5kW光伏离网发电系统方案设计
太阳能离网光伏发电站系统设计方案模版
太阳能离网光伏发电站系统设计方案模版太阳能离网发电系统设计一、工程概述1、工程名称***离网系统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）3、气象资料二、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。
（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、太阳能电池板方阵的设计（查询安装地区逐月辐照强度随倾角变化规律、倾角计算、支架设计或选取、电池板容量计算、电池板型号选择及数量确定并列出基本技术参量表、布局）逐月辐照强度随倾角变化规律六月七月八月九月十月十一月十二月年平均所选电池板的基本技术参数如下所示:2、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=15×3×1.05/（0.7×0.5×0.8）=112.5KWh 由于系统设计的参考连续阴雨天数为3天，所以蓄电池放点深度选择为0.5。
根据福建福州的电力情况，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36块单体为12V150Ah的蓄电池，总共18串进行并联，蓄电池总容量为54000Ah，即129.6KWh。
电池型号选择双登的6-GFM-150。
3控制器的设计（型号及主要参数）控制器的输入路数不够，可使用三通连接器使两块组件并联后接入控制器。
毕业设计(论文)家用5kw离网型光伏发电系统的设计
摘要常规能源在消耗的过程中会产生多种有害气体，不但污染环境，而且无法长久稳定地提供能源，而核能源虽然属于新型能源，但是可使用量有限，其在消耗的过程中会产生放射性废料。
与现有的其他能源相比，太阳能可谓优势突出，来源充足、方便易得，光伏发电系统就是通过各种设备直接将其转换为电能的系统，因此开展针对光伏发电系统的研究对于合理高效利用资源、推动新型能源的开发、促进光伏发电系统的发展具有重要意义。
本文以研究离网型光伏发电系统为目标，以相关基本理论为基石，通过模块化设计，利用仿真工具进行模拟，实现了对该系统的深入研究。
以光伏电池、蓄电池、变换器、控制器等硬件模块和最大功率点跟踪原理及算法等理论作为研究基础，对系统的设计主要包括对太阳能电池板的配置和计算、蓄电池组的配置和计算、DC-DC变换器的设计、DC-AC逆变器的设计和控制器的设计等。
以负荷要求为根据，进行有关参量的计算，选取合适的先进硬件材料，确定光伏电池和蓄电池的串并联数目；考虑输入与输出的数量关系，考虑实际负荷要求，考虑各种因素的影响，选取合适的变换器；由于智能控制器能够完成对系统的自动控制，保证系统正常且高效运行，因此非常适合作为系统的控制环节。
借助MATLAB 的仿真功能，依据已知的对各个模块的工作原理、基本结构的分析与研究，实现了对5kW离网型光伏发电系统中多个模块的模拟仿真，仿真结果与理论结果相一致。
关键词：离网型光伏发电系统系统模块设计系统模拟仿真AbstractConventional energy would release a large number of harmful gas in the process of consumption, and it cannot be stable for a long time to provide energy. Nuclear fuel belongs to new energy source but non-renewable energy, and it would eject radioactive waste at work and damage to the environment, so solar energy resource has obvious advantages by comparison. Solar photovoltaic power generation system is able to convert solar energy into DC or AC power through a variety of equipment, thus, study of solar photovoltaic power generation system is of great significance to use resources efficiently and promote the development of photovoltaic power generation systems.Study of off-grid photovoltaic power generation system as the goal, through the design of off-grid photovoltaic power generation system modules, using simulation tools for simulation, the household 5 kw off-grid