离网光伏发电系统设计案例分析
伊朗太阳能离网光伏发电站系统研发设计方案 (自动保存)
太阳能离网发电系统设计一、工程概述1、工程名称伊朗家用小型离网发电系统2、地理位置（经度、纬度、环境状况、气候条件、风力状况、阳光资源等）伊朗位于亚洲西南部，北邻亚美尼亚、阿塞拜疆、土库曼斯坦，西与土耳其和伊拉克接壤，东面与巴基斯坦和阿富汗相连，南面濒临海湾和阿曼湾。
国土绝大部分在伊朗高原上，是高原国家，海拔一般在900—1500米之间。
西南部为厄尔布尔士山与科彼特山，东部为加恩-比尔兼德高地，北部有厄尔布兹山脉，德马万德峰海拔5670米，为伊朗最高峰。
西部和西南部是宽阔的扎格罗斯山山系，约占国土面积一半。
中部为干燥的盆地，形成许多沙漠，有卡维尔荒漠与卢特荒漠，平均海拔1,000余米。
仅西南部波斯湾沿岸与北部里海沿岸有小面积的冲击平原。
西南部扎格罗斯山麓至波斯湾头的平原称胡齐斯坦。
主要河流有卡流伦河与塞菲德。
里海是世界最大的咸水湖，南岸属伊朗。
伊朗东部和内地属大陆性的亚热带草原和沙漠气候，干燥少雨，寒暑变化大。
西部山区多属地中海式气候。
年降水量除西北部山区与里海沿岸超过1,000毫米外，一般在50-500毫米之间。
中央高原年平均降水量在100毫米以下。
3、气象资料气象资料以伊朗首都NASA数据库中德黑兰气象数据为参考，德黑兰位于伊朗北部。
二、方案设计（一）用户负载信息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）系统方案设计根据用户要求，本方案为光伏离网系统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（容量计算、安装地区户用电压情况、蓄电池型号选择、数量确定、布局）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=3.071×3×1.05/（0.8×0.5×0.7）=34.5KWh 由于系统设计的参考连续阴雨天数为2天。
新型离网光伏发电系统方案设计
新型离网光伏发电系统方案设计
一、研究背景
随着经济发展的加快，人们对能源的依赖也不断增加，其中电能的消
耗量不断增加，光伏发电作为可再生能源之一的优势越发凸显，越来越多
的人们开始重视这种可再生能源，认识到其能源的优势。
但是，传统的光
伏发电受电网接入限制，受地形和电网规划条件限制，导致很多人无法使
用这种技术，自给自足受到困扰，电力不足。
考虑到这个问题，研究开发
出离网光伏发电系统，从而解决用户的能源问题，真正实现自主发电，自
给自足，这是本文的研究背景。
二、研究内容
离网光伏发电系统是一种能够在电网外发电的能源系统。
它采用太阳
能转换成电能，利用电池存储电能，控制器调节发电，实现自主发电，解
决用户的电力不足问题。
本文针对此研究，主要是对其方案的设计，进行
如下研究内容：
1.在分析当地的气候条件，计算出需要的光伏发电系统容量，以便确
定所需的光伏发电系统组件的总容量；
2.确定系统组件的类型，并从技术性能，可靠性等方面考虑进行选型；
3.计算系统的配置，将系统组件分配到各个分支，达到最佳的配置；
4.计算系统指标。
家用离网光伏发电系统各部件选配案例分析
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 1.43V ⨯=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。
光伏发电离网系统方案
1、离网太阳能发电系统2、客户需求4KW交流水泵，每天工作一小时，2-3天阴雨天，纯离网系统。
3太阳能供电系统：3.1太阳能发电系统原理图4.系统配置与参考价格太阳能电池组件高效晶硅电池组件200Wp*8=1.6KWp蓄电池太阳能专用蓄电池12V150AH * 8pcs,（14.4度电。
可以满足4KW负载工作1小时，三天用电量）控制器48V 50A*1pcs逆变器48V6KW*1pcs纯正弦波逆变器，满足4KW水泵工作，wire 4mm2×1 , 太阳能专用光伏支架光伏专用支架Q235钢材热镀锌工作温度-30℃─50℃参考报价RMB: 元报价有效期30天付款方式预付货款的50%作为定金，余款发货前付清。
