屋顶太阳能方案.docx
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屋顶太阳能方案
KENn
屋顶太阳能发电解决方案
工程案例图片一:
工程案例图片二:
工程案例图片三:
1光伏发电概述
1.1地理位置要求
地势平坦，交通便利，建筑屋顶等。
1.2气候条件要求
太阳能资源条件：
年日照时数大于2000h，年辐射总量高于5860MJ/m2,属于太阳能资源丰富或较丰富的地区，具有利用太阳能的良好条件。
年日照时数在1000〜1800h，年辐射量在3350
4190MJ/m2地区，属于太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。
常规气象要素：
净辐射、总辐射、散射辐射、直接辐射、气温、气压、相对湿度、水汽压、降雨量、风
向、风速、沙尘暴记录及其他破坏性气候。
1.3光伏系统组成
1太阳能电池方阵
太阳能电池方阵一般由多块太阳能电池组件串并联而成，每个支路通过防反充二极管、
充电控制器并联向蓄电池充电。
太阳能电池方阵分为若干个子阵列，每个阵列由一个电子开
关控制。
当蓄电池的充电电压达到设定的最电高压时，自动依次切断一个或数个子阵列，以
限制蓄电池的充电电压继续增长确保蓄电池的寿命，并最大限度地利用和储存太阳能电池发
出的电能。
2蓄电池组
蓄电池组是太阳能电池方阵的储能装置，其作用是将方阵在有日照时发出的多余电能储
存起来，在晚间或阴雨天时供负载使用。
蓄电池组由若干蓄电池串并联而成。
一般容量要能
在无太阳辐射的日子里，满足用户要求的供电时间和供电量。
目前常用的是铅酸蓄电池，重
要的场合也有用镉镍蓄电池，但价格较高，相对来说应用没有前一种广泛。
在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，方阵除了供给负载用电
外，要给蓄电池充电；冬天日照量小，这部分储存的电能逐步放出。
在这种季节性循环的基础上还要加上小得多的日循环：
白天方阵给蓄电池充电（同时方阵还要给负载供电），晚上
负载用电则全部由蓄电池供给。
因此要求蓄电池的自放电要小，耐过充放，而且充放电效率
要高，当然还要考虑价格低廉，使用方便等因素。
如前所述，当蓄电池端电压达到设定的最高值时，由电压检测电路得到信号电压，通过
控制电路进行开关切换，使系统进入稳压闭环控制，既保持对蓄电池充电，又不致使蓄电池
过充，造成电解液中水的大量分解和过热而导致极板损坏，从而使蓄电池得到合理的保护和
利用。
如过充保护失灵导致蓄电池端电压过高时，系统发出报警指令。
当蓄电池端电压下降
至过放值时，系统也会发出报警指示，同时逆变器自动关闭，以保证蓄电池不再继续放电。
3控制器
在不同的光伏发电系统中控制器各不相同，其功能的多少和复杂程度差别很大，需要根
据发电系统的要求及重要程度来确定。
控制器一般由各种电子元器件、仪表、继电器、开关
等组成。
最简单的系统也可以不用控制器，有些要求有过充放、稳压等功能，而一些复杂的系统，如并网发电的光伏电站（并网发电不在本文的讨论范围内），则要求有自动检测、控
制、转换等多种功能。
4逆变器
逆变器将太阳能电池方阵输出和蓄电池放出的直流电转换成负载所需的交流电。
逆变器
主电路由大功率晶体管构成，采用正弦脉宽调制工作制，抗干扰能力强，还有很强的过载及
限流保护功能。
1.4光伏离网发电原理
■电港组
在太阳照射下，太阳电池方阵产生电流经过控制器调整，储存在蓄电池中；通过控制器
和逆变器来满足用户用电的需要。
1.5光伏离网发电储能装置
1.5.1独立光伏系统用的储能装置
在独立光伏系统中，由于太阳能电池的输出功率随太阳光照强度在变化，当夜间或阴雨
天时，太阳能电池的输入功率为0或很小，不能满足负载的要求。
因此独立光伏系统需要
一个储能装置，在光照强的时候，把多余的电能储存下来，供光照弱的时候使用。
可选的储
能方法有电容器储能，飞轮储能，超导储能，提升重物，分解水为氢氧等，但从方便、可靠、价格等综合的角度来看蓄电池是独立光伏系统储能装置的最佳选择。
小型的独立光伏系统有
用铅酸蓄电池的，也有用福镍蓄电池的等，但大中型的系统一般用铅酸蓄电池。
因为铅酸蓄
电池有如下的优点：
1除铿离子二次电池外，在常用体系蓄电池中，铅酸蓄电池的单格电压最高，为2伏;
2较廉价；
3可制成小至1安时大至几千安时的各种尺寸和结构的蓄电池；
