太阳能家庭供电系统方案.docx

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太阳能家庭供电系统方案

太阳能家庭供电系统

技术方案

上海泊吾电源有限公司

二〇一三年一月

公司简介

上海泊吾电源有限公司是研发、集成和销售太阳能光伏发电系统的专业公司。

1）、为客户提供光伏（PV）发电系统的集成服务，包括工业或民用型屋顶（roof-top）项目；

2）、为各种行业用户（如电力、军队、政府等）提供独立运行的太阳能并/离网供电系统；

3）、为客户提供自主研发的光伏电站监控系统——SolarON™光伏电站一体化监控平台，该产品秉承“模块化”设计理念，可根据光伏电站的不同类型（如并网或离网）及规模大小，为客户提供定制化（Customization）服务；

4）、技术上与哈尔滨工业大学紧密合作，进行智能光伏微网系统、光伏组件安全技术以的研发。

一、研制的背景和意义

2009年末，灾难巨制电影《2012》全球上映，紧接着世界气候变化大会在丹麦首都哥本哈根召开。

“气候”、“能源”、“环境”一下成为了人们最热议的话题。

值得一提的是，人类进入二十一世纪这十年来，气候变得愈发异常，加上近期地震频发，人类突然意识到：

好像真的正在一步一步向人类走来。

环境已经对人类敲响了警钟，保护环境、控制温室气体排放已经成为人类生存亟待解决的一个问题，刻不容缓

我国是能源资源严重短缺的国家。

石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7.7%和7.1%，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。

按目前探明储量和开采能力测算，我国煤炭、石油、天然气的可采年限分别只有80年、15年和30年，而世界平均水平分别是230年、45年和61年。

而近年来能源消费急剧增长，供需矛盾日益突出，能源危机已经成为我国乃至世界经济社会发展的最大制约。

直接威胁国家经济安全。

太阳能光伏发电的能源来自于取之不尽、用之不竭的太阳能，是资源最丰富的可再生能源。

太阳能光伏发电是能源的高新技术，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。

太阳能发电不会给空气带来污染，不破坏生态，是一种清洁安全的能源，同时又具有在自然界不断生成，并得到有规律的补充的特点，是可再生的清洁绿色能源。

充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处。

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。

地球的年龄大约为46亿年，太阳的年龄大约为50亿年，也就是说在地球毁灭之前，太阳都可以为地球提供足够的太阳能。

可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。

而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。

所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

是上帝赐予人类的一笔最富贵的财富。

2010年著名能源经济学家林伯强表示：

“不能再过多的依靠化石能源，要发展价格便宜的可再生能源。

可以肯定，今后30-50年人类的能源结构体系肯定是要发生变化的”。

环境和能源危机已经成为制约人类发展的两大关键因素，人类文明想要发展、延续，就必须解决这两个问题，即寻找一种能够替代化石燃料并且清洁、可再生的能源。

节能减排,保护环境，人人有责任。

《家庭太阳能发电系统》，就是让我们每个家庭减少碳排放量的一种有效途径！

二、太阳能发电的优点：

1、安全可靠、无噪声、无辐射、无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、寿命长；

2、环保美观、不受地理位置限制、建设周期短、规模大小随意、拆装简易、移动方便；

3、即装即用、拆装损毁成本低、可以方便地与建筑物相结合，无需预埋架高输电线路，可免去远距离敷设电缆时对植被和环境的破坏及工程费用；

4、电压稳定、电源质量高，广泛应用于各种用电设备上，非常适用于乡村、农场、山头、海岛、高速公路等偏僻地方的用电，也是非常优秀的应急备用电源。

三、家庭太阳能发电系统简介：

1：

家庭太阳能发电系统就是将一个太阳能发电站的发电规模和容量缩小到一个家庭用电水平，并应用到家庭的发电系统。

由于在现在的技术条件下太阳能电池板的发电能力还较小，如果要想大规模利用太阳能的话，就必须将太阳能电池板大面积的呈矩形排列在空旷且日照充足的地方，这样要建造太阳能发电站的条件就变得相当苛刻，很难满足太阳能行业的发展。

