周文飞朱俊独立光伏发电站系统设计方案.docx
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周文飞朱俊独立光伏发电站系统设计方案
江西工业工程职业学校
实
训
报
告
课程名称：
太阳能离网发电系统设计
学号：
20101164
姓名：
周文飞朱俊
指导老师：
任超陈立
太阳能离网发电系统设计
一、工程概述
1、工程名称
离网系统
2、地理位置
萍乡市为江西省所辖的十一个地级市之一，位于江西省西部，湘赣两省边界。
东与本省宜春、南与吉安相毗邻，西与湖南醴陵、北与湖南浏阳接壤。
紧靠长株潭，对接长珠闽，是江西对外开放的西大门。
地处东经113°35′~114°17′，北纬27°20′~28°0′之间。
萍乡地处亚热带季风气候区，属亚热带季风性湿润气候类型。
全年光照充足，雨量充沛，四季分明。
极端最高气温达41.0℃，极端最低气温为—9.3℃，年平均气温为17.3℃。
全年平均降水量为1603毫米，日照数约1600小时，无霜期270天。
3、气象资料
萍乡的气象资料
项目
月份
空气温度
相对湿度
每日太阳辐射
风速
地面温度
℃
%
KWh/m2/Day
m/s
℃
一月
13
76.40%
2.73
3.8
1
二月
18
72.10%
3.62
4.2
2.5
三月
20
66.10%
4.5
4.7
7.3
四月
25
52.70%
5.51
4.7
15.7
五月
26
44.50%
6.39
4.8
21.9
六月
28
41.70%
7.35
5.3
26.9
七月
30
44.00%
7.04
5.8
29.1
八月
43.8
43.70%
6.56
5.6
28.1
九月
35
45.80%
5.64
4.6
23.1
十月
20
54.30%
4.05
4
16
十一月
11
64.40%
2.94
3.6
8.7
十二月
9
74.00%
2.38
3.7
2.9
年平均
17.3
56.6%
4.89
4.6
15.3
二、方案设计
（一）用户负载信息
用电器
额定功率（W）
数量
用电时数（h）
用电量（KWh）
SavingLamp
20
3
6
0.36
SavingLamp
20
4
3
0.24
SavingLamp
11
1
1
0.011
TV21”
65
1
4
0.26
Satellite
30
1
4
0.12
Refrigerator
120
1
1.5
PersonalComputer
350
1
2
0.7
合计
3.191
冰箱的耗能根据冰箱的使用模式和开关冰箱门的频率有关，目前普通冰箱的日耗电大约1度左右，这里选取耗电为1.5度。
（二）系统方案设计
根据用户要求，本方案为光伏离网系统
本系统是一个离网系统，其原理如下图所示：
1、蓄电池组的设计
在系统中储能主要靠铅酸蓄电池，蓄电池的容量利用下下面公式计算：
其中：
C：
蓄电池容量[kWh]
D：
最长无日照间用电时[h]
F：
蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）
Po：
平均负荷容量[kW]
L：
蓄电池的维修保养率（通常取0.8）
U：
蓄电池的放电深度（通常取0.5）
Ka：
包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7，如逆变器效率高可取0.8）
所以此处的蓄电池的容量应该为：
C=3.191×3×1.05/（0.7×0.5×0.8）=35.9KWh
由于系统设计的参考连续阴雨天数为2天，所以蓄电池放点深度选择为0.5。
根据伊朗的电力情况，户用电压为220V，蓄电池电压选择为24V，蓄电池组由12V的蓄电池串并而成，所以每串需要2块蓄电池串起来达到24V。
选用10块单体为12V150Ah的蓄电池，总共5串进行并联，蓄电池总容量为1500Ah，即36KWh。
电池型号选择双登的6-GFM-150。
2、太阳能电池板方阵的设计
2.1电池板倾角的计算
为了保证系统有足够高的效率，电池板必须按一定的倾角安装。
因此有必要先计算不同倾角对效率的影响，这个影响可以用在太阳能电池板面上的日平均辐照强度来量化，辐照强度越大则电池板的效率越高。
下表是在不同倾角时斜面上的辐照强度的逐月变化对照表：
逐月辐照强度随倾角变化规律
角度
月份
平均日辐照强度（KWh/m2/Day）
28°
30°
32°
35°
37°
38°
40°
一月
3.51
3.56
3.61
3.68
3.72
3.74
3.78
二月
4.32
4.36
4.40
4.44
4.47
4.48
4.50
三月
4.64
4.65
4.66
4.66
4.65
4.65
4.64
四月
5.61
5.59
5.56
5.51
5.47
5.45
5.40
五月
6.15
6.09
6.03
5.93
5.85
5.81
5.73
六月
7.03
6.94
6.85
6.70
6.59
6.54
6.42
七月
7.02
6.94
6.86
6.72
6.62
6.57
6.46
八月
6.97
6.93
6.88
6.79
6.73
6.69
6.61
九月
6.46
6.47
6.47
6.46
6.44
6.43
6.41
十月
5.44
5.49
5.53
5.58
5.61
5.62
5.64
十一月
4.19
4.25
4.31
4.39
4.44
4.46
4.50
十二月
3.37
3.42
3.48
3.55
3.60
3.62
3.66
年平均
5.40
5.40
5.39
5.37
5.35
5.34
5.32
本系统设计为离网系统，为了保证用户的用电，必须保证用户的基本用电，特别是在12月份和1月份的时候，平均日辐照强度很低，所以应特别注意保证在这两个月的发电量满足用户的用电需求。
通过上表比较，最终支架最佳倾角设计为37°。
2.2电池板方阵容量的计算
