小型光伏发电系统
光伏发电系统概述
在能源危机和环境污染的双重压力下，研究开发新能源以解决未来人类对能源的需求已迫在眉睫。
新能源主要包括风能、太阳能、海洋能、地热能等。
太阳能发电包括太阳热发电和太阳能光伏发电，其中太阳能光伏发电因为其具有独特优势被全社会公认为当前世界最有发展潜力和前景的新能源技术。
光伏发电与传统能源和其他新能源相比，其独特优势如下：太阳能资源十分丰富，储藏量巨大，取之不尽、用之不歇，而且不需要运输；光伏发电原理为光生伏特效应，不涉及机械能转化到电磁能过程，无噪声，不会影响周围居民日常生活；太阳能发电干净、清洁、环保、无污染；光伏组件使用寿命较长，工作稳定、可靠性高；维护成本较低等。
综合上述的优点，太阳能发电将会成为当今乃至未来的一种较为理想的发电形式。
光伏发电系统是利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。
光伏发电系统按照运行方式，主要可分为独立型、并网型和混合型光伏发电系统。
其中，并网型光伏发电系统，根据光伏发电系统拓扑结构的不同，可以分为单级式、双级式和多级式光伏并网发电系统。
1、独立性光伏发电系统未与电力系统进行并网连接的光伏发电系统称为独立型光伏发电系统。
独立型光伏发电系统由光伏电池、DC/DC控制器、DC/AC逆变器和蓄电池等构成，其结构框图如图所示，该系统主要应用于偏远山区、岛屿、基站等地方，下面对各部分的功能做一个简单的介绍。
光伏电池光伏电池的作用是将太阳辐射能直接转换成电能,供负载使用或存贮于蓄电池内备用。
太阳能光伏电池按其发展可以分为三代，目前正从第一代基于硅片技术的晶体硅电池向基于半导体薄膜电池技术的第二代薄膜电池过渡，第三代太阳能电池尚处于研发阶段，目标是提高转化效率，降低生产成本。
晶体硅太阳能电池可以分为单晶硅和多晶硅太阳能电池，特点是转化效率高、寿命长和稳定好，但是在生产过程中会产生对有环境污染的物质，同时成本也比较高；薄膜电池具有工艺简单、成本低，但是这种电池稳定性差、寿命短、效率低、发展较慢。
小型太阳能光伏发电系统设计
小型太阳能光伏发电系统设计一、引言随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，可再生能源逐渐成为人们关注的焦点。
太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源，具有广阔的发展前景。
本文旨在设计一个小型太阳能光伏发电系统，以满足家庭日常用电需求，并探讨其在实际应用中的可行性和优势。
二、系统设计1. 光伏组件选择光伏组件是太阳能光伏发电系统中最关键的部分，其性能直接影响系统的发电效率。
在选择光伏组件时，应考虑其转换效率、耐久性和成本等因素。
常见的光伏组件有单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池等。
根据实际需求和经济考虑，本文选择多晶硅太阳能电池作为光伏组件。
2. 逆变器设计逆变器是将直流电转换成交流电供家庭用电器使用的关键设备。
在设计逆变器时，应考虑其转换效率、输出波形质量以及负载容量等因素。
根据实际需求，本文选择了高效率、低失真的逆变器，并根据家庭用电负载的特点进行适当的容量选择。
3. 电池储能系统设计太阳能光伏发电系统在夜晚或阴天时无法直接发电，因此需要储能系统来存储白天产生的多余电能。
在设计储能系统时，应考虑其容量、充放电效率以及寿命等因素。
本文选择了高容量、高效率的锂离子电池作为储能系统，并根据实际需求进行适当的容量选择。
4. 控制与监测系统设计为了保证太阳能光伏发电系统的正常运行和安全性，需要设计相应的控制与监测系统。
控制系统可以实现对光伏组件、逆变器和储能系统等设备进行监控和调节，以保证其正常运行和最大化发电效果。
监测系统可以对发电功率、负载功率以及储存状态等进行实时监测，并提供相应数据供用户参考。
三、性能分析1. 发电效率分析通过对太阳辐射强度和光伏组件转换效率等因素进行分析，可以评估太阳能光伏发电系统的发电效率。
根据实际数据和模拟计算，本文得出了系统的平均发电效率，并与其他可再生能源发电系统进行了比较。
2. 经济性分析太阳能光伏发电系统的经济性是评估其实际应用价值的重要指标。
本文通过对系统的投资成本、运行维护成本和可回收能源价值等进行综合分析，得出了太阳能光伏发电系统在经济上的可行性，并与传统能源供应方式进行了对比。
小型光伏发电系统的设计
目录摘要为实现我国的可持续发展，我国致力于把能源短缺和污染问题放在首位，因此针对目前我国城市建设过程中的实际情况，为使太阳能这一新能源更好的服务于城市电气化建设，以上海为例，根据当地的气象、环境状况及具体负荷情况，进行小型光伏发电系统的设计，对系统的光伏倾角、光伏电池板、蓄电池、控制器和逆变器进行了设计和选择。
在满足用户供电需求下，尽量减少初始投资，同时归纳了设计过程中应注意的事项。
