山东力诺-太阳能发电系统设计

山东力诺太阳能电力工程有限公司技术支持部彭剑2010年2月声明Ø本次汇报内容出自个人工作总结，仅代表个人的观点，疑问之处大家共同探讨；Ø一般数据及理论公式来源没有给详细出处备注；Ø太阳能发电系统设计方法及理论数据仅供参考；Ø欢迎各位对感兴趣的方面随时提问。

n 第一部分：光伏系统设计基础知识介绍1、几个较重要的光伏能源术语2、几个重要的性能曲线n 第二部分：光伏系统分类及其原理介绍n 第三部分：光伏系统设计总体说明（设计考虑及设计影响因素分析）1、设计依据2、设计原则3、设计说明目录n第四部分：PV辅助设计软件介绍n第五部分：光伏系统设计（电气和结构）n第六部分：光伏系统设计时的一些经验考虑因素n直流电Direct Current (DC)是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定。

n并网系统Grid-Connected Systemn离网系统Off -Grid photovoltaic power system System独立光伏系统Stand-alone photovoltaic power systemn千瓦Kilowatt (kW)n千瓦时Kilowatt-Hour (kWh)n峰瓦watt-peak（Wp）n峰值日照时间Peak Sun Hours (kWh/m2/day)n光伏组件Photovoltaic (PV)Module/Photovoltaic (PV) Paneln标准测试条件STC -(Standard Test Conditions) 1 kW/m2, AM 1.5, and 25 °C，0 m/s wind speed cell or module junction temperaturen电池的额定工作温度（平均结温）（NOTC）normal operating cell temperature is the cell temperature when irradiance is 800 W/m2 , ambient temperature is 20°C and wind speed is 1 m/s at a module tilt‐angle 45o.。

n NCOT测试结果n USA标准测试电池的额定工作温度PVUSA Test Conditions（PTC ）1000 W/m2 水平面, 20o C 环境温度, 1 m/s.PTC differs from STC in that its test conditions of ambient temperature and wind speed will result in a PV module temperature of about 50o C ，是STC条件下的70%~85%。

n充电控制器Charge controllern蓄电池Batteryn Voc–开路电压at STC.n Vpeak–(Vmpp) 最大功率点电压at STC.n Isc–短路电流at STC.n Ipeak–(Impp)最大功率点电流at STC.n Maximum Input Current–Maximum current of the Array at Max Power Point.n Max DC Short Circuit Current–Maximum Array Isc.n温度系数temperature coefficient（n逆变器Invertern逆变器效率Inverter Efficiencyn蓄电池额定（标称）容量（C10）阀控式铅酸蓄电池规定在25℃环境温度下，以10小时率电流放电，应该放出最低限度的电量(Ah)。

n孤岛效应光伏并网发电系统分布式安装时。

当由于电气故障、误操作或自然因素等原因造成电网中断供电时，各个光伏并网发电系统仍在运行，并且与本地负载连接处于独立运行状态，这种现象被称为孤岛效应。

n热斑效应在一定条件下，太阳能电池组件中被遮蔽的太阳电池，会作为负载消耗其他有光照的太阳电池所产生的能量。

被遮蔽的太阳电池部分此时会发热，这就是热斑效应。

这种效应能严重的破坏太阳电池。

n逆功率用户侧并网系统（用户自备电源），消耗不完的光伏能源反送电网。

n太阳高度角对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角,专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与该地作垂直于地心的地表切线的夹角。

性能曲线填充因子F.F.(F i l lF a c t o r)=(V mx I m/V o c x I s c)x100%(越高越好)效率η(E f f i c i e n c y)=(V mx I m/P i n)x100%n日照运行曲线光伏发电系统分类离网光伏发电系统原理框图并网光伏发电系统原理框图光伏系统设计依据n GB/T19939--2005《光伏系统并网技术要求》n IEC61215 --2005 《地面用晶体硅光伏组件设计和定型》n SJ/11127-1997《光伏发电系统过电压保护导则》n GB/T 19064-2003《家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法》n GB 50054-95《低压配电设计规范》Electrical installations of buildings –Part 7-712: Requirements for special installations or locations –Solar photovoltaic (PV) powersupply systems 光伏与建筑结合标准IEC 60364-7-712 (2002)7GB/T 19939-20051并网发电系统n太阳能资源气象地理依据（NASA National Aeronautics and Space Administration 美国国家航空航天局）中国太阳能资源n一类地区全年日照时数为3200～3300h。