photovoltaic power generation system research is implemented in this paper. Hardware such as photovoltaic cells, battery, converter and maximum power point tracking principle and algorithm theory as a foundation for research, the household type 5 kw off-grid photovoltaic power generation system is designed, mainly including configuration and calculation for the solar panels, battery configuration and calculation, the design of DC-DC converter, DC-AC inverter and the design of controller. Based on load requirements, relevant parameters are calculated, suitable materials are selected and the number of series-parallel solar cells and battery is determined. Considering the relationship between input and output, actual load demand and the influence of various factors, appropriate converters are selected. Intelligent controller can realize the automatic control of the system and ensure the normal and efficient operation system, which is very suitable as the control link of the system. Using powerful simulation function of MATLAB/Simulink, on the basis of understanding of working principle and analysis and design for basic structure for each module, the simulation of photovoltaic cells, DC- DC converter and DC-AC inverter is realized and the simulation results are consistent with the theoretical results.Keywords:off-grid photovoltaic power generation system system module design system simulation目录摘要 (1)Abstract (2)图表目录 (6)第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景及意义 (1)1.2 研究现状 (3)1.2.1 我国太阳能光伏发电产业化现状与发展趋势 (3)1.2.2 国外太阳能光伏发电产业化现状与发展趋势 (6)1.3 本文研究内容 (8)1.3.1 课题研究内容和目标 (8)1.3.2 拟解决的关键性问题 (13)1.3.3 课题的创新性 (14)第2章太阳能光伏发电系统 (15)2.1光伏发电系统的组成 (15)2.1.1 光伏阵列 (15)2.1.2 逆变器 (15)2.1.3 蓄电池 (16)2.1.4 控制器 (16)2.2 光伏发电系统的分类 (18)2.3光伏电池 (20)2.3.1 光伏电池的分类 (20)2.3.2 太阳能电池的工作原理 (21)2.3.3 太阳能电池物理模型及基本特性 (21)2.4本章小结 (24)第3章最大功率点跟踪原理及算法 (25)3.1 最大功率点跟踪的意义 (25)3.2 最大功率点跟踪的原理 (25)3.3 最大功率点跟踪的方法 (28)3.3.1 恒定电压法 (28)3.3.2 干扰观测法 (29)3.3.3 三点重心比较法 (30)3.3.4 电导增量法 (32)3.4本章小结 (33)第4章家用5kW离网型光伏发电系统设计 (34)4.1太阳能电池板的配置与计算 (34)4.2 蓄电池组的配置与计算 (36)4.3 DC-DC变换器的设计 (38)4.4 DC-AC逆变器的设计 (40)4.4.1 逆变器的原理 (40)4.4.2 DC-AC逆变电路 (41)4.5 控制器的设计 (44)4.6 本章小结 (45)第5章家用5kW离网型光伏发电系统建模和模块仿真 (46)5.1仿真软件平台 (46)5.2光伏电池的仿真 (46)5.3DC-DC变换器软件仿真 (50)5.4DC-AC单相逆变器软件仿真 (54)5.5本章小结 (57)第6章结论与展望 (58)6.1结论 (58)6.2展望 (58)参考文献 (60)致谢 (63)图表目录图1-1 世界和我国常规能源耗尽年份图图1-2 世界和我国光伏电池的生产量图图1-3 全世界不同种类光伏电池的生产量图图1-4 家用4kW离网型光伏发电系统结构示意图图1-5 逆变电路基本电路构成图图1-6 多路光伏系统控制器的电路原理图图2-1 光伏发电系统示意图图2-2 直流负载直结型系统图图2-3 直流负载蓄电池使用型系统图图2-4 交流负载蓄电池使用型系统图图2-5 直、交流负载蓄电池使用型系统图图2-6 不考虑串并联电阻的PN同质结光伏电池等效电路图图2-7 考虑串并联电阻的PN同质结光伏电池等效电路图图2-8 光伏电池输出特性曲线图图2-9 太阳能电池光电转换过程中存在的各种类型的损耗图图3-1 光伏电池伏安特性曲线示意图-温度一定，光照强度变化图图3-2 光伏电池伏安特性曲线示意图-光照强度一定，温度变化图图3-3 光伏电池输出功率与端电压特性曲线-温度一定，光照强度变化图图3-4 光伏电池输出功率与端电压特性曲线-光照强度一定，温度变化图图3-5 光伏电池在不同光照强度下的特性曲线图图3-6 恒定电压法控制流程图图3-7 干扰观测法控制流程图图3-8 三点重心比较法可能情况汇总图图3-9 三点重心比较法流程图图3-10 电导增量法流程图图4-1 Buck-Boost变换电路原理图图4-2 开关管导通时Buck-Boost电路的等效电路图图4-3 开关管关断时Buck-Boost电路的等效电路图图4-4 Buck-Boost电路电感两端的电压及流过电感的电流波形图图4-5 单相桥式逆变电路图图4-6 工作电压波形图图4-7 单极性SPWM逆变电路的主电路原理图图4-8 SPWM调制电路原理图图4-9 SPWM调制波形图图4-10 单路旁路型过充放电控制器控制原理图图5-1 光伏电池模块仿真模型图图5-2 光伏电池模块的子系统图图5-3 光伏阵列输出电流曲线图图5-4 光伏阵列输出电压曲线图图5-5 光伏阵列输出功率曲线图图5-6 光伏阵列输出特性曲线图图5-7 光伏阵列伏安特性曲线图图5-8 DC-DC变换器模块仿真模型图图5-9 IGBT模块集电极电流和集射极电压波形图图5-10 二极管电流、电压波形图图5-11 系统变量波形图-占空比0.5图图5-12 系统变量波形图-占空比0.2图图5-13 系统变量波形图-占空比0.7图图5-14 DC-AC单相逆变器模块仿真模型图图5-15 逆变桥模块的输入电流波形图图5-16 逆变桥模块输入电流经过二阶模型高通滤波后的波形图图5-17 负载两端电压波形图图5-18 电压源两端电压波形图图5-19 负载与电源加和波形图表1-1 未来世界能源需求与再生能源可开发量表表1-2 最优光伏组件的成本分析表表1-3 全球光伏组件价格变化表表1-4 光伏电池发展阶段表表1-5 国家发改委通知规定的全国光伏电站标杆上网电价表表1-6 我国实现光伏电池组件成本和光伏发电电价降低的路线表表1-7 2006-2012年我国各年光伏发电系统累计装机容量及当年新增装机容量表表1-8 2000-2012年全球光伏发电系统累计装机容量及当年新增装机容量表表1-9 全球光伏发电系统累计装机容量前六名表表2-1 离网型光伏发电系统对逆变器的基本要求表表2-2 离网型光伏发电系统对逆蓄电池的基本要求表表2-3 离网型光伏发电系统对逆蓄电池的基本要求表表2-4 现阶段光伏发电系统控制器分类表表2-5 光伏电池分类表表4-1 蓄电池常用字母含义表第1章绪论1.1 课题的研究背景及意义常规能源在消耗的过程中会产生多种有害气体，不但污染环境，而且无法长久稳定地提供能源，而核能源虽然属于新型能源，但是可使用量有限，其在消耗的过程中会产生放射性废料。
5KW光伏发电离网系统
5KW离网PV系统配置太阳能电池方阵：发电容量5KW，采用多晶硅太阳能电池组件，转换效率13-14%，选用180W组件9串3并，工作电压325V，使用寿命25年以上。
工程安装面积40m2，倾斜安装。
蓄电池组：铅酸免维护电池220V200AH，由110个2v400ah电池串联组成，可以提供走廊照明灯连续工作3天，使用寿命5-7年。
智能控制器：额定功率5KW，额定工作电流为35A；带蓄电池过充电保护，过放电保护；输入反接保护，短路保护，过载保护，温度补偿，过热保护等。
正弦波逆变器：5KW，输入DC220V±20％,输出AC220V±10％,频率50Hz,波形为纯正弦波。
控制组柜：用于安装控制器和逆变器，以及存放电池，在控制组柜面板上可显示工作电流，电压等常见电路参数，以提高系统的安全性和可视化界面。
