小型家庭独立光伏发电系统毕业设计
小型家庭独立光伏发电系统设计
1
毕业设计（论 文）
光伏材料加工与应用
题
目：小型家庭独立光伏发电系统设计
毕业时间：
学生姓名：
指导教师：
班 级： 光伏材料加工与应用
小型家庭独立光伏发电系统设计
2 目 录
摘要 .................................................................. 1
一、绪论 .............................................................. 1
二、独立光伏发电系统简介及原理 ........................................ 2
（一）简介 ............................................................ 2
（二）原理 ............................................................ 2
三、独立光伏发电系统组成部分和设计要求 ................................ 3
（一）组成部分 ........................................................ 3
（二)设计要求 ......................................................... 5
1.相关负载参数 ................................................... 5
2.相关环境环境参数 ............................................... 5
四、独立光伏发电系统的计算及方阵的设计 ................................ 6
（一）太阳能蓄电池容量计算 ............................................ 6
（二）太阳能蓄电池的串并联数计算 ...................................... 6
（三）太阳能电池组件设计与计算 ........................................ 7
（四）太阳能电池控制器的选型 .......................................... 8
（五）太阳能电池逆变器的选型 .......................................... 8
（六）太阳能电池方位角的选择 .......................................... 8
（七）太阳能电池倾斜角选择 ............................................ 9
（八）太阳能光伏支架安装注意 ......................................... 10
六、总结 ............................................................. 10
参考文献 ............................................................. 11
致谢 .................................................. 错误!未定义书签。
小型家庭独立光伏发电系统设计
1 小型家庭独立光伏发电系统设计
摘要：将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术。是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。本次设计是家庭用分布式光伏发电系统设计，家庭用分布式光伏发电系统是指利用光伏发电技术，在家庭的屋顶或墙壁等场地建立发电系统，多余电量可以送入当地配电网中的发电方式。此次设计内容包括了对光伏发电系统的容量设计和光伏发电系统的配置设计，容量设计主要对光伏组件和蓄电池的容量进行设计与计算，确定光伏组件和蓄电池的数量，发电系统的配置设计时对光伏发电系统中的光伏组件型号、安装方式及配套设备与设施进行设计。本设计是为家用式光伏发电系统，具有节能，无污染运用方便等特点。
关键词：光生伏特效应；太阳能电池板；逆变器
一、绪论
能源是世界发展的源动力，随着石油等矿物能源的消耗，能源危机已经是世界面临的一大挑战，于是开发和利用新能源成立必然的趋势，而太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：第一：它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。今后足以供给地球人类，使用几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。第二：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。第三：太阳能是一种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音。绝对不会造成污染和公害。 小型家庭独立光伏发电系统设计
2 甘肃省具有丰富的太阳能资源，全省年太阳能总辐射量在4800～6400MJ/m2，年资源理论储量67万亿kWh，每年地表吸收的太阳能约相当于824亿吨标准煤，开发利用前景广阔。河西走廊（包括酒泉、张掖、嘉峪关）地区为甘肃省太阳辐射丰富区，年太阳总辐射量分别为6400MJ/m2和5800MJ/m2，中部地区（金昌、武威、民勤的全部，古浪、天祝、靖远、景泰的大部，定西、兰州市、临夏部分地区，环县部分地区及甘南州玛曲的部分地区）属于太阳辐射较丰富区，为5200～5800MJ/m2，南部（天水、陇南、甘南地区大部）地区相对较低，属于太阳能可利用区，年太阳总辐射量仅4800～5200MJ/m2。
