光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型

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4月22日，14:30光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型

光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不依賴電網(wǎng)而獨(dú)立運(yùn)行，廣泛應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無(wú)電區(qū)、海島、通訊基站和路燈等應(yīng)用場(chǎng)所，利用光伏發(fā)電解決無(wú)電，缺電及電力不穩(wěn)定地區(qū)的居民，學(xué)校或小型工廠的生活用電和工作用電需求，光伏發(fā)電憑借經(jīng)濟(jì)、清潔、環(huán)保、無(wú)噪音的優(yōu)勢(shì)可以部分替代或完全替代柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)電功能。

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光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分類和構(gòu)成

光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般分為小型直流系統(tǒng)、中小型離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、大型離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。小型直流系統(tǒng)主要是解決無(wú)電地區(qū)最基礎(chǔ)的照明需求；中小型離網(wǎng)系統(tǒng)主要是解決家庭、學(xué)校、小型工廠的用電需求；大型離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要是解決整個(gè)村莊，整個(gè)島嶼的用電需求，該系統(tǒng)現(xiàn)在也是微網(wǎng)系統(tǒng)范疇。

小型直流照明系統(tǒng)中小型離網(wǎng)系統(tǒng)

大型離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能電池組件組成的光伏方陣、太陽(yáng)能控制器、逆變器、蓄電池組、負(fù)載等構(gòu)成。

光伏方陣在有光照的情況下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)太陽(yáng)能控制器，逆變器（或逆控一體機(jī)）給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組充電；在無(wú)光照時(shí)，由蓄電池通過(guò)逆變器給交流負(fù)載供電。

▲離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖

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光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要設(shè)備

01、組件

光伏組件是離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將太陽(yáng)的輻射能量轉(zhuǎn)換為直流電能。輻照特性和溫度特性是影響組件性能的兩大要素。

02、逆變器

逆變器是將直流電（DC）轉(zhuǎn)換為交流電（AC）的設(shè)備，從而滿足交流負(fù)載的用電需求。 

按照輸出波形，逆變器可分為方波逆變器、階梯波逆變器、正弦波逆變器。正弦波逆變器的特點(diǎn)是效率高，低諧波，可適用于所有類型負(fù)載，對(duì)感性或容性負(fù)載有較強(qiáng)的帶載能力。 

按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可分為高頻逆變器和工頻逆變器（區(qū)別在于是否帶工頻變壓器）

03、控制器

光伏控制器的主要功能是對(duì)光伏組件發(fā)出的直流電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電、放電智能管理。離網(wǎng)系統(tǒng)需根據(jù)系統(tǒng)的直流電壓等級(jí)和系統(tǒng)功率容量配置合適規(guī)格的光伏控制器。光伏控制器分為PWM型和MPPT型，常見(jiàn)的有DC12V、24V、48V不同電壓等級(jí)。 

04、電池

電池是發(fā)電系統(tǒng)的貯能裝置，其作用是將光伏組件發(fā)出的電能貯存起來(lái)，在用電期間為負(fù)載供電。 

05、監(jiān)控

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系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型詳解

設(shè)計(jì)原則 ：在保證滿足負(fù)載用電需要的前提下，用最少的光伏組件和電池容量，以盡量減少投資。

01、光伏組件設(shè)計(jì)

參考公式： P0=(P×t×Q)/(η1×T) 式中： P0——太陽(yáng)電池組件的峰值功率，單位Wp； P——負(fù)載的功率，單位W； t——負(fù)載每天的用電小時(shí)數(shù)，單位H； η1——為系統(tǒng)的效率； T——當(dāng)?shù)氐娜掌骄逯等照諘r(shí)數(shù)，單位HQ——連續(xù)陰雨期富余系數(shù)（一般為1.2～2）

02、光伏控制器設(shè)計(jì)

參考公式： I=P0/V 
式中： I——光伏控制器的控制電流，單位A； P0——太陽(yáng)電池組件的峰值功率，單位Wp； V——蓄電池組的額定電壓，單位V。 ★注：在高海拔地區(qū)，光伏控制器需要放大一定的裕量，降容使用。 

03、離網(wǎng)逆變器

參考公式： Pn=(P*Q)/Cosθ 式中： Pn——逆變器的容量，單位VA； P——負(fù)載的功率，單位W； Cosθ——逆變器的功率因數(shù)（一般為0.8）； Q——逆變器所需的裕量系數(shù)（一般選1～5）。 ★注：a、不同的負(fù)載（阻性、感性、容性），啟動(dòng)沖擊電流不一樣，選擇的裕量系數(shù)也 不同。 b、在高海拔地區(qū)，逆變器需要放大一定的裕量，降容使用。 

04、鉛酸蓄電池

參考公式：C=P×t×T /(V×K×η2) 式中： C——蓄電池組的容量，單位Ah； P——負(fù)載的功率，單位W； t——負(fù)載每天的用電小時(shí)數(shù)，單位H； V——蓄電池組的額定電壓，單位V； K——蓄電池的放電系數(shù),考慮蓄電池效率、放電深度、環(huán)境溫度、影響因素 而定，一般取值為0.4～0.7； η2——逆變器的效率； T——連續(xù)陰雨天數(shù)。 

04、鋰離子電池

參考公式：C=P×t×T /(K×η2) 
式中： C——電池組的容量，單位kWh； P——負(fù)載的功率，單位W； t——負(fù)載每天的用電小時(shí)數(shù)，單位H； K——電池的放電系數(shù),考慮電池效率、放電深度、環(huán)境溫度、影響因素 而定，一般取值為0.8～0.9； η2——逆變器的效率； T——連續(xù)陰雨天數(shù)。 

設(shè)計(jì)案例

現(xiàn)有客戶需設(shè)計(jì)一套光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)?shù)氐娜掌骄逯等照諘r(shí)數(shù)按照3小時(shí)考慮，所有日光燈的功率接近5KW，每天使用4小時(shí)，鉛酸蓄電池按照連續(xù)陰雨天2天計(jì)算。計(jì)算該系統(tǒng)的配置。