户用光伏系统设计

户用太阳能光伏发电

技术方案

1、项目需求：

我国的太阳能资源比较丰富，但也比较集中，由于在现在的技术条件下太阳能电池板的发电效率还不高，如果要想大规模利用太阳能的话，就必须将太阳能电池板大面积的呈矩形排列在空旷且日照充足的地方，这样要建造太阳能发电站的条件就变得相当苛刻。相比较而言家庭太阳能发电系统适合作为分布式发电发展。单个家庭用电负荷一般较小。只要一个家庭有不大的场地如阳台或屋顶就可以安装太阳能发电系统，而且一个小型的太阳能发电系统发出的电能也足够一个家庭使用并有富余。

2、方案设计

（一）用户负载信息

根据现在农户家中的情况，基本配置如下：

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

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=3.1×3×1.05/（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。

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。

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。

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，平均日辐照强度较低，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。根据云南太阳能资源情况，最终支架最佳倾角设计为30°。

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:

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30°倾角，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

控制器主要参数如下：

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)

4 逆变器的设计

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，

5 逆变器的设计

逆变器具体参数见下表