一、工程材料工程材料清单序号项目名称规格型号材料单价数量单位金额（元）1 太阳能电池方阵单晶硅5000 瓦2 蓄电池2V400Ah 110 只3 充电控制器220V35A 1 只4 逆变器5KW 1 只5 太阳能电池方阵钢架钢结构5000 瓦6 控制组柜钢结构 1 套7 线材铜芯电缆 1 批8 其他辅助材料 1 批When you are old and grey and full of sleep, And nodding by the fire, take down this book, And slowly read, and dream of the soft look Your eyes had once, and of their shadows deep; How many loved your moments of glad grace, And loved your beauty with love false or true, But one man loved the pilgrim soul in you,And loved the sorrows of your changing face; And bending down beside the glowing bars, Murmur, a little sadly, how love fledAnd paced upon the mountains overheadAnd hid his face amid a crowd of stars.The furthest distance in the worldIs not between life and deathBut when I stand in front of youYet you don't know thatI love you.The furthest distance in the worldIs not when I stand in front of youYet you can't see my loveBut when undoubtedly knowing the love from bothYet cannot be together.The furthest distance in the worldIs not being apart while being in loveBut when I plainly cannot resist the yearningYet pretending you have never been in my heart.The furthest distance in the worldIs not struggling against the tidesBut using one's indifferent heartTo dig an uncrossable riverFor the one who loves you.倚窗远眺，目光目光尽处必有一座山，那影影绰绰的黛绿色的影，是春天的颜色。
2kw-5KW家用光伏发电设计方案
2KW太阳能光伏发电系统
系统型号：LS-2000S 系统额定功率（Wp）：2040
每天发电量（Wh）：6825 系统额定电压（Vdc)：48
电池组件峰值功率（Wp)：
光伏板最佳工作电压（Vdc)：35.9
170
光伏系统额定电流（A）：
光伏板转换效率：17%
28.44
太阳能控制器：48V/50A 正弦波逆变器：2000W/48V
系统总占地面积（M2)：
逆变器波形：正弦波
15.61
蓄电池容量：12V/200AH
8块
可带负载：冰箱，洗衣机，水泵，电饭锅，彩电，照明，电风扇，充电
备注：可根据用户的实际用电器功率、用电时间对逆变器输出功率及配置做出相应调整。
3.5kw家用光伏发电方案
4kw家用光伏发电方案
5KW离网型屋面太阳能光伏发电系统。
马尔代夫离网光伏电站系统设计方案
马尔代夫5kW光伏离网系统设计一、工程概述1、工程名称马尔代夫5kW光伏离网系统设计2、地理位置位于赤道附近，东经73度，北纬4度左右，具有明显的热带气候特征，无四季之分。
年降水量1900毫米，年平均气温28℃。
3、气象资料二、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）Po：平均负荷容量[kW]L：蓄电池的维修保养率（通常取U：蓄电池的放电深度（通常取Ka：包括逆变器等交流回路的损失率（通常取，如逆变器效率高可取）所以此处的蓄电池的容量应该为：C=×3×（××）=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。
根据伊朗的电力情况，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。
电池型号选择双登的6-GFM-150。
2、太阳能电池板方阵的设计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。
下表是在不同倾角时斜面上的辐照强度的逐月变化对照表：逐月辐照强度随倾角变化规律十一月十二月年平均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，平均日辐照强度很低，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。
离网型光伏发电系统设计报告
题目
姓名：吴鹏飞
专业：电131
指导教师：张老师
完成日期：
一
1、检索资料，了解光伏发电技术的发展状况以及光伏发电原理；
2、掌握光伏电池模型的建立方法，分析、设计仿真模型，并利用 MATLAB 进行仿真实现；
