家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課　　題：民用光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)原理設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間：＿＿＿＿＿＿＿＿＿</p><p>　　班　　級：13級電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 </p><p>　　民用光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)原理設(shè)計(jì)</p><

2、p><b>　　摘 要</b></p><p>　　將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)稱為光伏發(fā)電技術(shù)。是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制，因?yàn)殛柟馄照沾蟮?；光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污

3、染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。本次設(shè)計(jì)是家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是指利用光伏發(fā)電技術(shù)，在家庭的屋頂或墻壁等場地建立發(fā)電系統(tǒng)，多余電量可以送入當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)中的發(fā)電方式。此次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了對光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)，容量設(shè)計(jì)主要對光伏組件和

4、蓄電池的容量進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，確定光伏組件和蓄電池的數(shù)量，發(fā)電系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)時(shí)對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏組件型號、安裝方式及配套設(shè)備與設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是為家用式光伏發(fā)電系統(tǒng)，具有節(jié)能，無污染運(yùn)用方便等特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：光生伏特效應(yīng) 太陽能電池板 逆變器</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢

5、業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近了尾聲，這也意味著我的大學(xué)生活就要結(jié)束了，學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，有一種如釋重負(fù)的感覺，感慨良多。</p><p>　　首先，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師朱山川老師。做設(shè)計(jì)的過程是艱辛的，但是在我的努力之下還是完成了。在這個(gè)過程中朱老師給了我很大的幫助，沒有他的盡心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求，我也不會順利完成這次設(shè)計(jì)。每次遇到難題，我最先做的就是向朱老師尋求幫助，

6、而朱老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。朱老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，都給予了我悉心的指導(dǎo)。這一個(gè)星期以來，朱老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向朱老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。</p><p>　　其次，還要感謝這三年來教我知識的每位老師們，畢業(yè)論文能夠順利完成，你們也都有很大的功勞。</p><p>

7、　　最后，我要向系部領(lǐng)導(dǎo)以及院部領(lǐng)導(dǎo)對我們的悉心領(lǐng)導(dǎo)，使我們在朝往正確的前進(jìn)，以及給我們創(chuàng)造如此豐富多彩的校園生活。使我們度過了有意義的大學(xué)三年。再次，我由衷的表示感謝。謝謝你們。還有就是要向這三年大學(xué)生活期間所有幫助過我的同學(xué)們以及各位朋友們說一聲謝謝。</p><p>　　寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新、生活的開始。希望大家在將來的生活中繼續(xù)追逐最初的夢想，永不放棄。<

8、;/p><p><b>　　作者：曾凡兵</b></p><p>　　2014年11月5 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1 光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢1</p><p>　　1

9、.2 光伏發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用2</p><p>　　第二章 任務(wù)分析4</p><p>　　第三章 家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2 容量設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2 配置選型10</p><p>　　3

10、.4 安裝方式設(shè)安計(jì)11</p><p>　　第四章 總結(jié)和展望16</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖3-1 家用光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　圖3-2 家庭式太陽能光伏發(fā)

11、電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-3 光伏組件的安裝軸側(cè)示意圖 </p><p>　　圖3-4 支架安裝示意圖 </p><p>　　圖3-5 組件正面擺列圖 </p><p>　　圖3-6 光伏組件板正反面示意圖 </p><p>　　圖3-7 接線盒圖</p><p&

12、gt;<b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢</b></p><p>　　太陽能光伏發(fā)電的過程沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件也不消耗燃料，并且不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì)，具有無噪聲、無污染的特點(diǎn)；太陽能資源沒有地域限制，分布廣泛且取之不盡，用之不竭。因此，與其它新型發(fā)電技術(shù)(風(fēng)力發(fā)電與生物質(zhì)能發(fā)電等)相比，

13、太陽能光伏發(fā)電是一種具可持續(xù)發(fā)展理想特征（最豐富的資源和最潔凈的發(fā)電過程）的可再生能源發(fā)電技術(shù)，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。</p><p>　　1、太陽能資源取之不盡，用之不竭，照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。而且太陽能在地球上分布廣泛，只要有光照的地方就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng)，不受地域、海拔等因素的限制。</p><p>　　2、太陽能資源隨處可得，可就近供電。不必長距