总共需要的电池板方阵功率计算公式为：
P=W1*F/（Tm*η2*η3*L*Ka）
W1:
负载的消耗功率
F：
蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）
Tm：
峰值日照时数，其值与辐照强度的值基本相同，这里取3.6h
η2：
方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数，通常可取0.9~0.95
η3：
方阵组合损失和对最大功率点偏离以及控制器效率的修正系数，通常可取0.9~0.95
Ka：
包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7，如逆变器效率高可取0.8）
所以电池板方阵功率为：
P=3.191×1.05/（3.6×0.95×0.95×0.8×0.8）=1.611KW
考虑连续阴雨天后系统能在较短时间内让蓄电池再次充满，可以适当考虑放大方阵容量，但是在上面的计算中我们是以辐照最低月为准，在其他月份的发电量都有很大余量，所以针对方阵容量进行略微放大即可。
2.3电池板的选型
本方案选用230W的单晶硅电池板，则总共需要8块，总功率为1.84KW。
所选电池板的基本技术参数如下所示:
太阳电池种类
单晶硅
太阳电池生产厂家
兆阳光伏
太阳电池组件生产厂家
兆阳光伏
太阳电池组件型号
SR-M660230
指标
单位
数据
峰值功率
Wp
230
开路电压（Voc）
V
37.23
短路电流（Isc）
A
8.18
工作电压（Vmppt）
V
30.48
工作电流（Imppt）
A
7.55
尺寸
mm
1630×992×48
2.4电池板阵列的布置
系统的额定电压为24V，所以电池板阵列输出电压不能太大，根据电压的限制，这里电池板直接并联接入控制器。
电池板采用支架结构是电池板成37°倾角，电池板采取竖立放置，8块电池板按两排进行布置。
前后排之间间隔为2.5m。
3控制器的设计
控制器选择南京冠亚的GS-80PCD6-V，其主要参数如下：
型号
GS-80PCD6-V
额定电压（VDC）（V）
24
负载最大电流（A）
80
充电最大电流（A）
80
充电路数
6
最大开路电压（VDC）
50
过充（VDC）
保护
28.8（可设定）
恢复
26.4（可设定）
过放（VDC）
断开
21.6（可设定）
恢复
26.4（可设定）
负载过压
断开
35.0（可设定）
恢复
33.0（可设定）
空载电流（mA）
300
显示方式
数码显示
电压降落
太阳能电池与蓄电池之间（V）
0.7
蓄电池与负载之间（V）
0.03
机械尺寸
深×宽×高（mm）
380×450×650
使用环境（℃）
-20℃～+50℃
海拔高度
≤5500
控制器的输入只有6路，使用三通连接器使两块组件并联后接入控制器。
（8/2=4就有4路输入）
5逆变器的设计
由于当地的用电电压为220V，所以选择输出电压为220V的离网逆变器，经过用户用电器统计可知，用户的最大功率约为716W，考虑到用户负载中有感性负载，在启动过程时有较大的冲击电流，同时考虑系统的临时增加负载的情况，所以逆变器功率应相对选择较大的。
选取24V1.5KW的逆变器，
逆变器选择南京冠亚的GN-1.5KCSP-R，其具体技术参数见下表
：
型号
GN-1.5KCSP-R
额定容量（KVA）
1.5
直流输入
额定输入电压（VDC）
24V
欠压点（VDC）
21.6
欠压恢复点（VDC）
25.2
过压点（VDC）
35
市电输入
电压允许范围（VAC）
220±15%
输入频率（Hz）
50
切换方式（可选项）
00、11、12、21
交流输出
额定电压（VAC）
220
额定频率（Hz）
50
输出波形
正弦波
过载能力
120% 1分钟
电压稳定精度（AC）
220±3%
频率稳定精度
50±0.04
波形失真率（THD）
≤3%（线性负载）
动态响应（0～100%）
5%
功率因数（PF）
0.8
逆变效率
≥85%
峰值系数（CF）
3:
01
环境
绝缘强度
1200VAC1分钟
噪音（dB、1米）
≤50dB
使用环境温度（℃）
-10℃～+50℃
储存环境温度（℃）
-20℃～+70℃
使用海拔（m）
≤5000
显示方式
表头或指示灯
连续运行时间
可连续运行
尺寸（深X宽X高）
500×483×267
设备清单一览表
名称
生产厂商
型号
单位
数量
单价
合价
系统设计
--
项
1
350元
350元
组件
230Wp晶硅
块
8
1000元
8000元
光伏控制器
GS-80PCD6-V
台
1
3200元
3200元
蓄电池
6-GFM-150
个
10
750元
7500元
离网逆变器
GN-1.5KCSP-R
台
1
13000元
13000元
三通连接器
套
2
125元
250元
组件支架
--
套
1.84KWp
260元
260元
监控软件
--
套
1
250元
250元
环境监测仪
--
套
1
100元
100元
光伏电缆
--
米
若干
200元
200元
电缆桥架
--
米
若干
100元
100元
费用总计
售后服务
0
利润（设备总价的18%，包括税收）
0
合计总价
66420元
心得
在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅.
在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做光伏的实验,你要清楚光伏的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛.
通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.
周文飞朱俊
2012-5-18
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