3、掌握光伏电池的测试方法，选择适合的测量器件与量程，验证光伏1.阵列模拟方法的正确性；
对于Ish有：
(1-3)
则光伏电池输出电流为：
(1-4)
通常情况下，式1-4中的(V+IRs)/Rsh项远远小于光伏电池输出电流，因此该项可以忽略。由一片硅片构成的光伏电池称为单体；多个光伏电池单体组成的构件称为光伏模块；多个光伏模块构成的大型装置称为光伏阵列。单体产生的电压和电流很小，在实际应用中，通常使用光伏阵列来得到期望的电压和电流，它体现出来的特性与光伏电池特性类似，则光伏阵列输出电流为：
由图1-3可知，其它条件一定时，光伏电池周围环境温度的升高将使光伏电池的开路电压Voc下降，短路电流Isc轻微增加，从而导致光伏电池的输出功率下降。光伏电池的温度特性一般用光伏电池的温度系数表示，温度系数小，说明光伏电池的输出随温度变化的越缓慢。由图2-4可知，其它条件一定时，光伏电池表面光照强度的增加将使光伏电池的短路电流Isc增加，开路电压Voc也略微增加，从而导致光伏电池输出功率增加。
三、实验原理分析
1பைடு நூலகம்
太阳能是一种辐射能，它必须借助一定的能量转换器才能变换成电能，这个把太阳能转换为电能的半导体能量转换器，就叫做光伏电池。光伏电池是光伏发电系统的重要组成部分，其光电转换效率和成本对光伏发电的发展具有决定性的影响。
（
光伏电池是利用半导体材料的光生伏打效应制成的。所谓光生伏打效应，简单的说，就是当物体受到太阳辐射时时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。半导体材料将光能转换为电能的效率特别高，因此光伏电池多为半导体材料制成。半导体光伏电池的发电过程可概括为如下四个过程：（1）收集太阳光使之照射到光伏电池表面。（2）光伏电池吸收具有一定能量的光子，激发出非平衡载流子——电子空穴对。（3）这些电性符号相反的光生载流子在光伏电池P-N结内建电厂的作用下，电子-空穴对被分离，在P-N结两边产生异性电荷的积累，从而产生电动势，形成光生电压。（4）在光伏电池P-N结的两侧引出正负电极，并接上负载，则在外电路中即有光生电流通过，从而获得功率输出，这样光伏电池就把太阳能直接转换成了电能。发展至今，光伏电池的种类已特别繁多，根据制作材料的不同可将光伏电池分为硅光伏电池、有机半导体光伏电池、化合物半导体光伏电池和薄膜光伏电池。
光伏离网系统方案【模板范本】
光伏离网系统一、系统类型拟在酒店附楼北侧安装光伏离网系统，主要供高尔夫球场附近的路灯照明使用。
二、系统要求1、离网系统所发的电用来给路灯照明使用；2、对路灯使用时间无明确要求；三、安装容量如下图所示,该区域共可安装6P235组件220片，总容量为51.7KWp。
四、安装倾角因对路灯负载使用时间无明确要求，所以组件方阵的倾角选择全年最佳倾角（全年太阳辐照量最大），为25度倾角.五、发电量预估月发电量及月平均发电量如下表所示.由上表数据可以看出，全年中发电量最低月份为一月份和十二月份，平均每天可提供电能约57kwh.六、支架1、支架平面布置图如下图所示。
支架通过镀锌方管与女儿墙固定连接，在很大程度上提高了支架的抗风能力。
2、支架局部详图如下图所示.七、系统配置方案一、普通型1、系统组成原理图如下：组件控制器蓄电池逆变器交流配电柜路灯3、电气连接方式组件串并联方式：➢每10片组件串联为一串；➢共22串并联；➢系统电压为220V；4、系统特点本系统方案中，主要部件采用国内知名品牌的产品，如合肥阳光.系统特性如下：➢系统组成结构简单；➢系统扩展性弱；➢系统输入比较单一；➢系统效率较低；➢蓄电池放电保护后，可切换到市电进行供电。
方案二、多功能型1、系统组成原理图如下:3、电气连接方式组件串并联方式： ➢ 每2片组件串联为一串; ➢ 共110串并联; ➢ 系统电压为48 V ；4、系统特点本系统方案中，主要部件采用国际知名品牌，如施耐德、伊顿等。
光伏组件串汇流箱共7串MPPT 充电控制器单元1光伏组件串汇流箱共7串MPPT 充电控制器单元3共3个单元直流母线蓄电池组12V/200Ah*4蓄电池组12V/200Ah*4共6组双向逆变器X6048交流配电柜光伏组件串汇流箱共7串MPPT 充电控制器单元1光伏组件串汇流箱共7串MPPT 充电控制器单元3共4个单元直流母线蓄电池组12V/200Ah*4蓄电池组12V/200Ah*4共8组双向逆变器X6048交流配电柜子系统1#子系统5#共5个子系统路灯负载系统特性如下：➢系统组成结构比较复杂；➢系统扩展性强,扩充光伏阵列时只需添加部分设备即可；➢系统输入多样化，可接入光伏、市电、柴油发电机等; ➢系统效率较高；➢蓄电池放电保护后，可切换到市电进行供电。
5KW家用并网光伏发电系统设计-毕业论文-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要我国是发展中大国，工业发展与国民用电对能源的依赖性非常大，太阳能不仅清洁无污染而且是可无限再生的一种能源，对太阳能的利用推动了光伏发电产业的发展，小型的家用光伏发电能直接惠利于民在今年来受到广泛关注。
本文设计了装机容量为5KW的光伏并网发电系统，足以满足一般家庭的生活用电。