4高低温性能良好，可在-40〜60摄氏度条件下工作；
5没有记忆效应。
在本课题中，我们也选用铅酸蓄电池作为储能装置。
铅酸蓄电池按用
途可以分为起动用系列，固定防酸式，牵引用，铁路客车用，内燃机车用，摩托车用，航空
用等。
按电池盖和排气栓结构可分为开口式，排气式，防酸隔爆式，防酸消氢式，阀控密封式。
在光伏系统中一般选用固定防酸式及阀控密封式，现在很多蓄电池厂家专门为光伏系统
推出了太阳能应用铅酸蓄电池。
应用于光伏系统的蓄电池的工作条件一般有以下几个特点：
1充电率非常小；
2放电率非常小；
3充电时间受到限制，有阳光时才充电，没有就不充电；
4不能按一定的规律对蓄电池充电。
普通的铅酸蓄电池工作在这样的环境下寿命会缩
短，而太阳能用铅酸蓄电池针对这些条件进行了改进，能较好的适应这样的环境。
1.6太阳能电网系统的选型与布置
1.6.1光伏组件：
通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防
腐、防风、防雹、防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。
每片太阳能电池的输出电压远
低于实际使用所需电压，为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池串联成组件。
当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件串、并联组成太阳能
电池方阵，以获得所需要的电压和电流。
1.6.2支架系统
大型太阳能电池方阵的支架安装型式主要有固定式和跟踪式两种：
固定式系统结构简
单，安装调试和管理维护都很方便。
跟踪式系统不仅需要配置自动跟踪机构，系统投资成本
增加，而且安装调试和管理维护相对复杂，但跟踪系统可以增加发电量，选择时需要综合考
虑。
支架安装型式的选择需要根据当地的气候条件、组件尺寸、安装成本、维修成本、发电量和上网电价等因素综合确定。
本系统全部采用固定支架安装在屋顶。
1.6.3逆变器
太阳能电池的输出为直流电能，需转换为交流电能后才能对交流负载供电。
逆变器就是
将太阳电池方阵输出的直流电能转换成交流电能的电力设备。
因逆变器采用了电力电子技术，与发电机相比，无转动部件，所以又称为静态变换器。
集中型逆变方案接入的太阳电池支路数较多，适用于：
光伏方阵由同一规格、型号的太阳电池组成；各太阳电池的安装倾角、方位角，及受光情况均一致；控制室内有足够空间安装集中型逆变器等应用场合。
单台支路型逆变方案接入的太阳组件支路较少，通常为
1〜3条，适用于：
组件方阵由
两种以上型号、规格的组件组成；组件的受光情况略有差异
（如部分太阳电池可能受到阴影
遮敝）；控制室面积有限、无法安装集中型逆变器等应用场合。
1.7对生态环境及水土的影响
太阳能光伏发电运行过程中产生噪声声源的只有变压器，
本工程变压器容量小、电压低,
运行中产生的噪音较小；同时变压器布置在室内，室外噪音水平远低于国家标准。
逆变器是
由电子元器件组成，其运行中的噪声也可以忽略。
光伏发电是一种清洁的能源，既不直接消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产
Kenet
生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境,是一种绿色可再生能源。
2项目设计
项目内容
1.Thesolarpanelswillbemountedontheroof.Iwouldlikenorthexposure.Roofiscementtile.
LiveinFloridaandBahamas.Yearroundsunshine.
2.HavestandardapplianceslikeWasher,Dryer,Oven,Microwave,Refrigerator,Freezer，5
ACunitswithatotalofapprox.12toncapacity,poolheaterandpump.Chandeliersthroughout
thehouse.
Iwillneeddrawingsforpermitapproval.Voltage110USElectricandinBahamasalso.
SN.
