家用离网光伏发电系统各部件选配案例分析
家用6KW光伏系统配置及分析(课程汇报)
类型：课程设计名称：家用6KW光伏系统配置及分析关键词：新能源；分布式；光伏；并网发电系统；可再生能源第1章前言1.1太阳能光伏发电的背景随着社会的快速发展，近年来全球能源危机和大气污染问题日益突出。
为了维持社会的可持续发展，可再生的太阳能因具有取之不尽、用之不竭的、无污染等独有的优势受到越来越多的关注。
中国地处北半球，南北距离和东西距离都在公里以上。
中国太阳能资源非常丰富，大多数地区年平均日福射量在每平方米千瓦时以上，其中西藏日福射量最高达每平米千瓦时，年日照时数大于小时。
理论储量达每年17000亿吨标准煤。
年以后，随着国家相关法律的颁布和“光明工程”先导项目、“送电到乡”工程、“送电到村”等光明工程的实施，我国的光伏产业得到了快速发展。
从电网角度而言，由于光伏并网发电特性有别于常规发电方式，大量光伏电站的接入，不可避免地会对传统电网的潮流分布、安全稳定、继电保护、供电可靠性、规划设计、调度运行、电能质量等多方面产生影响。
近年来，光伏发电技术进步很快，产业规模持续扩大，发电成本持续降低，在全国已经实现较大规模应用。
在国际市场的带动下，我国光伏产业发展迅速，光伏技术和成本当面均已形成一定的国际竞争力。
从发展趋势看，光伏发电即将成为技术可行、经济合理、具备规模化发展条件的可再生能源，对我国合理控制能源消费总量，实现非化石能源发展目标发挥总要作用。
1.2国内外研究应用就目前世界形势来看，光伏并网发电已经成为太阳能发电的主流趋势。
特别是单相3～5kwp的屋顶并网系统，以其投资门槛低、收益好，获得了德国等实施了《上网电价法》的国家居民的青睐。
可以预计，今后的国际市场中，光伏系统90%以上的应用形式是以光伏电站为代表的大型并网电站和以屋顶并网系统为代表的小型光伏并网系统。
而光伏建筑一体化由于专用建筑材料的限制还不会有太大规模的应用，离网系统则只是作为边远地区居民、手机基站、灯塔等不便接线地区的电源设备，市场需求比较固定，不会有太多的增加。
14-太阳能发电家用离网案例
太阳能发电家用离网案例设计目的：满足无电或者经常停电地区人们的应急用电需求，此系统可以解决手机充电、灯泡、电脑、电视、风扇、打印机等日常小家电的用电需求。
案例展示：产品介绍：本款太阳能发电系统由单晶硅太阳能电池板、智能控制器、逆变器、太阳能专用胶体蓄电池组成。
该系统在白天天气晴朗的条件下由太阳能电池板产生电流，经过控制器对蓄电池进行充电。
控制器有防止蓄电池过充、过放的功能，很好的保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。
本套系统的蓄电池电压是12V的，12V的直流小功率电器可以直接使用。
如果使用220V的交流电器，可以使用逆变器将蓄电池电压由12V转为交流220V，将电器的插头插入逆变器的插座，打开逆变器开关即可。
适用场合：1、节能减排拥护者，做为家庭辅助电力使用，清洁、低碳、节能、环保、无污染，可持续；2、经常停电地区、以及灾难频发地区做为应急、防灾备用电源3、使用电网供电不方便的地区，如深山、旅游景区、渔船等等产品特点：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。
其作用是将太阳的辐射能转换为电能，送往蓄电池中存储起来，在需要使用的时候从蓄电池放电驱动负载工作太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。
本控制器还拥有光控开关、时控开关的功能，让家电更智能，让生活更省心！太阳能光伏系统对蓄电池的要求比较严格，本系统采用的是太阳能专用胶体蓄电池，完全免维护，寿命可达5-8年，是普通铅酸蓄电池的2倍。
蓄电池在太阳能发电系统中的作用是：在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来太阳能电池板直接输出的电压一般都是直流12V、24V、48V。
为能向交流220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器进行电能的转换。
本逆变器具有过载、过压、欠压、高温保护，当出现以上情况时，自动切断功率输出，很好的保护您的蓄电池和电器不受损坏。
杨宏-独立案例分析
光伏发电系统对VRLA蓄电池的性能要求 蓄电池频繁处于充放电的反复循环中，由于日 照的不稳定性，过充电和深放电的不利情况时有 发生，有如下要求： (1)具有深循环放电性能，充放电循环寿命长； (2)耐过充电能力强； (3)过放电后容量恢复能力强； (4)良好的充电接受能力； (5)电池在静态环境中使用时，电解液不易 分层； (6)具有免维护或少维护的性能； (7)应具备良好的高、低温充放电特性； (8)蓄电池组中各蓄电池一致性良好。