14、離輸送，避免了長距離輸電線路所造成的電能損失，同時(shí)也節(jié)省了輸電成本。這同時(shí)也為家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)在輸電不便的西部大規(guī)模使用提供了條件。</p><p>　　3、太陽能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程簡單，是直接從光子到電子的轉(zhuǎn)換，沒有中間過程（如熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能等）和機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不存在機(jī)械磨損。根據(jù)熱力學(xué)分析，光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率，可達(dá)80以上，技術(shù)開發(fā)潛力巨大。</p><

15、p>　　4、太陽能光伏發(fā)電本身不使用燃料，不排放包括溫室氣體和其他廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境友好，不會遭受能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊，是真正綠色環(huán)保的新型可再生能源。</p><p>　　5、太陽能光伏發(fā)電過程不需要冷卻水，可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上。光伏發(fā)電還可以很方便地與建筑物結(jié)合，構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，不需要單獨(dú)占地，可節(jié)省寶貴的土地資源。</p>

16、<p>　　6、太陽能光伏發(fā)電無機(jī)械傳動(dòng)部件，操作、維護(hù)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電，加之自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛采用，基本上可實(shí)現(xiàn)無人值守，維護(hù)成本低。</p><p>　　7、太陽能光伏發(fā)電工作性能穩(wěn)定可靠，使用壽命（30年以上）。晶體硅太陽能電池壽命可達(dá)20~35年。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，只要設(shè)計(jì)合理、造型適當(dāng)，蓄電池的壽命也可長達(dá)10~15年。</p>

17、<p>　　8、太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，而用根據(jù)用電負(fù)荷容量可大可小，方便靈活，極易組合、擴(kuò)容。</p><p>　　1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用</p><p>　　家用并網(wǎng)系統(tǒng)：這是發(fā)達(dá)地區(qū)最流行的家庭和企業(yè)級太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用類型。允許將光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電能輸送至電網(wǎng)，賣給公用機(jī)構(gòu)。當(dāng)沒有太陽時(shí)，再從電網(wǎng)輸出電力

18、。逆變器用來將光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電（DC）轉(zhuǎn)換為運(yùn)行一般電氣設(shè)備所需的交流電（AC）。</p><p>　　并網(wǎng)發(fā)電廠：在一個(gè)廠區(qū)位置上，這些也并入電網(wǎng)的系統(tǒng)產(chǎn)生大量光伏電能，其容量從幾百千瓦到幾兆瓦。其中一些電廠位于機(jī)場或火車站等大型工業(yè)建筑內(nèi)，這類電廠利用已有的可用空間，補(bǔ)償了高耗能用戶所需的部分電能。</p><p>　　農(nóng)村電氣化離網(wǎng)系統(tǒng)：在不通電的地方，光伏系統(tǒng)通過充電控制器連接

19、到電池?？梢允褂靡粋€(gè)逆變器提供交流電源，供普通電器使用。典型的離網(wǎng)應(yīng)用是為偏遠(yuǎn)地區(qū)（如山區(qū)房屋和發(fā)展中國家的地區(qū)）供電。農(nóng)村電氣化是指如下兩類</p><p>　　所以本次設(shè)計(jì)是家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是指利用光伏發(fā)電技術(shù)，在家庭的屋頂或墻壁等場地建立發(fā)電系統(tǒng)，不以大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送電力為目的，所產(chǎn)生的電力除用戶自用和就近利用外，多余電量可以送入當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)中的發(fā)電方式。</p&g

20、t;<p>　　在國外，目前，西班牙的電網(wǎng)調(diào)度尚不具備遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制大規(guī)模光伏發(fā)電的能力，原因是輸電運(yùn)營商僅要求1萬千瓦以上的光伏發(fā)電項(xiàng)目安裝遙測裝置，而西班牙還沒有如此大規(guī)模的光伏項(xiàng)目。隨著兆瓦級項(xiàng)目的增應(yīng)用：可滿足一個(gè)家庭基本用電需求的小型家用太陽能系統(tǒng)；或可為幾個(gè)家庭提供足夠電能、稍大些的小型太陽能電網(wǎng)。</p><p>　　混合系統(tǒng)：太陽能系統(tǒng)可與其它種類的能源（例如生物質(zhì)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電或