最后，用专业的光伏系统设计软件Pvsyst对设计方案进行仿真，对其用户满足率、能源利用率、蓄电池工作状态、经济效益及环境效益进行了详细的分析。
关键词：小型光伏发电系统的设计；Pvsyst仿真；用户AbstractTo achieve the sustainable development of our country,our country is devoted to the problem of energy shortage and pollution in the first place, therefore, according to the present actual situation in the process of urban construction in our country, to make the solar better service in the city of electrification construction of the new energy source, illustrated by the case of Shanghai, according to the local weather, environmental conditions and the specific load case, for thedesign of small photovoltaic power generation systems, photovoltaic inclination of the system, photovoltaic panels, batteries, controller, AC and DC power distribution cabinets and inverter has carried on the design and selection. As far as possible to meet user demand, reduce initial investment,at the same time, summarizes the matters that should be paid attention to in the design process. Finally, Pvsyst with professional PV system design software to design the simulation, the user fillⅰ目录rate,energy efficiency, battery working status,economic and environmental benefits are analyzed in detail.Key words: small photovoltaic system design; Pvsyst simulation; the user目录第1章绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2光伏发电的历史和系统分类 (2)1.2.1光伏发电的历史 (2)1.2.2光伏发电系统分类 (2)1.3光伏发电的优势及存在的问题 (3)1.4课题任务和重点研究内容 (4)1.4.1课题任务 (4)1.4.2课题重点研究内容 (4)1.4.3课题设计步骤 (5)第2章小型独立光伏发电系统 (6)2.1小型光伏发电系统的组成与原理 (6)2.2小型光伏发电系统容量设计原则 (7)2.3 太阳能光伏发电系统容量的设计和计算 (8)2.3.1太阳电池组件及方阵的设计和计算 (8)ⅰ目录2.3.2蓄电池和蓄电池组的设计和计算 (9)2.4其他几种计算公式和设计方法 (9)第3章设计案例 (12)3.1 负载参数 (12)3.2 环境参数 (13)ⅰ目录3.2.1上海地区的日均峰值小时数 (13)3.2.1上海地区的最长连续阴雨天数 (14)3.3蓄电池的选型 (15)3.3.1蓄电池的种类 (16)3.3.2蓄电池组容量设计 (17)3.3.3 蓄电方阵的阵列设计 (19)3.3.4蓄电池安装规范 (20)3.4 光伏组件的选型 (20)3.4.1 光伏方阵容量的设计 (21)3.4.2 太阳光伏方阵最佳倾角的确定 (22)3.4.3 光伏组件阵列间距的确定 (24)3.4.4 光伏方阵的布置 (26)3.4.5 光伏方阵的安装规范 (27)3.5光伏控制器的选型 (27)3.5.1光伏控制器的功能 (29)3.5.2 光伏控制器的计算 (29)3.5.3 光伏控制器的安装规范 (30)3.6光伏逆变器的选型 (31)3.6.1光伏逆变器的选择原则 (31)3.6.2逆变器的确定 (32)3.6.3逆变器的安装规范 (33)第4章光伏系统的接线与过电流保护 (34)ⅱ目录4.1 