在每平方米面积上一年内接爱的太阳总辐射量为6680～8400M J。

这一地区主要包括宁夏北部、甘肃北部、新疆南部、青海西部和西藏西部等地，是我国太阳能资源最丰富的地区，尤以西藏自治区的太阳能资源最为丰富。

n二类地区全年日照时数为3000～3200h。

在第平方米面积上一年内接受的太阳总辐射量为5852～6680M J。

这一地区主要包括洒北西北部、山西北部、内蒙古西部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。

为我国太阳能资源较丰富的地区。

n三类地区全年日照时数为2200～3000h。

在第平方米面积上一年内接受的太阳总辐射量为5016～5852M J。

这一地区主要包括山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部安徽北部、天津、上海和台湾西南部等地。

为我国太阳能资源的中等类型区。

n四类地区全年日照时数为1400～2200h。

在每平方米面积上一年内接受的太阳总辐射量为4190～5016M J。

这一地区主要包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。

是我国太阳能资源较贫乏的地区。

n五类地区全年日照时数1000～1400h。

在每平方米面积上一年内接受的太阳总辐射量为3344～4190M J。

这一地区主要包括四川、贵州及重庆等地区，是我国太阳能资源最少的地区。

处于太阳能资源第三类及以上地区时太阳能发电装置能发挥更高的系统发电效率。

n 依据《光伏系统并网技术要求》（GB/T19939--2005）、《独立光伏系统的特性参数》（IEC 61194）确定电站建设及供电方案的设计原则n 光伏系统的设计应对环境条件、系统性能进行综合评价，确定使用合理的光伏子系统功率和功率调节系统容量，同时还应考虑系统的可扩展性。

n 系统设计应有冗余量，具有保护功能以满足系统可靠工作的要求配置提高系统运行可靠性。

n 系统设计应考虑建站地点的地理条件，如高海拔、海洋环境或潮湿环境等。

设计时要充分考虑建站地点特殊的地理条件，如：海洋环境或潮湿环境、高海拔地区等应考虑特别的系统耐候性设计。

在地震多发地区的系统工程应考虑相应的防震设计。

n 设计使用的环境气象数据主要有：现场地理位置（包括地点、纬度、经度和海拔等）、气象资料（包括逐月太阳总辐射、直接辐射或散射辐射、年平均气温、最高、最低气温、最长连续阴雨天数、最大风速、冰雹、降雪、雷电等情况）。

在无完整气象资料时，可参考条件相似地点的气象资料或采用经验公式/方法进行估算。

n应进行系统设计的综合优化，如：各功能设备间应考虑功能和/或功率（容量）的协调及匹配，各部分间连接电缆的选择应满足电气性能及耐候性能的要求。

设计原则一般性原则n（1）安全可靠性n为保障系统可靠运行，系统设有完整的在线监控系统；系统采用了多项自我保护、电网保护、负载保护等安全措施；选用性能优良、可靠性高的成熟技术产品；整体设计采用冗余技术，来保证系统的安全可靠性。

n（2）先进实用性n选用的设备（包括并网逆变器、交直流配电设备、在线监控设备、离网逆变器、蓄电池等）均为国际上先进实用的技术和产品。

建成后的系统具有最为先进的最大功率点跟踪技术（MPPT）、系统管理技术、系统在线监控技术，让系统的使用和维护变得更加简单。

n（3）扩充性和灵活性n系统的设计全部采用了模块化设计，系统的扩容将变得简单而灵活，增加一定数量的太阳能光伏电源很容易融入整个网络，而不需对其它设备做任何的改动，也不会影响其它设备的正常使用。

这也相对减少了扩容资金投入。

n（4）示范性n从项目的设计、施工、培训和售后服务都要进行周密计划，并规范化实施，取得过程管理与实施结果的全面成功，为以后同类工程的实施起示范作用。

设计说明我们将分以下几个部分来考虑系统的设计：n光伏电站总体方案部分n太阳能组件部分n太阳能并网逆变器部分n（太阳能离网控制器部分）n（蓄电池组储能部分）n交直流配电部分n系统保护设计部分n太阳能光伏电站在线监控、显示系统部分n辅助系统部分（汇流箱及支架部分）PV辅助设计软件n1、资源评估：太阳辐射数据、环境温度、10米风速、气压等；n2、不同安装和运行方式下的辐射量计算：固定安装，不同朝向和不同倾角，单轴跟踪，双轴跟踪等；n3、设备选型和容量计算：太阳电池、蓄电池、系统各个环节的效率、发电量测算；n4、成本分析：可研、设计、设备、土建、运输、安装、运行维护、周期性投资等；n5、温室气体减排分析：按照I P C C 标准；n6、财务评估：贷款、赠款、利息、税收、C D M 、光伏电价测算、I R R 、现金流、资金回收期等；n7、敏感性分析：影响电价的主要因素分析。