交货时间收到定金后15-30天。
分项成本（RMB：元）1、光伏组件：36V200Wp8pcs*8 1.6KW 5760.002、48V50A充电控制、48V6KW纯正弦波逆变一体机：95003、蓄电池：12V 150Ah 8pcs 83504、支架：1000.00注：1. 本预算为概算。
具体价格需等方案及具体配置确定后才能决定。
2. 此报价为主要材料税前报价，不包括运费、安装费及基础施工费；3、由于水泵属于动力元件，开启的瞬间需要额定功率3——5倍的电量，否则水泵是没办法启动的，所以对逆变器要求很高，同样造价也偏高。
5.离网型供电方案多年的开发设计经验，系统设计安全可靠，效率高。
1.高效率2.发电量逐级跟踪系统，当发电量从早上到下午发生变化时，会自动安排不同的机组工作，降低系统自身损耗，3. 休眠功能当不需要负载输出时，机组自动进入休眠状态，降低系统损耗与常用的火力发电系统相比，我公司光伏发电的优点主要体现在：1，无枯竭危险，太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输2安全可靠，无噪声，无污染排放外，电源无高次谐波干扰，特别适用于通信电源；；3不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势，平原、河道、海洋、高山、雪原、海岛、森林地区，任何需电的地方都可以使用晶体硅太阳能电池发电系统；4无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；5高性能：晶体硅太阳能电池发电系统具有抗台风、抗冰雹、抗潮湿、抗紫外辐照等特点，组件系统可以在零下40度到零上70度环境下正常工作；6使用者从感情上容易接受；7经济使用：建设周期短，获取能源花费的时间短，维修成本底一次性投资终身受益。
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。
500kw离网太阳能发电系统设计方案
500kW离网太阳能发电系统设计方案简介随着现代社会的不断发展，对电力需求的不断增加，太阳能发电作为一种绿色、环保、可再生的新型能源，越来越受到人们的重视。
离网太阳能发电系统是将太阳能发电设备集成在一起，通过电池存储设备来实现电能的储存，在没有电网接入的地区也能提供电能。
本文将详细介绍500kW离网太阳能发电系统的设计方案。
设计方案1. 太阳能电池板太阳能电池板是离网太阳能发电系统的核心组件。
本设计方案选择多晶硅太阳能电池板，因其价格较为实惠，性价比较高。
在本方案中，选用120块电池板，每块功率为400W，总功率为48kW。
2. 电池组电池组是离网太阳能发电系统的储能设备。
本设计方案选用的是铅酸电池，该种电池能够满足系统储能要求。
选用40组电池，每组电池12V，总电池电压480V。
3. 逆变器逆变器是将直流能转换为交流能的设备。
本设计方案中选用了40台逆变器，每台逆变器的输出功率为12.5kW，总功率为500kW。
4. 支架及其他附件为了将太阳能电池板固定在适当的位置，需要选用合适的支架。
在本设计方案中，选择使用铝合金支架；同时，在安装电池板时需要选用电线、MC4连接器等附件。
系统设计离网太阳能发电系统的设计需要考虑以下因素：1. 电池组的选用电池组的选用需要满足系统储能要求，同时也需要注意电池组的品质和寿命。
在本设计方案中，选择铅酸电池，该种电池品质较好，使用寿命较长。
2. 逆变器的选用逆变器是将直流能转换为交流能的关键设备，需要选择能满足系统功率要求的逆变器。
在本设计方案中，选择将40台逆变器组合在一起，总输出功率为500kW，能够满足系统需要。
3. 支架及其他附件的选用为了将太阳能电池板固定在适当的位置，需要选择合适的支架，并使用适当的附件，如电线、MC4连接器等。
本文介绍了500kW离网太阳能发电系统的设计方案。
该方案选用多晶硅太阳能电池板、铅酸电池、40台逆变器和铝合金支架等组件，能够稳定地提供500kW 的电能。
离网型光伏发电系统实验报告(DOC)