输出电压波形失真： 对于正弦波逆变器，输入电压及输出功 率为额定值时，输出电压失真≤5% 效率： 逆变器的输入电压为额定值时，输出功率 ≥75%额定功率时，其效率≥80%
4 蓄电池
GB/T22473-2008《储能铅酸蓄电池》、《太阳能光伏能源系统用蓄 电池认证技术规范》、GB/T19638.2—2005《固定型阀控密封式胶 体蓄电池》
串联控制器
并联控制器
3 逆变120%，输出为额定 功率时，输出电压变化范围应不超过10% 静态电流： 断开负载后，逆变器输入回路的直流电 流。逆变器自耗电的电流值不应超过额定输 入电流的3% 输出特性： 输入电压以额定值的90%~120%进行变 化、输出为额定功率时，输出频率为 50Hz±1Hz
谢谢大家！
（6）设计举例（路灯） 负载日功耗QL(Wh)计算 光伏组件设计：总功率、串并联数 蓄电池 控制器 逆变器 倾角及支架
包头滨河大道风光互补路灯照明工 程（2009年7月）
四、造价分析
1 直接成本：部件 组件：4.0-4.5元/W 控制器 ： 1元/VA 逆变器 ：1元/VA 密封铅酸蓄电池：价格:1.9元/Ah/2V LED光源 线缆： 支架： 2 维护成本
2 控制器（柜）
家庭光伏发电系统设计与分析
家庭光伏发电系统设计与分析随着绿色能源的崛起，越来越多的家庭开始关注家庭光伏发电系统。
家庭光伏发电系统不仅可以帮助家庭降低能源消耗，还可以让家庭成为环保的倡导者。
在本文中，我们将探讨家庭光伏发电系统的设计与分析。
一、家庭光伏发电系统的原理家庭光伏发电系统是由太阳能电池板、逆变器、电池组、计算机监控系统等组成的一个系统。
当太阳能电池板受到阳光的照射时，将太阳能转化为直流电。
逆变器将直流电转换为交流电，以供家庭使用，并将多余的电量存储到电池组中。
计算机监控系统可以对光伏发电系统的运行情况进行实时监测和管理。
二、家庭光伏发电系统的设计1、太阳能电池板的选型太阳能电池板是家庭光伏发电系统中最重要的组成部分。
选择适合家庭用的太阳能电池板是很关键的。
太阳能电池板的选择应该考虑家庭能源需求、屋顶面积、高温和遮挡情况等因素。
同时，太阳能电池板的品牌、质量、功率等因素都会影响系统的性能和寿命。
2、逆变器的选型逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的重要设备。
逆变器的选型应该考虑家庭的用电负载、光伏发电系统的容量、系统的接入网格等因素。
同时，逆变器的性能和质量也是很重要的因素，需要选择有保障的品牌和质量。
3、电池组的选型电池组是存储多余电力的设备，它是光伏发电系统中的重要组成部分。
电池组的选型应该考虑家庭的用电需求、光伏发电系统的容量、电池组的电池类型等因素。
同时，电池组的品牌、质量、寿命等也是需要考虑的重要因素。
4、监测系统的设计监测系统是对光伏发电系统运行情况进行实时监测和管理的重要系统。
监测系统可以对系统的发电、储电、用电情况进行实时监测和管理，可以对光伏发电系统的性能进行优化。
监测系统的设计应该考虑家庭的用电量、发电量、储电量、系统的连接方式等因素。
同时，监测系统的品牌、质量、功能等也是需要考虑的重要因素。
三、家庭光伏发电系统的分析1、家庭光伏发电系统的经济性分析在家庭光伏发电系统的投资与回报过程中，需要考虑系统的经济性。
光伏离网系统设计案例概要
16
2、当地气候条件查询 峰值日照时间（PVsyst软件）查询得到北京（北京距离涞水 90公里）峰值日照时间为4.07h
峰值日 照时间
17
3、系统配置方案计算
蓄电池容量计算： 蓄电池容量=负载/电池电压/蓄电池充电速率 =24000/360/0.12+48000/360/0.08 =2221AH 其中：360V是GF60KVA的电池电压 0.12C为蓄电池放电8小时速率 0.08C为蓄电池放电12小时速率 由上可知道没市电情况下2221AH能满足离网光伏系统一天负 载用电量，当地有市电补充，可以针对此项目的成本来适当 条件蓄电池，此项目选择的是2V1000AH蓄电池180节
2
南京光伏离网监控系统
1.客户需求： 项目地点在南京，安装地点无市电，负载为100w的监控设备， 要求24小时运行，并且保证2天阴雨天时间不断电
客户需求分析： 项目地点在南京——可以通过PVSYS查找当地日照时间 安装地点无市电——无市电即阴雨天蓄电池放电后无法市电正 常补充，为保证负载正常工作，需根据实际情况加大组件容量 加快蓄电池充电速度 要求24小时运行，并且保证3天阴雨天时间不断电——有负载 使用时间和后备时间参考可以计算蓄电池容量 负载为100w的监控设备——负载为交流设备，电压为220Vac， 适用GF系列，型号初定GF500
3
2、当地气候条件查询 峰值日照时间（PVsyst软件）查询得到南京峰值日照时间为 3.88h
峰值日 照时间
4
3、选择逆变器
客户负载100W220Vac，选择GF500离网逆变控制一体机
5
4、系统配置方案计算