21、柴油發(fā)電）組合在一起，以確保持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)電力?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)可以是并網(wǎng)的、獨(dú)立的或求，如升級改造接入點(diǎn)的上級變壓器，重新配置饋線的電壓條件和控制設(shè)備等。德國的研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為，要滿足德國的光伏發(fā)展目標(biāo)，需要額外新建19.5萬至38萬千米高壓和中壓配網(wǎng)線路，相應(yīng)的投資為130億歐元~270億歐元。 全社會分?jǐn)偡植际焦夥l(fā)電接入引起的電網(wǎng)改造成本。國外政府通由電網(wǎng)提供后備支持。</p><p>　　離網(wǎng)工業(yè)應(yīng)用：在電信領(lǐng)域

22、，經(jīng)常需要把太陽能發(fā)電用于遠(yuǎn)程應(yīng)用，尤其是在需要將偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)與國內(nèi)其它地區(qū)連接起來的場合。由光伏或混合動(dòng)力系統(tǒng)供電的移動(dòng)電話中繼站應(yīng)用，也有很大潛力。其它應(yīng)用還包括：交通信號燈、海航支持系統(tǒng)、保安電話、遠(yuǎn)程照明、公路標(biāo)志和廢水處理廠等。因?yàn)樗鼈兡転槟切╇娏魉筒坏降牡貐^(qū)提供動(dòng)力，從而避免了鋪設(shè)線網(wǎng)的高成本，所以，目前這些應(yīng)用具有成本優(yōu)勢。多，這些項(xiàng)目缺乏遙測設(shè)備將對電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生顯著影響。 分布式電源的大規(guī)模發(fā)展，需要投入大量資金升級電

23、網(wǎng)。目前，德國已經(jīng)開始采取一些間接措施來滿足分布式電源接入配電網(wǎng)的要過征收電價(jià)附加，來支持必要的電網(wǎng)改造和分布式電源的接入。國光伏企業(yè)進(jìn)口的光伏電池產(chǎn)品啟動(dòng)反補(bǔ)貼調(diào)查。在此情況下，光伏行業(yè)將目光轉(zhuǎn)向國內(nèi)市場。</p><p>　　在我國分布式光伏發(fā)電近3年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。從2009年開始實(shí)施特許權(quán)招標(biāo)，推動(dòng)地面大型光伏電站建設(shè)。同年，開始了“金太陽”工程和光電建筑示范項(xiàng)目，給予分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)補(bǔ)貼，并按照投資規(guī)

24、模的大小，確定補(bǔ)貼額度。截至2011年年底，國家已公布的光電建筑示范項(xiàng)目規(guī)模約為30萬千瓦；“金太陽”工程已公布的規(guī)模約為117萬千瓦。在家庭的屋頂或墻壁等場地建立發(fā)電系統(tǒng)，不以大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送電力為目的，所產(chǎn)生的電力除用戶自用和就近利用外，多余電量可以送入當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)中的發(fā)電方式。這就大大減輕了我國火力發(fā)電的負(fù)擔(dān)，而且綠色環(huán)保，無污染。家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是指利用光伏發(fā)電技術(shù)。</p><p><b&g

25、t;　　第二章 任務(wù)分析</b></p><p>　　我國輻源遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。大體上，我國約有2/3以上的地區(qū)太陽能資源較好，特別是青藏高原、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古一帶，這些地區(qū)利用太陽能的條件尤其有利。根據(jù)各地接受太陽總輻射的多少，可將全國劃分為四類地區(qū)。如下表，</p><p>　　表2-1 全國各地太陽能總輻射量與年平均日照當(dāng)量</p><

26、p>　　表2-2 我國主要城市的輻射參數(shù)表</p><p>　　在設(shè)計(jì)計(jì)算中，需要的基本數(shù)據(jù)主要有：現(xiàn)場的地理位置，包括地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度和海拔等；安裝地點(diǎn)的氣象資料，包括逐月的太陽能總輻射量、直接輻射量及散輻射量，年平均氣溫和最高、最低氣溫，最長連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風(fēng)速及冰雹、降雪等特殊氣象情況。氣象資料一般無法做出長期預(yù)測，只能以過去10年到20年的平均值作為依據(jù)。由上表可知，從我國太陽能資源分布情況來看，

27、合肥位于三類地區(qū)，為中國太陽能資源中等類型地區(qū)，日輻射量3.3-4.1KW·h/m2.合肥緯度為31.850，則最佳傾角為40.850。本次設(shè)計(jì)家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在合肥，處于中緯度地帶，為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。年平均氣溫在15℃-16℃之間，極端最低氣溫-20．6℃，極端最高氣溫38℃以上。年平均輻射量1269.90KWh/m2，年平均降水量在900-1000毫米之間。全年氣溫變化的特點(diǎn)是季風(fēng)明顯、四季分明、氣候溫和、雨量