针对光伏发电产业的现状和前景进行了简单介绍，对光伏并网发电系统的各个模块进行了设计。
包括光伏电池的原理与电池组件的设计、主电路设计、控制系统设计，主电路是由DC/DC变换部分和DC/AC变换部分组成，DC/DC包括电源电路、稳压电路，用于提升光伏电池的输出电压并使之稳定不变；DC/AC包括逆变电路及其驱动信号发生电路；控制系统包含主控芯片、控制电路，控制策略包含最大功率点跟踪算法、spwm驱动信号产生等。
该设计简单可靠，经济实惠，清洁无污染。
关键词：光伏并网，最大功率点跟踪控制，单相全桥逆变电路5KW home photovoltaic grid-connected power generation systemdesignabstractChina is a large developing country. Industrial development and national electricity are very dependent on energy. Solar energy is a clean and renewable energy source. The use of solar energy has promoted the development of the photovoltaic power generation industry. Small domestic photovoltaic power generation can directly benefit Beneficial to the people this year has received widespread attention. This article designed a photovoltaic grid-connected power generation system with an installed capacity of 5KW, which is enough to meet the daily electricity consumption of ordinary families.The current situation and prospect of the photovoltaic power generation industry are briefly introduced, and the modules of the photovoltaic grid-connected power generation system are designed. Including the principles of photovoltaic cells and battery module design, main circuit design, and control system design, the main circuit is composed of two parts: DC / DC conversion and DC / AC conversion. DC / DC includes power supply circuit, voltage stabilization circuit, DC / AC Including the inverter circuit and its driving signal generating circuit, the control system includes the main control chip, control circuit, maximum power point tracking algorithm, spwm driving signal generation, etc. The design is simple, reliable and economical. Keywords:grid-connected photovoltaic; maximum power point tracking control; single-phase full-bridge inverter circuit目录1绪论1.1课题研究背景随着社会发展，对能源的需求越来越大，化石能源在可预见的将来中会枯竭，因此研究新能源对人类社会的发展具有重要意义，太阳能是一种清洁而且可再生的新型能源，而光伏发电不仅能合理利用太阳能，也能带动相关产业的发展，对我国新能源战略具有重要意义。
