户用光伏系统技术方案Word格式.docx

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3．方案特点

●完全利用风能和太阳能来互补发电，无需外界供电；

●免除建变电站、架设高低压线路和高低压配电系统等工程；

●具有昼夜互补、季节性互补特点，系统稳定可靠、性价比高；

●电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降；

●独立供电，在遇到自然灾害时不会影响到全部用户的用电；

●低压供电，运行安全、维护简单。

4.1.5KW垂直轴风力发电机

4.1风机结构及其功率特点

4.1.1风机结构

如图2，根据空气动力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等；

它用垂直直线3-5个叶片组成，由4角形或5角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成的风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。

图2垂直轴风力发电机

4.1.2功率特点

根据H型风力发电机的原理，风轮的转速上升速度提高较快（力矩上升速度快），它的发电功率上升速度也相应变快，发电曲线变得饱满。

在同样功率下，垂直轴风力发电机的额定风速较现有水平轴风力发电机要小，并且它在低风速运转时发电量也较大。

4.1.3机组特点：

●360度捕风能力，1米/秒微风启动

●运用钕铁硼永磁材料，超载能力强。

●封闭式输电滑环，电缆不缠绕。

●具有防腐、防酸雨、防盐碱的特性。

●微型风机，2.5级风发电储能。

●使用寿命长达15年。

●具风向调节，超强风控制功能。

●过充过放保护，直流恒压充电。

●运行简单，无人工值守与特殊维护。

●可安装在公共设施、公司、住宅等屋顶的空间内供电

●耐强风结构，无噪音、振动、不妨害信号的传播

●低风领域到高风领域电力输出稳定，安装地域广泛,实际占地面积少，对土地要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形恶劣的条件下均可运用。

●可多台连接使用，和太阳电池板组合互补发电

4.1.4垂直轴风力发电机优势

●旋转缓和，无噪音，低振动

●360度受风，效率高

●风机启动风速只需1m/s

●可设置于地面，维修方便

4.1.5具体详细参数

风力发电机详细参数如表1所示：

表11.5KW垂直轴风力发电机详细参数

启动风速m/s

2.0

切入风速m/s

3.0

额定风速m/s

12.0

额定转速rpm

100

额定功率w

10000

风轮直径m

4.5

风叶数量pcs

叶片长度m

7.5

最大风速m/s

60

叶片宽度m

0.7

重量kg

742.6

4.2电池选型

蓄电池它的主要作用就是消除由于天气等原因引起能量供给和需求的不平衡，在整个系统中起到电能调节和平衡负载的作用。

当发电量大于负载消耗量时，系统给蓄电池充电，当发电量小于负载消耗量时，蓄电池给负载供电，仍未达到过速保护的状态时，系统仍需要给负载或蓄电池供电。

蓄电池选择GFM型阀控密封铅酸（胶体）电池，是采用当代先进技术研制开发的新型高能蓄电池，各项性能指标符合YD/T799-2002及IEC标准。

该产品具有密封安全可靠，比能量高，内阻小，自放电率低，充电接受能力强，循环寿命长，密封反应效率高等诸多优点。

在正常使用时无游离电解液，无酸雾溢出，维护使用方便，可广泛用于牧区户用系统等领域。

其特点有：

●高强度ABS塑料电池槽、盖，结构紧凑，具有耐冲击，抗震动性能好的特点；

●特种铅基多元合金板栅，内阻小，耐腐蚀性好，充电接受能力强；

●新型极板制造工艺，活性物质利用率高；

●优质超细玻璃纤维隔板，大电流放电性能好；

●高纯度电解液和特殊添加剂，自放电小；

●多层密封技术和特殊的密封胶，确保电池无泄漏，无酸雾逸出，安全可靠。

4.3风力发电机电子卸荷

由风力发电机的电动原理可知，当负载为轻载时，风力发电机的机械功率大于其输出电功率时，风力发电机端部电压升高，其转速将要增加；

反之，当负载为重载时，则风力发电机的转速将要下降，电压降低。

因此，可以通过电子卸荷控制风力发电机的输出功率、旋转速度，完成对风力发电机的转速和电压的调节。

其原理图如图：

图3风力发电机电子卸荷控制简图

如图3，由L9、D20、C2、R2、Q4构建成开关型电子负载模型,通过调节图中U2控制电路驱动信号的占空比控制Q4的脉宽变化就可以实现等效负载的变化，因为，Q4的开断可以实现对电容器C2的放电控制，并随Q4开通的占空比呈线性变化，从而达到控制风力发电机转速和电压的目的。

