)系數(shù)：K＝0.9×0.8*0.9＝0.648平均峰值日照時(shí)間根據(jù)太陽能的輻射不同而不同，我國主要城市平均日照峰值時(shí)間詳見下表，這里以長沙為例，長沙的平均峰值日照時(shí)間為3.2小時(shí)，則家用發(fā)電系統(tǒng)所需的總功率為：組件總功率＝日均發(fā)電量/(平均日照峰值時(shí)間×綜合設(shè)計(jì)系數(shù)K)=5KWh/(3.2h×0.648)＝2.41kW太陽能組件選用的185W單晶硅組件，其主要參數(shù)如下：峰值功率(Pmax):185W峰值工作電壓(Vmpp):36.4V峰值工作電流(Impp):5.09A開路電壓(Voc):45V短路電流(Isc):5.43A組件塊數(shù)＝2150/185＝13.03這里取14塊組件。城市緯度最佳傾角平均日照小時(shí)城市緯度最佳傾角平均日照小時(shí)北京39.80緯度+45杭州30.23緯度+33.43天津39.10緯度+54.65南昌28.67緯度+23.80哈爾濱45.68緯度+34.39福州26.08緯度+43.45沈陽41.77緯度+14.60濟(jì)南36.68緯度+64.44長春43.90緯度+14.75鄭州34.72緯度+74.04呼和浩特40.78緯度+35.57武漢30.63緯度+73.80太原37.78緯度+54.83廣州23.13緯度-73.52烏魯木齊43.78緯度+124.60長沙28.20緯度+63.21西寧36.75緯度+15.45香港22.00緯度-75.32蘭州36.05緯度+84.40?？?0.03緯度+123.84西安34.30緯度+143.59南寧22.82緯度+53.53上海31.17緯度+33.80成都30.67緯度+22.88南京32.00緯度+53.94貴陽26.58緯度+82.86合肥31.85緯度+93.69昆明25.02緯度-84.25拉薩29.70緯度-86.70銀川38.48緯度+25.45組件應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況安裝在屋頂陽光不受遮擋的地方，并朷據(jù)上表選擇相應(yīng)的最佳的南北傾角，充分發(fā)揮太陽能系統(tǒng)的發(fā)電效率。（三）逆變器選用根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果太陽能組件的選用185W組件，七個(gè)串聯(lián)后，兩組并聯(lián)的型式，選用合肥陽光電源的SG2K5TL型并網(wǎng)逆變器，其具體參數(shù)如下：型號(hào)SG2K5TL直流側(cè)參數(shù)最大直流電壓450Vdc啟動(dòng)電壓170V滿載MPP電壓范圍150~380V最低電壓150V最大直流功率2800Wp最大輸入電流15A推薦光伏陣列開路電壓320V由逆變器的技術(shù)參數(shù)知其最大直流輸入電壓為450V，最大功率追蹤的范圍是150~380V，而組件的開路電壓為45V,峰值功率電壓為35.2V，串連太陽電池組件數(shù)為S，最多為SMAX,,則有：SMAX＝最大直流電壓/組件開路電壓＝450/45=10，這里我們?nèi)＝7塊.根據(jù)太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，驗(yàn)算：1．7塊組件串聯(lián)的最高輸出電壓（開路電壓）＝7×45=315V;2．7塊組件串聯(lián)的最大功率點(diǎn)電壓＝7×35.4＝247.8V；3．兩組7塊組件并聯(lián)后最大電流=5.09×2=10.18A;4．當(dāng)組件溫度比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)升高70℃時(shí)，最大功率點(diǎn)電壓為178.4（取電壓的溫度系數(shù)為：-0.4%）并網(wǎng)最大功率追蹤的范圍是150~380V，最大輸入電壓450V，由以上驗(yàn)算可看出，兩組7塊組件串聯(lián)后再并聯(lián)的組合，符合并網(wǎng)逆變器的要求所選的合肥陽光電源的SG2K5TL型并網(wǎng)逆變器是合適的．該系統(tǒng)總裝機(jī)容量為2.59KW，其發(fā)電量在中國大多數(shù)地區(qū)可滿足一般家庭的日常用電需求。三、家用太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)家用在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大多數(shù)都會(huì)以光伏屋頂或光伏幕墻的形式出現(xiàn),光伏發(fā)電系統(tǒng)可以以優(yōu)雅美學(xué)的方式集成在建筑上，從而成為家庭建筑的一部分，使建筑更為美觀。家用小型的光伏發(fā)電系統(tǒng)分散式發(fā)電有如下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1．自產(chǎn)自消，減小了電能傳輸?shù)某杀竞蛽p失；2．并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)有削峰的作用，尤其在夏季用電高負(fù)荷的地區(qū)。3．零排放，零污染，減小溫室氣體的排放。四、結(jié)語太陽能作為一種取之不盡用之不謁的，沒有污染排放的清潔能源是未來取代常規(guī)石化能源的一種重要形式。以家庭住宅為單位建設(shè)小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，既不用額外占地，同時(shí)實(shí)現(xiàn)