蓄电池容量计算： 蓄电池容量=负载*用电时间*阴雨天数/（逆变器电池电压*放 电深度*电池充放电效率 =100*24*2/（24*0.8*0.9） =277AH 其中：0.8为胶体深循环蓄电池放电深度 0.9为充放电效率
离网光伏发电系统组成及各部件功能图文分析
离网光伏发电系统组成及各部件功能图文分析离网光伏发电系统组成及各部件功能图文分析(1)典型离网光伏发电系统离网光伏发电系统结构如下图2-1所示，主要包括光伏阵列、控制器、蓄电池、逆变器和负载。
太阳能光伏发电的核心部件是太阳能电池板，它将太阳光昀光能直接转换成电能；并通过控制器把太阳能电池产生的电能存储于蓄电池中；当负载用电时，蓄电池中的电能通过控制器合理地分配到各个负载上。
太阳能电池所产生的电流为直流电，可以直接以直流电的形式应用，也可以用交流逆变器将其转换成为交流电，供交流负载使用。
太阳能发电的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存储起来。
图2-1独立型太阳能光伏发电系统工作原理(2)离网光伏发电系统各部件功能①太阳能电池组件（阵列）太阳能电池组件也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统中的核心部分。
其作用是将太阳光的辐射能量转换为电能，并送往蓄电池中存储起来，也可以直接用于推动负载工作。
当发电容量较大时，就需要用多块电池组件串、并联后构成太阳能电池方阵。
目前应用的太阳能电池主要是晶体硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等几种。
②蓄电池蓄电池的作用主要是存储太阳能电池发出的电能，并可随时向负载供电。
太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求是：自放电率低、使用寿命长、充电效率高、深放电能力强、工作温度范围宽、少维护或免维护以及价格低廉。
目前为光伏系统配套使用的主要是免维护铅酸电池，在小型、微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池、锂电池或超级电容器。
当需要大容量电能存储时，就需要将多只蓄电池串、并联起来构成蓄电池组。
③光伏控制器太阳能光伏控制器的作用是控制整个系统的工作状态，其功能主要有：防止蓄电池过充电保护、防止蓄电池过放电保护、系统短路保护、系统极性反接保护、夜间防反充保护等。
在温差较大的地方，控制器还具有温度补偿的功能。
另外控制器还有光控开关、时控开关等工作模式，以及充电状态、蓄电池电量等各种工作状态的显示功能。
离网光伏发电系统设计案例分析
离网光伏发电供电系统设计案例1系统原理图1.1系统实物连接图(图一)图一1.2系统连接框图（图二）图二1.3系统安装方式该系统用于医院，故太阳能电池板设计成地面电站安装形式（放于医院大楼屋顶），太阳能电池板固定支架之间采用螺丝固定的方式连接；支架底座考虑到风速及屋顶防水措施保护，采用一次性浇筑好的水泥压块（如图三所示）；太阳能电池板之间接头采用MC4公母插头，方便拆卸。
图三2、系统主要部件设计2.1太阳能电池板2.1.1太阳能电池板选型光伏组件选用多晶硅组件，型号为250Wp的多晶硅组件，每块内部封装156*156多晶电池片60片，该组件拥有高转换效率，确保卓越品质；该组件能够承受高风压、雪压以及极端温度条件；能够达到12年90%和25年80%的输出功率，5年工艺材料的质保。
2.1.2表六2.1.3太阳能电池板实物图（如图四所示）图四2.2光伏汇流箱2.2.1光伏汇流箱的选型对于光伏发电系统，为了减少光伏组件与光伏控制器或者逆变器之间的连接线，方便维护，提供可靠性，一般需要在光伏组件与光伏控制器或者逆变器之间增加直流汇流装置，故系统中需要增加光伏防雷汇流箱。
又根据太阳能电池板的并联数为10并，我们正常把每并电流预设为10A，考虑到控制器是两路输入每路电流50A，故选用两台5进1出的汇流箱。
2.2.2功能特点满足室内、室外安装要求最大可接入16路光伏串列，单路最大电流20A宽直流电压输入，光伏阵列最高输入电压可达1000VDC光伏专用熔断器光伏专用高压防雷器，正负极都具有防雷功能可实现多台机器并联运行维护简易、快捷远程监控（选配）表七22.4汇流箱实物照片（如图五所示）图五2.3储能蓄电池2.3.1储能蓄电池选型蓄电池是系统的储能设备，离网光伏发电系统完全依赖于蓄电池组来储能并持续提供能量。
该部分的设计将包含电池选型、安装、储能与发电的平衡。
离网系统的直流系统电压（蓄电池组电压），按照一般常用值分为 12V、24V、36V、48V、110V、220V，装机功率更大的系统则会选择更高电压，目的是降低电流密度，如 240V、360V 或 600V。
离网光伏系统关键器件选型(完整电子文档,配习题)