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5kWp 光伏离网发电系统设计方案二零一六年元月目录一、太阳能离网发电系统简介及建设容参数 (3)1.1 太阳能离网发电系统简介 (3)1.2 建设位置参数 (3)1.3 项目用户负载参数 (4)二、相关规和标准 (5)三、系统组成与原理 (6)3.1 光伏太阳能离网发电系统组成 (6)3.2 光伏太阳能离网发电系统主要组成 (7)3.3 离网系统原理示意图 (7)四、离网发电系统方案设计过程 (8)4.1 方案简介 (8)4.2 使用具体要求信息 (8)4.3 蓄电池设计选型 (9)4.4组件设计选型 (14)4.5 离网逆变器设计选型 (18)4.6 控制器设计选型 (19)4.7 交直流断路器 (20)4.8 电缆设计选型 (22)4.9 方阵支架 (22)4.10 配电室设计 (23)4.11 接地及防雷 (23)4.12 数据采集检测系统 (24)五、设备配置清单及详细参数 (25)六、系统建设及施工 (25)6.1 施工顺序 (25)6.2 施工准备 (26)6.3 工程施工 (27)七、系统安装及调试 (27)7.1 太阳电池组件安装和检验 (27)7.2 总体控制部分安装 (29)7.3 检查和调试 (29)八、工程预算分析报告 (30)8.1 投资估算容 (30)8.2 工程预算 (30)九、运行及维护注意事项 (31)9.1 日常维护 (31)9.2 注意事项 (34)一、太阳能离网发电系统简介及建设容参数1.1 太阳能离网发电系统简介独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。
它的主要特点就是集中供电，如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能，当然这是在该村庄地理位置较偏远，无法直接利用电力公司电能的情况下，所能用到的方法。
用这种方式供电便于统一管理和维护。
而户用系统是采用分散供电的方式提供电能，如果要在该村庄安装户用光伏系统，这样每一户都得需这么一套光伏系统，它比起独立光伏电站来，所需的元器件规格要小，控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小，但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的。
太阳能光伏建筑一体化（Building Integrated Photovoltaic——BIPV）是应用太阳能发电的一种新形式，简单的讲就是将太阳能发电系统和建筑的围护结构外表面如建筑幕墙、屋顶等有机的结合成一个整体结构，不但具有围护结构的功能，同时又能产生电能供本建筑及周围用电负载使用。
还可通过建筑物输电线路离网发电，向电网提供电能。
太阳能光伏方阵与建筑的结合由于不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而备受关注。
1.2 建设位置参数1、项目名称：；2、项目地点：省市；3、经度：114°30’，纬度：30°60’；4、平均海拔高度：23.3m；1.3 项目用户负载参数用户平均日用电量如下表所列清单：二、相关规和标准光伏离网逆变系统的制造、试验和验收可参考如下标准：GB/T 18479-2001 《地面用光伏(PV)发电系统导则》GB/T 20046-2006 《光伏(PV)系统电网接口特性》GB2297-89 《太阳光伏能源系统术语》GB/T 18210-2000 《晶体硅光伏方阵I－V 特性的现场测量》GB/T 20514-2006 《光伏系统功率调节器效率测量程序》GB/T 20513-2006 《光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则》GBT 18911- 2002 IEC 61646：1999 《地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型》GBT 20047.1 2006 《光伏(PV)组件安全鉴定+第一部分结构要求》GB/T 14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》GB4064-1984 《电气设备安全设计导则》GB/T 14549-1993 《电能质量公用电网谐波》DL5027-1993 《电力设备典型消防规程》EN50178 《用于电力安装的电气设备》《中华人民国消防法》《电力监管条例》(国务院令〔2005〕第432 号)《中华人民国电力法》《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见（财建[2009]128 号）三、系统组成与原理3.1 光伏太阳能离网发电系统组成光伏太阳能离网发电系统组成主要包括：太阳能电池板（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户（即照明负载）等组成。
其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。
（1）太阳能电池板：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量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；（2）太阳能控制器：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。
在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。
其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；（3）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。