28、適中、春溫多變、秋高氣爽、梅雨顯著、夏雨集中，總之氣候條件優(yōu)越，氣候資源豐富。家庭居住為普通民房平頂。所以采用支架式安裝方式。家庭用電為照明用電及普通電器。</p><p>　　1.根據(jù)實(shí)際情況，可知該用戶全天用電情況，</p><p>　　表2—1 A用戶負(fù)載情況及全天用電情況表</p><p>　　2.根據(jù)該用戶實(shí)際用電情況，該用戶家用電器全部為交流負(fù)載，本次

29、設(shè)計(jì)為交流光伏發(fā)電系統(tǒng)。防雷方面，我們將太陽能電池板四周的鋁合金框架與支架連接，支架均采用等電位聯(lián)結(jié)。然后通過導(dǎo)線引用大地。這種防雷方式很適應(yīng)本設(shè)計(jì)的家庭，即平頂房。至于備用電源，不再需要。因?yàn)樵撚脩舨捎玫氖遣糠蛛娖饔秒?。另外，從氣象部門得到的資料，一般只有水平面的太陽輻射量，實(shí)際使用時(shí)必須設(shè)法換算到相應(yīng)陣列傾斜面上的輻射量。</p><p>　　國家科技部最近發(fā)布的《太陽能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》提出“

30、十二五”期間，要實(shí)現(xiàn)光伏技術(shù)的全面突破，促進(jìn)太陽能發(fā)電的規(guī)?；瘧?yīng)用，初步建立太陽能發(fā)電國家標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)產(chǎn)品檢測平臺，形成我國完整的太陽能技術(shù)研發(fā)、裝備制造、系統(tǒng)集成、工程建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)服務(wù)體系[1]</p><p>　　第三章 家庭用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>

31、　　1.根據(jù)實(shí)際情況，該用戶為平頂房，所有采用支架式安裝方式，效果如下圖。</p><p>　　圖 3-1 家用光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　圖3-2 家庭式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　系統(tǒng)配置框圖</b></p><p>　　系統(tǒng)包括：太陽能電池、控制器、逆變器、蓄電池。</p&

32、gt;<p>　　上圖中光伏組件的功能是：</p><p>　　太陽能電池：通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。</p><p>　　控制器：是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。</p><p>　　蓄電池組：目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中通常使用蓄電池實(shí)現(xiàn)儲能，常用蓄電

33、池屬于電化學(xué)電池。蓄電池在充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，放電時(shí)把儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能提供給負(fù)載使用。一般來講，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)白天把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過充電器和蓄電池把電能儲存起來，晚上再通過放電器把儲存在蓄電池里的電能放出來使用。</p><p>　　逆變器：將太陽能電池所產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電的電壓的轉(zhuǎn)換裝置。</p><p><b>　　3.2 容量設(shè)計(jì)&l

34、t;/b></p><p>　　3.2.1 光伏組件容量設(shè)計(jì)</p><p>　　由統(tǒng)計(jì)表知普通家庭家用負(fù)載總功率約為1.488KW；每日耗電量L約為1.346kW·h 。</p><p>　　太陽能電池組件板的功率[2]</p><p>　　式中，L為負(fù)載每天總耗電量；T0為平均日照峰值日照時(shí)數(shù)；η1為蓄電池充電修正系數(shù)（

35、0.80～0.90）；η2為組件損耗修正系數(shù)，通常可取0.9～0.95；η3為逆變器損耗修正系數(shù)，通?？扇?.9～0.98。</p><p>　　由日耗電量1.346kW·h，可計(jì)算出該系統(tǒng)需要太陽能電池板的總功率約為PA=0.72KW，由此可以選擇總功率為0.75KW的太陽能組件方陣，一般采用太陽能電池標(biāo)準(zhǔn)組件，通過串并聯(lián)構(gòu)成所需要功率的太陽能電池方陣。功率250W多晶太陽能電池組件，再用3塊該太因，

36、蓄電池容易損壞；容量太小，容易造成過放電，不能滿足負(fù)載用電需要。</p><p>　　3.2.2 蓄電池容量設(shè)計(jì)</p><p>　　在獨(dú)立型家庭式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是僅次于光伏組件的最重要部件，而且隨著光伏組件價(jià)格的不斷降低，蓄電池在總投資中的比例正在逐漸增加。所以，合理配置蓄電池容量十分重要：容量過大，不僅增加投資，而且會造成蓄電池充電不足，長期處于虧電狀態(tài)，加上自放電等原

