家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計

1、第28卷第1期2011年1月機電工程JournalofMechanical＆ElectricalEngineeringVol28No1Jan2011收稿日期:2010－07－23作者簡介:曹瑩(1972－)，女，江蘇南通人，主要從事太陽能、新能源方面的研究Email:cy@ntteceducn家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計曹瑩(南通紡織職業(yè)技術(shù)學院機電工程系，江蘇南通226007)摘要:太陽能是最普遍的自然資源，也是取之不盡的可再生能源。為

2、解決邊遠的農(nóng)牧地區(qū)、偏僻的山區(qū)、孤立的島嶼等地方人們?nèi)粘Ｉ睢⑸a(chǎn)用電的需要，改善人們的生活水平，進行了家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計。根據(jù)當?shù)氐臍庀?、環(huán)境狀況及具體用電情況，給出了系統(tǒng)的設計方法及施工要求，包括蓄電池容量的計算、控制器的選擇、逆變器功率的選擇、太陽能電池組件的選擇和布置等。安裝運行以來，系統(tǒng)工作穩(wěn)定正常，驗證了設計的正確性。關(guān)鍵詞:太陽能光伏發(fā)電太陽能電池組件系統(tǒng)設計中圖分類號:TM615文獻標志碼:A文章編號:1001

3、－4551(2011)01－0115－03DesignofthehomeusephotovoltaicgenerationsystemCAOYing(DepartmentofMechanicalElectricalEngineering，NantongTextileVocationalTechnologyCollege，Nantong226007，China)Abstract:Solarenergyisthemostcommonfmof

4、naturalresources，itisalsotheinexhaustiblerenewableenergyAimingatsolvingthepeoplesdailylifeproductionelectricityneedsinremotefarming，mountainisls，ahomeusesolarphotovoltaicgenerationsystemwasdesignedAccdingtolocalweather，e

5、nvironmentalconditionsspecificcasewithelectricity，thedesignmethodconstructionrequirementweredeveloped，includingthecalculationofthebatterycapacity，theionofthecontroller，thechoiceofinverterpower，theionlayoutofthesolarcellm

6、odules，etcTheresultsindicatethatthesystemrunsstabilitynmal，theaccuracyofthedesignisverifiedKeywds:solarphotovoltaicgenerationsolarcellmodulesystemdesign0引言太陽能是一種重要的、可再生的清潔能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、人類能夠自由利用的能源。太陽每秒鐘到達地面的能量高達50萬千

7、瓦，假如把地球表面01%的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)變率5%，每年發(fā)電量可達561012kWh，相當于目前世界上能耗的40倍。從長遠來看，太陽能的利用前景最好，潛力最大。近30年來，太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一［1］。本研究給出了家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計方法及施工要求。1太陽能光伏發(fā)電應用現(xiàn)狀太陽能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)稱為太陽能光伏發(fā)電技術(shù)(簡稱PV技術(shù))。太陽能光伏發(fā)電

8、不僅可以部分替代石化燃料發(fā)電，而且可以減少CO2和有害氣體的排放，防止地球環(huán)境惡化，因此發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球各國解決能源與經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護之間矛盾的最佳途徑之一。目前發(fā)達國家如美國、德國、日本的光伏發(fā)電應用領域從航天、國防、工業(yè)轉(zhuǎn)向了民用。選擇逆變器時需要考慮其損耗率，則逆變器的功率計算如下:P逆=23080%=2875W(6)根據(jù)計算得出逆變器的功率為2875W，因而本研究選用300W的逆變器是最為合適的，型號為SN180

9、。35太陽能電池方陣的計算太陽能電池組件是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎，它的功能是將太陽能輻射轉(zhuǎn)化為電能，其光電轉(zhuǎn)換效率決定了供電系統(tǒng)的工作效率，所以光電轉(zhuǎn)換效率是選擇太陽能電池組件需要考慮的一個重要參數(shù)。目前，太陽能電池主要分為單晶硅、多晶硅和非晶硅3種。其中單晶硅電池板的光電轉(zhuǎn)換率為15%～20%以上，最高可以達到24%，使用壽命一般為15年左右，最高可達到25年。多晶硅電池板的光電轉(zhuǎn)換率為12%，非晶硅約為10%，綜合考慮，本系統(tǒng)的太

10、陽能電池組件采用單晶硅太陽能電池［810］。根據(jù)式(4)計算得到太陽能電池板的功率為195W，本研究可以選擇總功率為200W的太陽能組件，為此選擇用SRPV10024Ac型單晶硅太陽能電池標準組件(125單晶)，由2塊100Wp的組件構(gòu)成此太陽能方陣，單晶硅的轉(zhuǎn)換效率為16%。36太陽能電池方陣的安裝角度計算由于太陽光照射到地面的角度時時刻刻都在變化，而太陽能電池只有在日光直射的時候發(fā)電的效率是最高的，因此太陽能電池方陣布置有兩種方法:

11、一種是安裝向日跟蹤系統(tǒng)另外一種是根據(jù)計算確定最佳安裝角度安裝太陽能電池方陣。前者可以提高太陽能電池的發(fā)電效率，但成本很高，后一種雖然效率沒有前者高，但建設成本較低，筆者綜合考慮采用第2種方法。接近回歸線的地區(qū)，其安裝傾斜角就越小。北回歸線為2345，而廣西來賓的緯度為237，是十分接近回歸線的地區(qū)，其光照也是十分豐富。所以根據(jù)該地實際情況，筆者選擇中午12時的太陽高度角進行計算安裝。即計算如下:Q傾=180－(90657)=2493(7

12、)其中，657為正午12時太陽高度角，依據(jù)以上計算可得太陽能電池方陣安裝的傾斜角度為2493。在不影響太陽能電池方陣發(fā)電效率的基礎上，本研究選擇方便安裝的25傾斜角。37太陽能電池方陣的基礎穩(wěn)定性分析作為在太陽能電池方陣基礎上作用的荷重，第一考慮的是風壓荷重，要考慮被強風吹動、倒塌、被風刮跑等后果，因此需要根據(jù)當?shù)貙嶋H情況對太陽能電池方陣的基礎穩(wěn)定性進行分析計算。4結(jié)束語本項目設計的系統(tǒng)已經(jīng)為廣西來賓縣的用戶提供了數(shù)月的用電量，系統(tǒng)運行

13、穩(wěn)定，也證明了設計的正確性。隨著社會各界對“低碳經(jīng)濟”的重視，太陽能光伏發(fā)電應用也取得了飛速發(fā)展，國家已出臺多項政策鼓勵新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，因此新的太陽能光伏產(chǎn)品將會源源不斷地出現(xiàn)。參考文獻(References):［1］王長貴，王斯成太陽能光伏發(fā)電實用技術(shù)［M］北京:化學工業(yè)出版社，2009［2］馮垛生太陽能發(fā)電原理與應用［M］北京:人民郵電出版社，2007［3］鞠振河太陽能光伏產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與技術(shù)分析［J］陽光能源，2009(3):4243

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