新能源技术课程设计实验报告姓名：专业：指导教师：辅助教师：完成日期：一、 实验过程记录1. 根据光伏电池的等效电路，利用仿真软件搭建光伏电池数学模型 （1）I ph 数学模型及参数设置按照原理算式如下refref ref S ST T I I ][,sc ph ）（-+=α（1）在MATLAB 中建立模型，从Simulink 元件库中拉取inport 、sum 、gain 、product 、outport 等原件，并按照原理搭建合适模型并封装。
如图1所示。
图1 I ph 数学模型图通过参考实验时所运用的太阳能电池板的参数其中参数设置T ref =298K ，S sef =1000W/m 2，α=0.06/1，Isc,ref =8.30/1A 。
（2）U oc 数学模型及参数设置根据原理中U oc =V oc,ref +β×(T -298)可在MATLAB 中建立模型，从Simulink 元件库中拉取inport 、constant 、sum 、gain 、outport 等原件，并按照原理搭建应有模型并封装。
如图2所示。
图2 U oc 数学模型图通过参考实验时所运用的太阳能电池板的参数其中参数设置：V oc,ref =29.5/1V ，β=-0.33/1。
（3）I d 数学模型及参数设置可在gain 、product 、图3 I d 数学模型图通过参考实验时所运用的太阳能电池板的参数其中参数设置：A =5，K =1.38×10-23J/K 。
（4）输出I 数学模型及参数设置根据原理公式]1))((ex [ph -+-=AKT N IR V q p I N I N I s s O P p（3）可在MATLAB 中将以上封装好的模块拼装成合适的仿真模型。
如图4所示。
UI图4输出I 数学模型图通过参考实验时所运用的太阳能电池板的参数其中参数设置：N p=1。
在这一过程中开始时由于粗心，少了一个环节，即对Vt取1/U，导致出现的仿真图形总是达不到理想的结果，所以通过同学之间的讨论以及细心的检查终于在推导公式的过程中发现了这个粗心的错误。
离网光伏发电系统设计
2.气象资料 气象资料以NASA数据库中气象数据为参考。 表1 广州气象资料表
月份
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 年平均
每日的太 空气温度 相对湿度 阳辐射 水 大气压力
平线
摄氏度
%
度/平方米/ 日
千帕
14.1 69.7% 2.15
99.9
14.6 76.1% 1.74
99.3
20.2 64.1% 3.15
99.7
15.6 63.5% 2.79
99.9
22.4 75.1% 3.00
99.1
风速
土地温度
每月的采 供冷 度日 暖度日数 数
米/秒
2.2 2.2 2.2 2.1 2.1 2.3 2.3 1.9 2.0 2.3 2.3 2.2 2.2
摄氏度
12.6 14.4 17.8 21.7 24.7 26.7 27.3 27.1 25.1 22.8 18.9 14.2 21.1
=48KVA 考虑到在启动过程是有较大的冲击电流，同时考虑系统临时增加负载 的情况，所以逆变器功率应相对选择较大的。 实际选择逆变器的规格为： 型号：SN220 50KS 容量：50KVA 逆变器的数量：1台
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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。
本次系统的装机功率为60K，对于离网系统来说，这个装机功率是相对较大的，为了降低电流密度，减少损耗。
有必要选择更高的系统直流电压，并使该电压与组件串电压很好的匹配。
我们将系统直流额定电压设置为360VDC 。
根据负载工作情况所需要消耗的备用能量及安装
面积和成本考量，故选用12V的免维护密封阀控式铅酸电池，根据系统电压和系统所需要的容量以及单个蓄电池容量的分类设定为：系统采用30只串2并的连接方式，串接成360V的系统电压。
2.3.2
表八
2.3.3蓄电池实物照片（如图六所示）
图六
2.4光伏充放电控制器
2.4.1控制器的选型
太阳能充放电控制器，通常被称做能源管理器。
太阳能充放电控制器是太阳能光伏电源的核心控制设备。
充放电控制器一般采用多路光伏阵列输入、根