37、蓄電池容量兩個(gè)文獻(xiàn)，蓄電池容量的計(jì)算可以根據(jù)用電負(fù)荷和連續(xù)陰雨天數(shù)來確定，實(shí)際計(jì)算可按式（3-4）：</p><p>　　式中，C－蓄電池容量, S－蓄電池供電支持的天數(shù)（一般取2.5～5.0d）,即連續(xù)陰雨天數(shù)，由表3-1可知，取4天； L－負(fù)載平均每天用電量,；DOD－蓄電池放電深度（一般取0.8）, ηout -從蓄電池到負(fù)荷的效率:ηout = Fo×Fi, Fo－交流配電電路效率（一般取0.9

38、5）,Fi－逆變器效率（一般取0.90～0.98）,K－蓄電池放電容量修正系數(shù)（一般取1.2）等于蓄電池Amp-hour效率的倒數(shù)。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求計(jì)算日耗電量L=1.346kW·h，再根據(jù)式(3-4)，可算出蓄電池組的容量C值為9kW·h，選擇12V的標(biāo)稱電壓鉛酸蓄電池單體，串聯(lián)成24 V電池蓄電池組；根據(jù)電池組容量安時(shí)數(shù)等于所需瓦時(shí)除以電池組電壓，得電池組的容量C′= C

39、/24 = 375Ah，所以可選擇4個(gè)12 V，200 Ah的密封免維護(hù)鉛酸蓄電池先兩兩串聯(lián)后再進(jìn)行并聯(lián)，即可接成滿足需要的蓄電池組。</p><p><b>　　3.2 配置選型</b></p><p>　　1.太陽能電池組件：選用選安徽省旭騰光伏有限公司的STP6-250單晶硅系列太陽能電池組件，該組件采用6*15，共計(jì)90塊每塊電壓為0.5V，功率為2.8W的

40、太陽能電池板串聯(lián)，電壓45V，功率塊進(jìn)行并聯(lián)。性能優(yōu)勢：高透光率的剛性玻璃，提高光的穿透性和組件的機(jī)械強(qiáng)度，組件玻璃具有自清潔能力，降低灰塵及其他影響組件發(fā)電效率的機(jī)率；對所有組件進(jìn)行功率和電流分檔，以提高系統(tǒng)整體性能和組件的壽命；防水接線盒和集成旁路二極管，以減少太陽能電池組件因表面被遮擋造成的熱斑效應(yīng)從而引起的組件損傷；通過多項(xiàng)國際認(rèn)證和測試IEC, Tuv, CE, ISO，提供五年的產(chǎn)品質(zhì)量保證和10-25年的產(chǎn)品功率保證。工作

41、參數(shù)指標(biāo)：最大功率 250W；工作電流 5.88A；工作電壓 17.2V；系統(tǒng)電壓 12V；開路電壓 21V；短路電流 6.5A；電池?cái)?shù)量 90只。如圖3-6 光伏組件板正反面示意圖。</p><p>　　2.蓄電池電池組：選用中國合肥賽能信息工程有限公司的鉛酸電池，選擇容量為200Ah的12V電池，兩兩串聯(lián)后再進(jìn)行并聯(lián)。工作參數(shù)指標(biāo)：電壓：12 V；型號：SNT12-200 ；化學(xué)類型：免維護(hù)；&#

42、160;電液量：標(biāo)準(zhǔn) L；外型尺寸：480*170*240 mm；額定容量：200Ah ；重量：59KG。由此知防反充二極管的耐壓值可 取35V。</p><p>　　3.控制器：本設(shè)計(jì)采用太陽能組件短路電流是6.5A。使用3塊太陽能電板的總共短路電流為6.5A×3=19.5A。控制器通?？刂频氖且粔K太陽能組件，而本設(shè)計(jì)中有較大功率用電器，所以考慮多路輸出。我們可選擇24 V 60A的控制器。