二、独立光伏发电系统简介及原理
（一）简介
独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。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。有阳光进，太阳能电池将光能转换为电能供负载使用，并同时向蓄电池存储电能。夜间或阴雨天时，则由蓄电池向负载供电。这种系统应用广泛，小到太阳能草坪灯、庭院灯，大到远离电网的移动通信基站、微波中转站，边远地区农村供电等。当系统容量和负载功率较大时，就需要配备太阳能电池方阵和蓄电池组了。
（二）原理
太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应。
当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源 ，如图1所示。 小型家庭独立光伏发电系统设计
3
图1 太阳能工作原理图
三、独立光伏发电系统组成部分和设计要求
（一）组成部分
目前在独立运行的光伏发电系统中，普遍采用的结构如图2所示，首先利用太阳能电池来收集太阳能，在经过控制器给蓄电池充电，由于蓄电池的电压较低，往往无法满足逆变要求，因此还需要串并多组，最后通过逆变器将直流电转化为220V/50Hz的交流电供用户使用。
图2 太阳能系统组成图
1.电池板的选择：太阳能电池板容量是指平板式太阳能板发电功率WP。太阳能小型家庭独立光伏发电系统设计
4 发电功率量值取决于负载24h所消耗的电力，由负载额定电源与负载24h所消耗的电力，决定了负载24h消耗的容量P（AH），再考虑到平均每天日照时数及阴雨天造成的影响，计算出太阳能电池阵列工作电流IP（A）。由负载额定电源，选取蓄电池标称电压，由蓄电池标称电压来确定蓄电池串联个数及蓄电池浮充电压VF（V），再考虑到太阳能电池因温度升高而引起的温升电压VT（v）及反充二极管P－N结的压降VD（v）所造成的影响，则可计算出太阳能电池阵列的工作电压VP（V），由太阳能电池阵列工作电源IP（A）与工作电压VP（v），便可决定平板式太阳能板发电功率，从而设计出太阳能板容量，由设计出的容量与太WP阳能电池阵列工作电压VP，确定硅电池平板的串联块数与并联组数。
2.蓄电池的选择：独立光伏系统蓄电池的选择过程主要包括三个方面：蓄电池种类、蓄电池的容量和蓄电池组串并联的确定。蓄电池种类很多，主要有铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢电池等。目前，由于产品技术的成熟性和成本等因素，一些小型简单的独立光伏系统中使用镍氢电池；多数的独立光伏系统中使用铅酸蓄电池，应用广泛。蓄电池的容量选择与很多因素有关，主要有日负载需求、蓄电池最大放电深度等。独立光伏系统的蓄电池容量，要保证系统在太阳光照连续低于平均值的情况下负载仍可以在一定时间内持续正常工作。在光照度低于平均值的情况下，太阳能电池组件产生的电能，不能完全补充每日负载需求从蓄电池中消耗能量而产生的空缺，这样蓄电池就会处于亏电状态。如果在一定时间内光照度始终低于平均值，蓄电池持续放电以供给负载的需要，蓄电池的荷电状态持续下降。但是为了避免蓄电池的损坏，这样的放电过程只能允许持续一定的时间，直到蓄电池的荷电状态到达安全的最低值，即蓄电池的最大放电深度。即光伏系统在没有任何外来能源的情况下蓄电池供给负载正常工作的天数。同时，由于铅酸蓄电池的额定容量会随着温度的变化而变化，当蓄电池温度下降时，蓄电池的容量会下降，所以安装地气温对确定蓄电池的容量非常重要。如果安装地的气温较低，实际需要的蓄电池容量就要比常温条件下需要的蓄电池容量大，才能保证在不影响蓄电池使用寿命的情况下满足负载的用电需求。大多数铅酸蓄电池生产企业一般会提供相关的蓄电池温度一容量修正曲线。
3.逆变器的选择：在光伏系统中，光伏逆变器的指标及参数主要受蓄电池及其负载的影响，为了满足负载要求，逆变器稳态输出电压的变化量不超过额定值的5%，突变输出电压偏差不超过额定值的10%；输出电压波形失真度小，频率稳定，逆变效
小型独立光伏发电系统的设计方案
小型独立光伏发电系统的设计方案
目 录
1 引言··························································5
2 独立光伏发电系统概述··········································7
2.1 独立光伏发电系统的概念······································7
2.2.1 结构·····················································8
2.2.2 工作原理·················································9
3 独立光伏发电系统的设计········································9
3.1 系统的设计原则、步骤和内容··································9
3.1.1 系统设计原则············································9
3.1.2 设计步骤和内容··········································9