据蓄电池组端电压逐路切换的控制方式，这种控制方式起到了类似的 PWM 控制方式（充电电流根据充电状态和电压逐渐增大或逐渐减少），有效的保护蓄电池。
根据组件功率对蓄电池的充电电流选择360V150A的控制器来控制充放电管理。
其中“360”指蓄电池组额定电压，“150”指能够承受的最大光伏组件输入电流。
这种类型控制器共有 3路独立光伏直流输入端。
这种大功率的充电控制器，在对蓄电池的充电过程中，根据蓄电池组的实时组压，与内部程序预设比较，来控制电子开关的逐级打开和闭合，以此来控制蓄电池组的充电电流大小和充电电压。
这种充电控制方式具有类似 PWM 的充电控制方式功能。
使充电效率得到提升，并保护蓄电池在浮充状态不会被过充。
2.4.2控制器的性能特点
（1）共负极控制方式，该系列为共正极控制，多路太阳能电池方阵输入控制；（2）微电脑芯片智能控制，充放电各参数点可设定，适应不同场合的需求；（3）各路充电压检测具有“回差”控制功能，可防止开关进入振荡状态；（4）控制电路与主电路完全隔离，具有极高的抗干扰能力；
（5）采用LCD液晶显示屏，中英文菜单显示；
（6）具有历史记录功能和密码保护功能；
（7）具有电量AH累计功能，包括光伏发电量、负载用电量、蓄电池电量的累计功能；
（8）保护功能齐全，具有多种保护及告警功能；
（9）具有RS485/232通讯接口，便于远程遥信、遥控；
（10）具有多种故障报警无源输出接点功能；
（11）具有时钟显示功能；具有温度补偿功能。
表九
2.4.4控制器实物照片（如图七所示）
图七
2.5离网逆变器
3.5.1离网逆变器选型
逆变器的选型中必须考虑直流输入电压范围与系统设计的直流电压匹配，以免导致的控制混乱，缩短设备寿命，尤其是蓄电池寿命。
逆变器的选型逆变器功率必须与负载功率相匹配。
根据预设负载的功率为20K的情况以及存在瞬间起动电流波动大的感性负载，考虑后续增加负载及设备稳定性，故选用
360V60K的工频逆变器来转换交流电给负载使用。
32.5.2离网逆变器的性能特点
（1）可靠性：用于新能源发电的电源往往安装于无电山区、牧区、边防、海岛等交通不便地区，一旦电源故障修复就较为困难，因此对电源的可靠性提出较严格的要求，如日夜温差大、高海拔地区空气稀薄而引起的散热、绝缘、以及远途运输问题；
（2）高效率：由于目前新能源发电的每度电成本偏高，太阳能电池电池板的价格昂贵，提高逆变电源的效率可降低太阳能电池板的容量，从而减少投资；（3）具有对蓄电池组过放电保护功能：光伏电站、风力发电电站往往具有专用的控制器对蓄电池的充、放电实时管理，但将蓄电池的过放电保护功能用逆变电源自身的功率器件来实现，不仅可简化电路、降低成本，而且可避免控制器通断直流电而引起拉弧问题，从而提高了系统的可靠性；
表十2.5.4离网逆变器实物照片（如图八所示）
图八
2.6光伏连接线缆
2.6.1线缆的选择
系统的光伏组件安装在户外，要求其有足够的耐候性才能保证使用 25 年以上，暴露在户外的组件与组件之间的连接电缆的耐候性也同样重要。
一般这种电缆会使用 TUV 论证的耐紫外线和耐老化电缆。
并且光伏系统与公用建筑结合安装，需要考虑建筑的防火安全要求。
（1）组件与组件、到汇流箱之间串联连接电缆，组件与组件之间的串联连接电缆，之间使用组件接线盒的自带电缆光伏组件（已经自带 900mm ）的光伏专用电缆，正负两极各一根，并且有明白正负极标记。
组件串内连接，直接使用该电缆及自带的连接器，串联连接。
对于组件串的最终正负极出线，到汇流箱之间的电缆，则根据不同的情况处理，会直接暴露在阳光下的，采用PV1-F1*4mm²型 TUV 光伏专用电缆。
（2）汇流箱与控制器之间的电缆选择普通10mm²软铜芯电力电缆正负极连线。
（3）光伏控制器输出到直流汇流盒采用50mm²软铜芯电力电缆正负极连线。
（4）蓄电池之间连接线及蓄电池组到直流汇流盒采用50mm²软铜芯电力电缆正负极连线。
（5）直流汇流盒到离网逆变器电池端采用70mm²软铜芯电力电缆正负极连线。
3、系统材料清单表（表十一）
表十一
该系统年平均发电量：按照当地年平均有效光照5H计算，组件年平均日发电量200KWH电量；
蓄电池有效释放电量72KWH；负载总功率及负载同时启动包括感性负载瞬间冲击不可超过48KW。
A/B/C 三相每相带载不可超过16KW。