导线和电缆截面的一般选择原则 (34)4.2光伏发电电缆的类型 (35)4.3光伏系统电缆遵循的原则 (36)4.4电缆的选型 (36)4.5过电流保护选型 (37)第5章防雷接地保护的设计 (38)5.1 关于雷击入侵及开关浪涌 (38)5.2雷击对光伏发电系统的危害 (39)5.3太阳能光伏发电系统的防雷措施和设计要求 (40)第6章 Pvsyst软件仿真 (41)6.1地理位置的确定 (41)6.2 光伏系统基本参数的设置 (42)6.3 行距设计 (42)6.4负载参数 (43)6.5 系统性能分析 (44)附录 (45)参考文献 (47)致谢 (48)ⅲ吉林工程技术师范学院毕业论文第1章绪论1.1课题研究背景在当今油、碳等能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。
离网型光伏发电系统设计方案
离⽹型光伏发电系统设计⽅案⼀、系统基本原理 离⽹型光伏发电系统⼴泛应⽤于偏僻⼭区、⽆电区、海岛、通讯基站和路灯等应⽤场所。
系统⼀般由太阳电池组件组成的光伏⽅阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离⽹型逆变器、直流负载和交流负载等构成。
光伏⽅阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在⽆光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独⽴逆变器供电，通过独⽴逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。
图1 离⽹型光伏发电系统⽰意图(1)太阳电池组件 太阳电池组件是太阳能供电系统中的主要部分，也是太阳能供电系统中价值最⾼的部件，其作⽤是将太阳的辐射能量转换为直流电能；(2)太阳能充放电控制器 也称“光伏控制器”，其作⽤是对太阳能电池组件所发的电能进⾏调节和控制，最⼤限度地对蓄电池进⾏充电，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作⽤。
在温差较⼤的地⽅，光伏控制器应具备温度补偿的功能。
(3)蓄电池组 其主要任务是贮能，以便在夜间或阴⾬天保证负载⽤电。
(4)离⽹型逆变器 离⽹发电系统的核⼼部件，负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使⽤。
为了提⾼光伏发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运⾏，逆变器的性能指标⾮常重要。
⼆、主要组成部件介绍2.1太阳电池组件介绍图2 硅太阳电池组件结构图 太阳电池组件是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。
根据⽤户对功率和电压的不同要求，制成太阳电池组件单个使⽤，也可以数个太阳电池组件经过串联（以满⾜电压要求）和并联（以满⾜电流要求），形成供电阵列提供更⼤的电功率。
太阳电池组件具有⾼⾯积⽐功率，长寿命和⾼可靠性的特点，在20年使⽤期限内，输出功率下降⼀般不超过20%。
图3太阳电池伏安特性 ⼀般来说，太阳电池的发电量随着⽇照强度的增加⽽按⽐例增加。
随着组件表⾯的温度升⾼⽽略有下降。
太阳电池组件的峰值功率Wp是指在⽇照强度为1000W/M2,AM为1.5，组件表⾯温度为25℃时的Imax*Umax的值（如上图所⽰）。
2022年注册电气工程师(发输变电)《专业知识考试(下)》真题_2
2022年注册电气工程师（发输变电）《专业知识考试（下）》真题2022年注册电气工程师（发输变电）《专业知识考试（下）》真题单选题（共39题，共39分）1.空气中敷设的1kV电缆在环境温度为40℃时载流量为100A，其在25℃时的载流量为下列哪项数值？（电缆导体最高温度为90℃，基准环境温度为40℃）（）A.100AB.109AC.113AD.114A2.220kV系统主变压器，当油量为2500kg及以上的屋外油浸变压器之间的距离为8m时，下列哪项说法是不正确的？（）A.防火墙的耐火极限不宜小于3hB.防火墙的高度应高于变压器油枕0.5mC.防火墙长度应大于变压器储油池两侧各1mD.变压器之间应设置防火墙3.在校核发电机断路器开断能力时，应分别校核系统源和发电源在主弧触头的短路电流值，但不包括下列哪项？（）A.非对称短路电流的直流分量值B.厂用高压电动机的反馈电流C.对称短路电流值D.非对称短路电流值4.有关火力发电厂高压厂用母线的电气主接线方案，下列表述哪项是正确的？（）A.独立供电的主厂房照明母线应采用单母线接线，每个单元机组可设置1台照明变压器B.单机容量100MW的机组，每台机组可由2段高压厂用母线供电C.锅炉容量300t/h，机炉不对应设置时，每台锅炉可由1段高压厂用母线供电D.