所以家庭太阳能发电系统这一产业就应运而生

太阳能发电系统

对于家庭来言，用电负荷一般较小。

而一般家庭有也足够的场地（比如阳台、屋顶）可以安装太阳能发电系统。

并且一个小型的太阳能发电系统发出的电能也足够一个家庭使用，甚至有富余，如果国家法律通过的绿电并网补贴电价政策能够真正得到实施，这样的一套发电系统甚至可以是赢利的。

四、2KW小型系统配置：

现有设备及环境介绍：

现有家用电器：

（括弧内位每小时耗电量）每天大约工作8个小时

32寸液晶电视1台（90W）；

冰箱1台（110W）；

电脑1台（100W）；

照明灯具（100W）；

其它用电设备（100W）；

合计500W。

太阳能供电系统（2000w）

系统组成：

太阳能电池组件

支架及安装材料

控制器48V/40A一台

蓄电池12V/200AH8只

逆变器48V/2KW一台

备注：

该供电系统负载功耗为4度电；系统电压为48V；平均日照时间为4小时；连续阴雨天数为3天；

五、家庭太阳能系统组成：

太阳能发电系统由太阳能电池板、光伏组件支架、控制器、蓄电池（组）和逆变器组成。

1．太阳能电池板有以下分类：

晶体硅电池板：

多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。

　　非晶硅电池板：

薄膜太阳能电池、有机太阳能电池。

　化学染料电池板：

染料敏化太阳能电池。

太阳能电池板

其中，单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20％以上，但价格也最贵。

非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。

一旦它

的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元（折合人民币7－14块）时，便足以同现在的发电方式竞争。

估计本世纪末便可达到这一水平。

所以考虑到现在太阳能电池板制作技术还不够成熟，不可大面积的推广太阳能发电。

所以现在市场上价格较高，但变换效率最高的单晶硅太阳能电池是现在家庭太阳能发电系统的太阳能电池板的最佳选择。

本系统所用太阳能电池组件参数：

250W（8块）2000W

光伏板尺寸1660×985×6mm

Pm=250WVm=30.73vIm=8.17AVoc=37.81vIsc=8.62A

2．光伏组件支架：

在光伏组件的安装过程当中，屋顶用光伏支架正常有两种。

一种屋顶平铺支架（下图左），屋面有一定的倾角，在考虑到屋面的抗风性和屋面的美观，一般采用此法；另外一种就是屋顶固定支架（下图右），屋面为平屋顶，良好的倾角安装可以取得较好的日照条件，同时可以一定程度上提升组件的自净能力和除雪能力。

无论是平铺安装或屋顶固定支架安装，组件支架的选型连接方式均参照防十二级台风等级的要求进行计算设计，支架型材需根据现场情况选择，组件板与板之间采用专业固定组件板的中压块与边压块，螺丝采用不锈钢材质，所有外露材料均经过热镀锌处理。