Appliances
Power
WokingTimeperday
1
Washer
2kw
1hr
2
Dryer
2kw
2hr
3
Oven
3kw
1hr
4
Microwave
4kw
2hr
5
Refrigerator
4kw
24hr
6
Freezer
3kw
24hr
7
poolheater
5kw
5hr
8
pump
3.8hw
3hr
9
Chandeliers
1kw
8hr
10
Television
4.2kw
8hr
11
Computer
2kw
12hr
Example
Treadmill
2kw
2hours
3.Area:
4800sequremeter
2.1本项目为非并网的独立光伏电站，采取蓄电池贮能。
2.2电站的发电系统将由太阳能电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流一交流逆变器、
交流配电柜和备用电源系统（包括柴油发电机组和整流充电柜）等组成。
具体选型由业主设
计确定。
2.3离网光伏电站以太阳能电池发电为主，配备柴油发电机组作为备用电源，以便在必要
时通整流充电柜为蓄电池组充电，也可以在光伏发电系统出现故障时直接通过交流配电柜向
输电线路供电。
逆变器和柴油发电机组不能同时向输电线路送电，由交流配电柜的互锁功能
来保证供电的唯一性
kenh
太阳能光伏发电系统一般由太阳能电池方阵、蓄电池组、太阳能控制器、直流一交流逆
变器、交流配电设备等组成。
2.3.1太阳能电池方阵
太阳能电池方阵是由若干太阳能电池板串联或并联而成。
我公司主要生产是单晶硅和多晶硅
太阳能电池组件，单晶硅最大功率可以达到240w，多晶硅最大功率可以达到280w。
以单晶
硅为例：
选择单晶硅太阳能电池组件，
----型号为JLS96M240W,
----峰值功率为240W，
----峰值电压为48V，
----太阳能电池组件尺寸1575*1082*50。
则需要的太阳能电池组件数量为，若按最大功率计算，如下：
291kW.H-0.95-0.97-0.99-6=53.16KW
53.16KW-240W=221.5块，取222块
按太阳能电池组件估算本屋顶太阳能发电所占的面积约为
2
1575mmX1082mmX222=378・32m
所以本项目所给的4800平方米的面积完全够用。
其中：
----0.95为逆变器的转换效率
----0.97为控制器的效率
----0.99为整个系统的效率
----6为当地的年平均日照时间
2.3.2蓄电池组
蓄电池来做储能装置，户用太阳能发电系统用蓄电池容量的设计应能够满足两方面的需要：
A）用电负载每天消耗的电能需求如要满足下例项目的用电要求，蓄电池容量应为：
此用户最大每日用电量为291kW.H,日平均用电量约为220kW.H，则蓄电池的容量应
为220kW.H-48V-80%=5730AH,其中48V为蓄电池的电压，80%是蓄电池的放电深度。
若
kenh
选用12v的蓄电池，容量为230A.H,需要将4个蓄电池串联为一组，才能达到系统电压48V的要求，则整个系统需要蓄电池组的数量为5730AH十230AH=24.9，取25,即需要25组。
考虑每个月有3天的阴雨天，为了满足这三天的持续供电，则还要增加蓄电池的容量,
即还要增加25X3=75组蓄电池。
2.3.3太阳能控制器
太阳能控制器用于实现整套系统的充、放电等全自动控制，当蓄电池电量充足时切断太
阳能电池大电流充电，改为涓流充电，当蓄电池电量不足时报警并切断输出。
确保蓄电池组
不被过充电和过放电而损坏。
控制器的选择：
按太阳能电池组件输出总功率选配控制器的型号规格及数量
太阳能电池组件输出总功率为：
53.16KW,
因此选配的控制器的型号规格如下：
----型号：
SD48200,
----额定电流为：
200A,
----最大光伏组件功率：
9.6KWp,
----光伏阵列输入控制路数：
6,
----每路光伏阵列最大电流：
34A,
一防护等级：
IP20,
----尺寸（深X宽X高）（mm）：
600X600X1200。
数量为53.16KW十9.6KWp=5.5，取6,即选用的控制的数量为6个。
2.3.4逆变器
直流一交流逆变是将直流电转换为交流电的设备，由于太阳电池阵和蓄电池组产生的是
直流电，当用电设备是交流负载时，逆变器是不可缺少的。
当直流输入电压在标定范围内，输出负载在额定功率范围内，逆变部分能够在220V或110V正常工作，当负载功率超过额
定功率或输出端短路，自动保护电路工作，切断交流输出，以保证逆变器不受损坏。
按此项目要求输出的交流电压110V和输出功率36KW考虑
选择逆变器型号规格为：
----型号：
SK3000-212
kenh
----输出功率：
3000W----输出电压:
110VAC+-3%----频率:
60HZ+/-0.05%
数量确定：
36KW-3000W=12个
最后将由逆变器输出的交流电配送到住户的配电系统。
3投资价格估算按以上设计选型结果，对本系统的主要设备进行价格概算，见下表:
主要设备选型列表：
主要设备清单
序号
设备名称
型号规格
单件容量
数量
单位
设备总容量
1
:
太阳能电池组件
JLS96M240W
240
222
Wp
53280
2
离网逆变器
SK3000-212
3000
12
Wp
36000
3
控制器
SD48200
9.6
6
KWp
57.6
4
蓄电池
230
75
AH
17250
主要设备价格概算表
序号
设备名称
设备总容量
单位
单价
单位
总价/元
备注
1
太阳能电池组件
53280
W
15
元
/W
¥799,200.00
2
离网逆变器
36000
W
2.2
元
/W
¥79,200.00
3
控制器
57600
W
2.1
元
/W
¥120,960.00
4
蓄电池
17250
AH
6
元
/AH
¥103,500.00
合计
¥1,102,860.00
4施工安装
如安装在坡屋顶，还
我公司会根据客户的实际现场的情况来确定具体的施工安装方案,是平屋顶上。
具体施工案例见案例图片。
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