因此，调节控制电路驱动信号的占空比就可以有效控制风力发电机的输出功率，进而使得风力发电机实现变速运行，实现功率跟踪。

5．1.5KW太阳电池方阵

5.1主要特点

图4太阳电池方阵

如图4所示，为太阳电池方阵，其特点如下：

太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击；

可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失；

运行成本很低；

没有运动部件，不易用损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用；

也不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源；

5.21.5KW太阳电池方阵构成

260W多晶硅光伏组件，6块，2串3并，组成1.5KW的太阳电池方阵，单个组件由60片单体太阳电池串联构成，开路电压37.5V，工作电压30V。

尺寸1650*990*45光电转换效率约为16%，在测试标准（环境）:

辐照度1000W/m2,环境温度25°

C,AM=1.5;

功率公差范围:

±

3%条件下，具体参数如表2。

表2260W多晶硅光伏组件

峰值功率（Pmax） 

290W 

峰值电压（Vmp）

36.25V

开路电压（Voc）

43.5V

峰值电流（Imp） 

8.0A

短路电流（Isc） 

8.8A

电池片转换效率

16.6%

太阳能电池板工作环境

-40°

C～+85°

C

最大系统电压

1000VDC（IEC）/600VDC（UL）

二极管

3bypass 

/6bypass

正负公差

±

3%

5.3方阵支架

方阵支架选择C型槽钢，表面热镀锌处理，固定倾角方式，抗风特性好，最大可承受60m/s风力载荷，最大可承受 

1.4KN/㎡的雪荷载，根据内蒙安装地区的气象资料，经计算，选择倾角37度，保障全年平均发电量最大。

光伏支架系统仅由少数配件组成，无需现场钻孔或者焊接能在工地快速组装，有效提高安装效率，节约工期。

可调节，安装正确的角度提高发电效率。

6.逆变控制一体机

控制逆变一体机是集风力发电控制、太阳能控制和逆变于一体，设备内部主要由DC/DC变换器、逆变器和控制器组成，目的是为了将输入的48V直流电逆变成额定电压输出的正弦波交流电，供用户负载使用。

风力发电机和太阳电池发出的不稳定能源通过控制器后，可以变为可供控制管理的能源形式。

6.1主要特点

●逆变控制一体机的存在，使用户接线更为方便；

●纯正弦波输出：

相对于方波或修正正弦波（阶梯波）具有更强的带负载效果和带负载能力。

设备可带感性负载和其它任何类型的通用交流负载，带冰箱、电视机和收音机等设备无干扰和噪音，且不会影响负载设备的性能和寿命。

●稳定性高：

由于本系统具有过压、欠压、过载、过热、短路、反接、防雷、蓄电池开路保护、PWM卸载等完善的保护功能，从而确保了系统的稳定性。

●控制逆变一体：

结构简单，维护方便。

●高效率变压器隔离：

整机逆变效率高，空载损耗低。

●数字化智能控制：

核心器件采用功能强大的单片机进行控制，使得外围电路结构简单，且控制方式和控制策略灵活强大，从而确保了优异的性能和稳定性。

其具体参数如下表所示：

表3 

逆变控制一体机详细参数

逆变一体机参数规格

功率规格

3KW

直流输入规格

DC48V

额定电压规格

DC48V-AC220V

工作电压范围

40V-64V

低压警告

42Vdc±

0.3Vdc

低压断电

40.0Vdc±

低压恢复

48.0Vdc±

高压警告及断电

64Vdc±

高压恢复

62Vdc±

逆变效率

≥90%

220VAC系统

110VAC系统

低压关断点

180Vac±

4%

85Vac±

低压恢复点

195Vac±

90Vac±

高压关断点

260Vac±

135Vac±

高压恢复点

255Vac±

130Vac±

充电规则

三个阶段:

恒流充电（恒流阶段）→恒压充电（恒压阶段）→浮充（恒压阶段）

供电时效率

≥98%

交流输出规格

输出电压（V）

220VAC

输出电压范围

10%rms

额定输出频率（Hz）

50Hz±

0.3Hz

功率因数

1.0

输出波形

纯正弦波

波形失真率

（THD）

≤3%（线性负载）

动态响应

（0～100%）

5%

峰值系数（CF）

3:

1

过载保护 

（SMPSload）

（110%<

负载量<

125%）±

10%：

15分钟后断开输出电压

（125%<

150%）±

1分钟后断开输出电压

负载量>

150%±

10%