3.2 系统容量的设计·············································10
3.2.1 数值计算值·············································10
3.3 太阳能电池组件及方阵的设计·································12
3.3.1 光伏组件方阵需要考虑的问题·····························12
3.3.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角·················12
毕业设计(论文)-光伏发电系统
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江西渝州科技职业学院
毕业设计
题 目 光伏发电系统
专 业 光伏材料加工与应用技术
班 级 2011级光伏14班
学 生 姓 名 张 勤
自考准考证号 7104241422
指 导 教 师 李军庆
摘要
进入21世纪的人类社会正面临着化石燃料短缺和生态环境严重污染的局面。廉价的石油时代已经结束，逐步改变能源的消费结构，大力发 太阳能是一种非常理想的清洁能源，根据其特点和实际应用需要，目前太阳能发电分为光热发电和光伏发电两种，通常所说的太阳能发电是指太阳能光伏发展可再生能源，走可持续发展的道路，已经成为世界各国政府的共识。光伏发电是利用半导体的将光能转变为电能的一种技术。
关键词:能源、太阳能、光伏发电、半导体、光生伏特效应。
Abstract
In the alst century,human society is faciny a shortage of fossil fuels,seriour
environmental pollution and ecological situation,Era of cheap oil is over,and
gradually change the energy consumption structure,vigorously develop renewable
小型光伏发电系统的设计
目 录
ⅰ
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
Abstract
To 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
小型离网光伏发电系统的设计
小型离网光伏发电系统的设计
本报告旨在讨论如何设计一个小型离网光伏发电系统。首先，要识别可能占据整个系统的主要组成部分，这些部分分别是太阳能电池板、储存装置、支撑结构、控制系统、光伏变流器和电缆等。其次，要设计太阳能电池板，应考虑它们的最大发电功率，以最大化发电系统的总功率输出。同时，需要考虑太阳能电池板的结构特征和电池的类型以及电流和电压等参数，为此可以使用不同的能量转换和碳储存装置等技术，以最大化太阳能的利用率。
第三，要设计光伏变流器，这将决定系统的性能效率。因此，应根据低压电网、电池组和负载电流等情况选择合适的类型，如单相变流器、多星相变流器或多相变流器等。它们必须能够把太阳能电池板产生的电流转换成负载要求的电压和频率。此外，光伏变流器应具有有效的保护功能，以检测和保护发电系统免受未知因素引起的损坏。
随后，要安装支撑结构，用于向太阳能电池板和装置提供支撑。此外，还需要确定气象条件下的支撑和安装位置，以最大化发电系统的效率。最后，要确保发电系统时刻处于正常工作状态，为此可以利用自动监控系统来实现，该系统可以实时检测电压、电流、容量等参数。
总的来说，要有效设计小型离网发电系统，应准确识别系统中的主要组成部分，并确定支撑结构的位置以及电池的最大发电功率和光伏变流器的材料。此外，还应利用自动监控系统以及其他系统保护技术以保证发电系统的可靠性。
光伏发电系统-毕业设计
武汉纺织大学2014届毕业设计论文
1 1. 引言
日常生活和社会生产都离不开能源.人们通过直接或间接利用某些自然资源得到能，因而，把具有某种形式能量资源以及由它加工或转换得到的产品统称为能源。前者叫自然能源或一次能源，如矿物燃料、植物燃料、太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和潮汐能等，后者通常又把可再生的自然资源称为新能源,其范围包括太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。矿物燃料（煤、石油、天然气等）又称为常规能源。
值得注意，几乎所有的自然资源,从广义的角度看都来自太阳能。由大气、陆地、海洋、生物等所接受的太阳能都是各种自然资源的源泉.矿物燃料是古生物长期沉积在地下形成的，它的形成源自远古的太阳能。［9]水的蒸发和凝结,风、雨、冰、雪等自然现象的动力也是靠太阳，因而水能、风能归根到底都来自太阳能。生物质能是通过光合、光化作用转化太阳辐射能取得的。由于太阳和月球对地球上海水的吸水作用产生潮汐能.
世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球截取的太阳能辐射能通量为1。7ⅹ1014kW,比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30％被反射回宇宙空间；47％转变为热，以长波辐射形式再次返回空间;约23%是水蒸发、凝结的动力，风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5％。地球每年接受的太阳能总量为1ⅹ1018kW·h。这相当于5ⅹ1014桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍.