除锈采用专用除锈设备，进行抛射除锈可以提高钢材的疲劳强度和抗腐能力。

对钢材表面硬度也有不同程度的提高，有利于漆膜的附和不需增加外加的涂层厚度。

除锈使用的磨料必须符合质量标准和工艺要求，施工环境相对湿度不应大于85％。

经除锈后的钢材表面，用毛刷等工具清扫干净，才能进行下道工序，除锈合格后的钢材表面，如在涂底漆前已返锈，需重新除锈。

3．太阳能控制器：

太阳能充放电控制器，基本功能是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充过放。

1、过充保护，防止蓄电池因为过充而出现容量衰减。

2、过放保护，保护蓄电池避免出现过放。

3、防反接功能。

4、过流保护，当负载端电流过大或短路时，切断负载。

5、过热保护，当系统温度过高时，自动停止给负载供电。

6、温度补偿功能，保证蓄电池始终处于最佳的充电状态。

技术参数

BWS220/10

额定电压

220

伏

额定电流

10

安

方阵输入电压范围

100-240

伏

太阳能方阵最大充电电流

10

安

蓄电池过放电压

可设置

伏

蓄电池过充电压

可设置

伏

温度补偿系数

0-5（可设置）

mv/℃

工作温度范围

-15to+55

°C

海拔高度

<5000

米

重量

10

公斤

尺寸（长*宽*高）

操作面板介绍：

主机操作面板分为液晶显示界面区和控制操作区

■液晶显示界面区：

即液晶显示屏，所有数据和命令菜单都在液晶显示界面区显示。

■控制操作区：

包括右移键、左移键、上移键、下移键、取消键、确认键，按键的定义在不同的界面中说明。

4.蓄电池组：

铅酸蓄电池是蓄电池的一种，主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。

基本构造：

铅酸蓄电池主要由以下部分构成：

a）硬橡胶槽b）负极板c）正极板d）隔板e）鞍子f）汇流排

g）封口胶h）电池槽盖i）连接条j）极柱k）排气栓

正负极板

铅酸蓄电池的极板，依构造和活性物质化成方法，可分为四类：

涂膏式极板，管式极板，化成式极板，半化成式极板。

涂膏式极板由板栅和活性物质构成的。

板栅的作用为支撑活性物质和传导电流、使电流均匀分布。

板栅的材料一般铅锑合金，免维护电池采用铅钙合金。

正极活性物质主要成分为二氧化铅，负极活性物质主要成份为绒状铅。

隔板

电池用隔板是由微孔橡胶、玻璃纤维等材料制成的，它的主要作用是：

防止正负极板短路；使电解液中正负离子顺利通过。

阻缓正负极板活性物质的脱落，防止正负极板因震动而损伤。

电解液

电解液是蓄电池的重要组成部份，它的作用是传导电流和参加电化学反应

电解液是由浓硫酸和净化水（去离子水）配制而成的，电解液的纯度和密度对电池容量和寿命有重要影响。

电池壳、盖是装正负极板和电解液的容器，一般由塑料和橡胶材料制成。

排气栓

排气栓一般由塑料材料制成，对电池起密封作用，阻止空气进入，防止极板氧化。

同时可以将充电时电池内产生的气体排出电池，避免电池产生危险。

使用前：

必须将排气栓上的盲孔用铁丝刺穿、以保证气体溢出通畅。

5.逆变器

逆变器：

太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。

为能向220VDC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。

效率是选购逆变器时的重要标准之一。

效率越高，意味着在将光电组件产生的直流电转换成交流电的过程中产生的电量损耗就越少

DC-Solution光伏逆变器性能参数：

性能特点：

1）最大转换效率达到98.1%；

2）易于安装，方便组件阵列的设计；

3）运行温度：

-25℃～+60℃；

4）逆变并网电流闭环控制，可控可调；

5）输入直流电压范围宽，适应不同场合需求；

6）防孤岛保护；

7）电路结构紧凑、无变压器拓扑结构；

8）全天候室外型，全密封安装；防护等级可达到IP65；

9）可选RS485或蓝牙通讯，上位机监控，实现远程数据采集和监视；

功能说明：

在确认接线正确无误后，首先闭合交流侧外接断路器，电

源供电正常，液晶显示板亮起.

故障

当光伏发电系统出现故障时，逆变电源会将交直流侧的接触器立即断开进入保护程序从而保证系统安全。

六、技术服务：

1.技术资料：

●－我公司将提供设备安装所需资料，如设备安装位置，管线铺设区域，电路图纸等。

●－我公司负责总体设计。

当设计结束时，向业主提供打印的系统结构及电气图纸

●-提供系统测试报告。

2.安装调试：

－系统安装前，提供设备总图安装图纸及要求、接线图、调试计划。

－系统安装时，提供安装指导。

－系统启动前，项目经理审核业主提交的系统启动准备工作完成表，确认启动准备就绪，派工程师到现场。

3．质量保修承诺：

我公司承诺主设备保修工作期为两年，在保修期间，2小时内给予满意答复，出现产品质量问题，24小时内派出维护人员，免费更换损坏的元器件。

保修期外72小时内派出维护人员。