锅炉容量300t/h时，机炉对应设置时，每台锅炉可由2段低压厂用母线供电5.有关电力网中性点接地方式，下列表述哪项是正确的？（）A.中性点不接地方式，单相接地时允许带故障运行2h，宜用于110kV 及以上电网B.中性点直接接地方式的单相短路电流大，一般适用于6～63kV电网C.中性点经高电阻接地方式改变接地电流相位，加速泄放回路中的残余电荷，促使接地电弧自熄，提高弧光间隙接地过电压D.电力网中性点接地方式与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关6.下列直流负荷中，哪项不属于控制负荷？（）A.控制继电器B.用于通讯设备的220V/48V变换装置C.继电保护装置D.功率测量仪表7.下列有关发电厂采用控制方式的说法哪项是不正确的？（）A.单机容量为125MW以下的机组可采用非单元制控制方式B.单机容量为125MW的机组宜采用单元制控制方式C.单机容罱为125MW的机组应采用非单元制控制方式D.单机容量为200MW及以上的机组应采用单元制控制方式8.某组阀控式密封铅酸蓄电池组采用单母线分段接线，母线联络采用刀开关，I段母线的经常负荷电流为196A，初期持续放电电流为275A。
光伏发电系统的组成
• 单体太阳能电池是将光能转换成电能的最小单元。由于它的输出电压只有0.40.5V左右，输出功率只有2-3W左右，远不能满足一般用电设施的基本要求。 再加上单体电池本身易破碎、易被腐蚀，若直接暴露在大气中，光电转换效 率会由于潮湿、灰尘、酸雨、冰雹、风砂等的影响而下降，为此，须将若干 个单体电池按电性能分类进行串并联，经过封装后组合成可以作为电源使用 的最小单元，即太阳能光伏电池组件。
光伏逆变器基本工作原理
将直流输入通过震荡（斩波）整形产生正弦电压， （通过内置变压器）直接转变成220V输出。
通过外置升压变压器将上述功率输出升至电网中压或 110kV高压。
可以是通过模块化并联达到功率集成,例如 10kW×6=60kW。
离网型逆变器通常还有内置控制器 大功率逆变器直流输入端还需要前置汇流箱开关柜等
绝缘试验（IEC61215） —1000V＋2倍最大系统电压/2s(1min) —500V（如果系统电压不超过50V）/1s(2min)
耐压仪器正极接短路的输出正负极，负极接外金属框、部件。
接地连续性（IEC61730-2） 在接地端子（如有的话）与金属框、部件间施加2.5倍于过流保 护装置额定电流值的试验电流，测量出电压降与试验电流之比 或直接测量阻抗，应≤0.1Ω。如果没有过流保护装置，要看组 串中或者汇流箱中的过流保护装置。
逆变器/控制器认证技术要求
接口性能－GB19939-2005《光伏系统并网技术要求》 安全要求－IEC62109-1：2009《光伏电源系统用电力转换设备的安全》
家庭光伏发电3kw成本分析
家庭光伏发电3kw成本分析3kw家庭光伏发电系统总投资大概为10元/瓦，假设本光伏系统总装机容量为3kw，总投资为3万元，系统总效率为80%，25年光衰减20%，度电收入按0.9--1.5元计算。
根据下表所预计年发电量计算得出，智凯本光伏系统的投资回收期是5--81、设备成本。
即光伏逆变器、太阳能电池板等。
不同的光伏安装公司有自己的定价标准，目前光伏系统的合理建设成本一般在每瓦8-10块钱左右。
光伏组件大约占总投资的49%，逆变器及其它电气设备大约占10%，电缆和支架各占大约10%，这几个分项所占比例较高。
2、装机容量。
怎么算自己家的装机容量?主要看两点：每月用电量与可安装面积。
根据当前实际的用电量情况来判断需要安装多少千瓦的光伏电站，这样比较经济。
也可以建设稍大功率的电站，这样用不完的电可以并网卖给国家。
计算方法：每千瓦光伏发电系统每天可以发四度电，需要10平方安装面积。
只要光伏电站的发电量大于家里的用电量，那么就可以带动家里所有的电器。
比如家里每个月要用360度电，屋顶可安装面积50平方。
根据计算方法，家里可以装3KW光伏发电系统就可以满足每月的所有用电，安装面积30平方。
如果想将家里的屋顶全部利用起来，那么最多可装5KW光伏发电系统，既可以满足家里的用电，还可以有多余的电上传到国家电网，卖电赚钱。
3、补贴政策。
2013年8月26日，国家发改委确定，分布式光伏发电国家级补贴为0.42元/度(税前)，原则期限20年。
此外，还有地方补贴，不同省份地区补贴力度都不一样，具体可以打开“光伏能源圈”公众号对话框，输入“补贴”查询。
从2001年至今，国家共下发政策文件20项之多，用于支持和发展我国的太阳能光伏发电新领域。
太阳能光伏发电在不远的将来会占据我国能源消费的重要席位，将成为世界能源供应的主体。
光伏发电系统
在中国仲巴县，这个县城里所有的供热都是由太阳能来提供的。图中左侧黑色的那部分就是太阳能集热器 （Solar collector），面积有3.5万平方米，就像我们平常用到的热水器那样，能够把太阳能变成热能。它收 集了热以后，储存在图中那个彩色的罐子里。这个罐子可以24小时发热，供给县城的采暖。这是百分之百的太阳 能，完全零碳。