离网光伏系统关键器件选型（完整电子文档，配习题）离网系统主要由太阳能电池、光伏控制器、蓄电池、逆变器等部件组成。
本章节主要讲述离网光伏发电系统结构及各部件选配。
重点分析电池组件容量、蓄电池容量、光伏控制器、离网逆变器的选配方法。
4.1 离网系统电池组件选型与配置4.1.1电池组件特性1.电池主要参数指标与硅太阳能电池的主要性能参数类似，太阳能电池组件的性能参数也主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率等。
这些性能参数的概念与前面所定义的硅太阳能电池的主要性能参数相同，只是在具体的数值上有所区别。
(1)短路电流I S当将太阳能电池组件的正负极短路，使U=0时，此时的电流就是电池组件的短路电流，短路电流的单位是A，短路电流随着光强的变化而变化。
(2)开路电压Uo当太阳能电池组件的正负极不接负载时，组件正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是V。
太阳能电池组件的开路电压随电池片串联数量的增减而变化。
(3)峰值电流I m峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。
峰值电流是指太阳能电池组件输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是A。
(4)峰值电压U m峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。
峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是V。
(5)峰值功率Pm峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。
峰值功率是指太阳能电池组件在正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：Pm =I m×U m。
峰值功率的单位是W 。
太阳能电池组件的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和组件的工作温度，因此太阳能电池组件的测量要在标准条件下进行，测量标准为：辐照度lkW/mz 、光谱AMl.5、测试温度25℃。
(6)填充因子填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池组件的最大功率与开路电压和短路电流乘积的比值。
填充因子是反应太阳能电池组件所用电池片输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明所用太阳能电池组件输出特性越趋于矩形，电池组件的光电转换效率越高。
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家用离网光伏发电系统各部件选配案例分析
从前述内容可知，离网光伏发电系统选配主要工作包括电池组件配置、蓄电池容量配置、光伏控制器选型及离网逆变器选型。
一家用离网光伏发电负载用电及类型如下表4-7所示。
该地区最低的光照辐射是1月份，倾斜面峰值日照时数为4.0，组件损耗系数取0.9，离网逆变器工作效率为0.8，蓄电池充放电效率0.9，蓄电池放电效率的修正系数取1.05，蓄电池的维修保养率取0.8，蓄电池的放电深度取0.5，连续阴雨天数取5。
图4-25为本方案的系统结构图。
表4-7 家用离网系统负载用电
图4-25 离网系统结构
1.电池组件选配
家用离网系统负载为交流负载，每天消耗电能11678Wh，则逆变器输入端提供电能为14597.5wh，系统电压选取48V，所以蓄电池每天提供304Ah。
根据：
逆变器效率系数组件损耗系数充电效率系数）组件日平均发电量（）
负载日平均用电量（电池组件并联数⨯⨯⨯=
Ah Ah ）组件峰值工作电压（系数）系统工作电压（电池组件串联数V 1.43
V ⨯=
可计算出如下表4-5所示的电池组件选型配置方法。
表4-8 电池组件选配
可见，选择180W 电池组件最经济。
2.蓄电池容量选择
该地区最大连续阴雨天5天，则蓄电池放电容量为304Ah ×5=1520Ah 。
根据：
a K U L P F D C ⨯⨯⨯⨯=
可得：C=4987.5Ah 。
下表为各类蓄电池选型配置情况。
表4-9 蓄电池选型与配置
3.光伏控制器选型
根据上述分析，蓄电池通过控制器每天提供304Ah ，则平均流过控制器电流为12.7A ，工作电压为48V 。
可选择如下表4-10参数的光伏控制器。
表4-10 光伏控制器参数
4.光伏逆变器选择
系统离网逆变器输入电压48V ，输出220V 交流电，从负载工作表可知，负载最大功率总和为3838W 。
则可以采用48V 转220V 的5KW 纯正弦波光伏逆变器。
下表4-11参数的离网逆
变器。