43、所以我們可以選用中國北京普泰日盛的功率控制器。性能優(yōu)勢：可根據(jù)不同的使用環(huán)境調(diào)整參數(shù)，最大效率的進(jìn)行光-電能量轉(zhuǎn)換；淘汰了傳統(tǒng)控制器落后的技術(shù)，采用了全新的硬件技術(shù)；采用真正的多級PWM充電模式，有效延長蓄電池壽命；具有過充、過放、過熱、電子短路、過載保護(hù)，防反接等完善的保護(hù)功能；溫度適應(yīng)范圍（-25℃--55℃），并自帶溫度補(bǔ)償程序，令控制器在充放電控制中自動(dòng)適應(yīng)當(dāng)前溫度,有效保護(hù)蓄電池。工作參數(shù)指標(biāo)：額定電壓DC12V/24V/48

44、V/220V，過充電壓14.4V、×2/24V，過放電壓11.1V、×2/24V,負(fù)載能力40A/60A/80A/100A/120A。</p><p>　　4.逆變器：在選型是要考慮為光伏發(fā)電系統(tǒng)將來的擴(kuò)容留有一定的余量，并參考下面公式：</p><p>　　逆變器的功率=阻性負(fù)載功率×（1.2～1.5）+感性負(fù)載功率×（5～7）</p>

45、<p>　　根據(jù)數(shù)據(jù),逆變器的=0×1.5+(9W×5h×0.8+70W×4h+1200W×0.5h+150W) ×6=6000W.由此我們選用中國北京普泰日盛的中等功率逆變器。型號PIC-2KM,性能優(yōu)勢：逆變器核心元器件全部為美國原裝進(jìn)口，安全、穩(wěn)定、可靠；標(biāo)準(zhǔn)工頻純正弦波輸出，適用于任何負(fù)載；抗沖擊能力強(qiáng)，150%過載可工作20s，最大程度避免客戶在使用不當(dāng)

46、的時(shí)造成設(shè)備損壞；輸入、輸出回路完全隔離，確保用戶安全使用；完善的保護(hù)功能：自動(dòng)穩(wěn)壓、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、過熱保護(hù)、直流端防反接保護(hù)等,溫度適應(yīng)范圍（-25℃--55℃）。型號PIC-1KW～5KW,工作參數(shù)指標(biāo)：額定功率：1KW～5KW；輸入電壓：DC12V/24V/48V；輸出電壓：AC220V/110V；輸出頻率：50HZ±0.05Hz；逆變效率：90%。</p><p>　　

47、5.電表的選型 ：每個(gè)電表都有他能承受的電流。所以電表的選型要先把功率換成電流值。本次設(shè)計(jì)家庭的電流=總功率÷系統(tǒng)電壓=720W÷21V=34.29A。所以選用上海大華測控設(shè)備廠DDS879單相電表40A.該電表單相電子式電能表采用專用集成電路，外圍元件少，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，功耗低，壽命長等特點(diǎn)，可用于計(jì)量額定頻率為50Hz的單相交流有功電能。選用兩個(gè)，一個(gè)用來記錄系統(tǒng)發(fā)電容量的；另一個(gè)用來記錄從電網(wǎng)用電量。&

48、lt;/p><p>　　3.4 安裝方式設(shè)安計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)地點(diǎn)選定的是合肥，由表2-2 我國主要城市的輻射參數(shù)表2-2可知，合肥地區(qū)位于北緯為31.850，傾斜角=緯度+90.所以太陽能電池組件最佳傾角為41o，；比較理想的安裝位置是將太陽能電池板直接安裝在屋頂上，依據(jù)屋頂?shù)膬A角合理安排，依托不銹鋼支架安裝太陽能電池板。[3]</p><p>　　一般

49、情況下，我們在計(jì)算發(fā)電量時(shí)，是在方陣面完全沒有陰影的前提下得到的。因此，如果太陽電池不能被日光直接照到時(shí)，那么只有散射光用來發(fā)電，此時(shí)的發(fā)電量比無陰影的要減少約10％～20％。通常，在電池組件周圍有建筑物及山峰等物體時(shí)，太陽出來后，建筑物及山的圍會存在陰影，因此在選擇鋪設(shè)太陽能組件的地方時(shí)應(yīng)盡量避開陰影。</p><p>　　光伏陣列的方位角是陣列的垂直與正南方向的夾角（向東偏設(shè)定為負(fù)角度，向西偏設(shè)定為正角度。由

50、資料可知，合肥一天中復(fù)核的峰值時(shí)刻是12點(diǎn)，經(jīng)度1170.所以由下列公式可以計(jì)算出方位角。</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　所以光伏陣列以南為基準(zhǔn)，向西偏10 。</p><p>　　安裝過程中，首先要先固定支架，支架的角度及固定見