“光伏＋土地生态修复”
据《联合国防治荒漠化公约》统计，全球处于超干旱以及干旱的土地面积约为平方千米，占全球陆地表面的 17.2%。而且，每年沙漠的面积还在不断扩大。土地退化中和（Land Degradation Neutrality, LDN）和退化 土地生态修复一直以来都是地球面临的重要课题。荒漠化土地虽然有待修复，但也提供了大量的土地资源，因此， 将荒漠化土地生态修复与光伏建设相结合将带来多方面的收益。荒漠上的太阳能面板不仅可以供电，还可以减少 地面受到的日照辐射和水分蒸发量。清洗电池板时喷洒的水分，提高了土壤表层的含水量，促进了植被的生长和 恢复。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
名称：小型光伏发电系统
简介：太阳能发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。
它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。
其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。
家用太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。
如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。
晶华威能源提供各种功率太阳能光伏发电系统的设计，施工，维护。
充分满足客户不同的需求。
系统示意图
其他介绍
设置原理
家用太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：1、家用太阳能发电在哪里使用？该地日光辐射情况如何？2、系统的负载功率多大？3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？4、系统每天需要工作多少小时？5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？7、系统需求的数量?
系统分类
家用太阳能发电系统分为离网发电系统与并网发电系统：
1、离网发电系统主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成。
若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。
2、并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
并网发电系统有集中式大型并网电站，一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。
但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，发展推广难度较大。
而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。
系统优劣
优点
1、太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍。
只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。
太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击；
2、太阳能随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失；
3、太阳能不用燃料，运行成本很低；
4、太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用；
5、太阳能发电不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源；
6、太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵容量，避免浪费。
应用领域
一、用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW 家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
三、通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
四、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。