其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。
（4）离网逆变器：在很多场合，都需要提供 220VAC、110VAC 的交流电源。
由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC、110VDC、220VDC。
为能向220VAC 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。
在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC 的电能转换成5VDC 的电能（注意，不是简单的降压）。
3.2 光伏太阳能离网发电系统主要组成主要组成如下：（1）光伏电池组件及其支架；（2）太阳能控制器；（3）蓄电池（组）；（4）离网逆变器；（5）系统的通讯监控装置；（6）系统的防雷及接地装置；（7）土建、配电房等基础设施；（8）系统的连接电缆及防护材料。
3.3 离网系统原理示意图下图为离网系统原理示意图：离网系统示意图四、离网发电系统方案设计过程4.1 方案简介本太阳能离网发电系统因考虑全年平均用电量，将系统设计成全年发电量均衡，以此设计组件阵列倾角等参数。
本太阳能离网发电系统将采用分布式离网的设计方案，该5kWp 的离网发电系统，通过控制器将电能储存到蓄电池，再连接到离网逆变器，并通过逆变器将直流电转化成交流电供应交流负载使用。
另外，系统可选择`配置1 套监控装置，可采用RS232/RS485 或Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测离网发电系统的运行参数和工作状态。
4.2 使用具体要求信息（1）要求连续使用阴雨天数：2 天；（2）负载类型：220Vac 负载；（3）日用电量：根据用户电器设备功耗表统计，假设用户电器全额总功率为8210W，日均用电量为18420Wh，按照60%的同时使用率计算，得出电器总功率为4926W，日均用电量为11052Wh。
日均负荷平均耗电量时，增加5%的预期负荷留量，所以日均耗电总量为：11052Wh×1.05≈11.6kWh。
4.3 蓄电池设计选型蓄电池容量计算是根据系统日用电量、自给天数、逆变器效率以及蓄电池放电深度决定。
蓄电池的容量选择是家用太阳能光伏系统的关键问题之一，是本系统中维护成本最高的，所以合理选择蓄电池容量是非常重要的。
平均放电率计算公式一：加权平均负载工作时间 =Σ（负载功率×工作时间）/Σ负载功率=11052Wh/4926W=2.24h平均放电率（小时）=（自给天数×负载工作时间）/最大放电深度=（2×2.24h）/0.8=5.6h蓄电池容量计算公式一：CAP=(DL)/(DOD×ηout×V) =（2×11.6kWh）/（0.85×0.9×220V）≈137.85Ah ——CAP：电池容量，Ah；D：存电可用天数；L：最大平均日用电量，kWh；DOD：蓄电池放电深度；ηout：从许能系统到负载见的总效率；V：系统电压，V；计算中，逆变器日均效率取0.92，蓄电池充电控制器效率取0.96。
所以，ηout=逆变器日均效率×蓄电池充电控制器效率=0.92×0.96=0.9。
蓄电池容量计算公式二：蓄电池容量=（日均耗电量×自给天数）/（蓄电池放电深度×逆变器效率×系统电压）=（11.6kWh×2）/（0.85×0.85×220V）≈146Ah——蓄电池放电深度：取0.85；逆变器效率：取0.85；系统电压：220V；自给天数:2天；蓄电池容量计算公式三：CAP=（QL×D）/（V×η1×η2×η3×η4）=（11.6kWh×2）/（220V×0.85×0.85×0.98×0.92）≈162Ah——QL：日均耗电量，Ah；D：连续阴雨天数，2 天；V：系统电压，V；η1：蓄电池放电深度，0.85；η2：逆变效率，0.85；η3：输出线损，0.98；η4：蓄电池放电效率，0.92；蓄电池容量计算公式四：蓄电池容量C=（P×t×D） /（V×K×η2）=（11.6kWh×2）/（220V×0.7×0.85）≈177Ah——C：蓄电池组的容量，Ah；P：负载的功率，W；t：负载每天的用电小时数，h；D：连续阴雨天数（一般为2～3 天），取值2 天。
V：蓄电池组的额定电压，V；K：蓄电池的放电系数，考虑蓄电池效率、放电深度、环境温度、影响因素而定，一般取值为0.4～0.7。
该值的大小也应该根据系统成本和用户的具体情况综合考虑；η2：逆变器的效率，取值0.85；蓄电池容量计算公式五：蓄电池容量Bc=（A×QL×NL×To）/（Cc×V）=（1.4×11.6kWh×2×1）/（220V×0.85）≈174Ah——A：为安全系数，根据情况在1.2-1.4 之间选取，取1.4；QL：为负载的日平均耗电量，kWh；V：系统电压，V；NL：为该地区最长连续阴雨天数，取2 天；To：为温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；Cc：蓄电池放电深度，取0.85；本系统中可以选用天津蓝天公司的铅酸电池或欧赛公司的锂电池。