51、圖3-4支架安裝示意圖。由計(jì)算已經(jīng)知道了合肥的方位角為向西偏轉(zhuǎn)10。然后把組件擺設(shè)在支架上，如圖3-5組件正面擺列圖及圖3-3光伏組件的安裝軸側(cè)示意圖。安裝完畢后即可進(jìn)行布線。</p><p>　　圖3-3 光伏組件的安裝軸側(cè)示意圖</p><p>　　圖3-4 支架安裝示意圖</p><p>　　圖3-5 組件正面擺列</p><p>

52、;　　圖3-6 光伏組件板正反面示意圖</p><p>　　圖3-7 接線盒圖</p><p><b>　　第四章 總結(jié)和展望</b></p><p>　　家庭式分布式光伏發(fā)電具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：充分利用太陽能資源，無需開采、運(yùn)輸；太陽能屬于清潔能源，利用太陽能發(fā)電在減少燃煤的同時(shí)，減少碳粉塵、二氧化碳、二氧化硫等污染物排放。使用家庭分布式光伏發(fā)

53、電時(shí)電壓穩(wěn)定，在自足供電享受國家補(bǔ)貼的同時(shí)，還能夠賣給國家電網(wǎng)。</p><p>　　年發(fā)電量=當(dāng)?shù)啬贻椛淇偭浚↘W·h/㎡)×光伏方陣面積（㎡)×電池組件轉(zhuǎn)換效率×修正系數(shù)。其中光伏組件轉(zhuǎn)換效率為單晶14%。修正系數(shù)K=0.8×0.82×0.95×0.85×0.9=0.48。根據(jù)以上設(shè)計(jì)與計(jì)算結(jié)果可知；當(dāng)?shù)啬贻椛淇偭繛?348.37

54、KW·h/㎡，光伏方陣面積=1.650×0.992×3㎡=4.9㎡，則年發(fā)電量P=1348.37×4.9×14%×0.48=443.99KW·h</p><p>　　去年7月，國務(wù)院出臺了《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展若干意見》，支持和鼓勵(lì)企業(yè)、機(jī)構(gòu)、社區(qū)和家庭安裝這一新能源，并且對分布式光伏發(fā)電實(shí)行電量補(bǔ)貼政策。目前合肥上網(wǎng)電價(jià)是0.3599元/

55、度，國家補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)是0.359元/度，按這樣計(jì)算，家庭發(fā)電賣給供電企業(yè)，電價(jià)是0.7189元/度，比正常的電價(jià)0.5653/度，高出了0.1536元/度。</p><p>　　國家財(cái)政補(bǔ)貼0.45元/度+ 市級補(bǔ)貼0.25元，其中家庭式光伏電站用戶還可獲得每瓦3元的一次性投資補(bǔ)貼。合肥市補(bǔ)貼政策：0.45元＋0.25元=0.7元.本系統(tǒng)選用750W電池組件。所以可以獲得一次性補(bǔ)貼750×3=22

56、50元。</p><p>　　年補(bǔ)貼金額=443.99×0.7=310.793元</p><p>　　其中自家一年可用電1.346×365=491.29 KW·h，故每年還需要向國家電網(wǎng)用電所需費(fèi)用（491.29－443.99）×0.3599=17元；每年獲得補(bǔ)貼 310.793－17=307.793元。每年節(jié)省省下來的電費(fèi)491.29

57、15;0.3599=176.81元。所以每年獲利307.793+176.81=484.6元。</p><p>　　根據(jù)采購預(yù)期估算，本家庭分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)需要15000元。計(jì)算可知，（30000－2250）÷484.6=15年。系統(tǒng)的總壽命是25年，剩下的是就是自己的電了，可以免費(fèi)使用電了。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

58、<p>　　[1]楊德仁，汪雷．第十屆中國太陽能光伏會議論文集迎接光伏發(fā)電新時(shí)代[D] ．浙江：浙江大學(xué)出版社，2008-9-[1]1．</p><p>　　[2]廖東進(jìn),黃健華.光伏發(fā)電系統(tǒng)集成與設(shè)計(jì).北京在:化學(xué)工業(yè)出版社,2013 -8-1. </p><p>　　[3] 劉樹民，宏偉．太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工[D] ．北京：科學(xué)出版社，2006-4-1．<