太阳的能量是如此巨大,正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”，但是太阳辐射能的通量密度较低，大气层外为1353W/m2。太阳光通过大气层时会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响，因而，太阳能对地球又呈现间歇性质，时高时低，时有时无。太阳能须加有储热装置，这些都使太阳能利用系统的初期投资变得昂贵。综上所述，太阳能利用具有以下明显的特点：
（1） 总能量很大，但太阳能通量密度较低；
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。家庭光伏发电系统的经济性分析主要包括初始投资、年收益、回收期等方面。根据不同的电费标准和当地的天气情况，可以对家庭光伏发电系统的经济性进行评估。
家用平顶型分布式光伏发电系统设计(课程设计)
《家用平顶型分布式光伏发电系统设计》
课程设计
- II - 目 录
摘 要 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
第1章 项目研究背景分析 ...................................................................................................... 3
1.1 光伏系统概述 .............................................................................................................. 3
1.2项目背景 ....................................................................................................................... 3
第2章 家用平顶型分布式光伏发电系统容量设计方法 ...................................................... 5
2.1并网光伏发电系统结构 ............................................................................................... 5
2.1.1有逆流并网光伏发电系统 ................................................................................. 5
家用独立型光伏发电系统的优化设计
《太阳能光伏发电系统》
课程设计
课题名称：家用独立型光伏发电系统优化设计
专业班级：
学生学号：
201106314
学生姓名： XXXXXXXXXXXX
学生成绩：
指导教师：
XXXXXXX
课题工作时间： 2014.12.29 至 2015.01.05
沈阳工程学院 《太阳能光伏发电系统》
课程设计
课题名称： 家用独立型光伏发电系统的优化设计
一、课程设计的任务和要求
要求：1、具备独立查阅光伏发电系统设计的相关文献和资料的能力；具有查阅光伏电池、蓄电池、控制器和逆变器等光伏器件参数和型号的能力；具有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
2、具备独立设计光伏发电系统的能力，能提出并较好地实施方案，能对光伏发电系统的结构和配置进行分析研究和优化设计。
3、具备数值计算、仿真、绘图和文字处理等能力。
4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。
5、报告内容简练完整、立论正确、讨论充分、论述流畅、结构严谨、结论合理；技术用语准确、符号规范统一、编号齐全、书写工整、图表完备。
6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。
7、内容不少于3000字。
技术参数：1、光伏发电系统安装地点：沈阳；
2、使用单晶硅光伏电池；
3、负载表
数量 功率 使用时间
荧光灯 8 18w/盏 5h/天
电视机，电脑 2 120w/个 3h/天
洗衣机 1 600wh/天
电冰箱 1 1000wh/天
任务：1、选择适当的光伏电池、蓄电池、逆变器和控制器；
独立光伏发电系统设计DOC
I 小型独立光伏发电系统设计
摘 要
太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，近年来我国政府也相继出台了一系列鼓励和支持太阳能光伏产业发展的政策法规，使得太阳能光伏产业迅猛发展，光伏发电技术和应用水平不断提高，应用范围做不扩大，我国光伏发电产业的前景十分广阔。加之我国地域广阔，是太阳能资源丰富的国家之一，三分之二的地区年辐射总量大于5020MJ/m2,年日照时数在2200h以上，利用太阳能发电就具有很强的优越性。
发展太阳能光伏发电系统也具有很高的可行性，首先能缓解我国目前的能源问题以及日益严重的环境问题，还能解决边远地区居民用电难，成本高的问题。本论文将从小型独立系统的发电原理，系统设计原理，及其本身具有的优势结合其受众群体的所需考虑的各方面因素来设计适合家庭使用的小型系统。通过理论与实际市场调查相结合的方法设计适合全国各地人民使用的优惠且实用的系统。
关键词：小型；独立光伏发电；系统；优惠实用
II 目录
引 言 ........................................................................ 1
1 光伏发电系统简介 ........................................................ 2
1.1 光伏发电系统原理及设计原则 .................................................................................................. 2
1.2光伏发电系统的分类 .................................................................................................................... 3
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
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太阳能作为一种清洁、可再生能源，在当今社会受到越来越广泛的关注和应用。尤其是小型太阳能光伏发电系统，由于其便携、可移动的特点，被广泛应用于户外照明、移动通讯和无线监控等领域。本文旨在探讨小型太阳能光伏发电系统的设计原理、性能分析以及优化方法，为进一步提高其效率和稳定性提供理论参考。