1、分布式光伏發電系統初步設計分布式光伏發電系統初步設計新能源科學與工程新能源科學與工程能科能科12112112080201951208020195游婭游婭目錄目錄1 1、分布式光伏發電系統的研究目的意義、發展現狀和未來發展趨、分布式光伏發電系統的研究目的意義、發展現狀和未來發展趨勢勢2 2、總體技術方案、總體技術方案3 3、發電量預測發電量預測4 4、系統組件選型、系統組件選型5 5、系統設計、系統設計6 6、其他需要注意的問題及結語、其他需要注意的問題及結語1 1、分布式光伏發電系統的研究目的意義、發展現、分布式光伏發電系統的研究目的意義、發展現狀和未來發展趨勢狀和未來發展趨勢 當今全球化石能

2、源短缺和面臨枯竭，光伏發電將解決能源短缺，更替等問題提供可行性方法和途徑；光伏并網發電技術是當今世界新能源的發展趨勢，我國出現大范圍的霧霾天氣，對環境以及人體造成諸多損害，而大力發展綠色、無污染的可再生能源是人類可持續發展的必由之路,太陽能光伏發電是一種新型的可再生能源發電方式，光伏發電指采用光伏組件，將太陽能直接轉換為電能的系統。目前光伏發電主要分為兩種：一種是集中式光伏電站（地面電站） ，另一種是分布式光伏電站。分布式發電通常是指利用分散式資源，裝機規模較小的、布置在用戶附近的發電系統。其中集中式光伏電站的建設，在節能降耗的同時，也暴露出以下缺點： 1）需要依賴長距離輸電線路送電入網，同時

3、自身也是電網的一個較大的干擾源，輸電線路的損耗、電壓跌落、無功補償等問題將會突顯； 2）大容量的光伏電站由多臺變換裝置組合實現，這些設備的協同工作需要進行同一管理，目前這方面技術尚不成熟； 3）為保證電網安全，大容量的集中式光伏接入需要有LVRT等新的功能，這一技術往往與孤島存在沖突。基于以上問題，人們把目光漸漸的投向分布式光伏發電系統分布式光伏發電系統特點具有： 1）分布式發電系統中各電站相互獨立，用戶由于可以自行控制，不會發生大規模停電事故，所以安全可靠性比較高； 2）分布式發電可以彌補大電網安全穩定性的不足，在意外災害發生時繼續供電，已成為集中供電方式不可缺少的重要補充； 3）可對區域電

4、力的質量和性能進行實時監控，非常適合向農村、牧區、山區，發展中的中、小城市或商業區的居民供電，可大大減小環保壓力； 4）分布式發電的輸配電損耗很低，甚至沒有，無需建配電站，可降低或避免附加的輸配電成本，同時土建和安裝成本低； 5）可以滿足特殊場合的需求，如用于重要集會或慶典的(處于熱備用狀態的)移動分散式發電車； 6）調峰性能好，操作簡單，由于參與運行的系統少，啟停快速，便于實現全自動； 7）充分利用建筑物表面，可以將光伏電池同時作為建筑材料，有效減少光伏電站的占地面積。所以我們現下研究設計分布式光伏發電系統為主。并且當前國內許多邊遠貧困地區電力網無法普及或成本太高，小型分布式光伏發電將很好解

5、決用戶用電難、沒電用的問題；分布式光伏發電以其資源豐富、清潔無污染等優勢得到了國家能源政策的扶持和社會的廣泛關注，在此基礎上極大方便研究，便于取材，和得到相應政策扶持，降低了研究困難。建筑物能為光伏系統提供足夠的面積，不需另占土地；分布式光伏發電還是一種新型的、具有廣闊發展前景的發電和能源綜合利用方式，它倡導就近發電、就近并網、就近轉換、就近使用的原則，不僅能有效提高同等規模光伏電站的發電量，同時還有效解決了電力在升壓及長途運輸中的損耗問題，分布式發電系統就近向負荷供電，從而減少了電能傳輸過程中的損失，還可以有效降低 CO2排放量，減少環境污染，為社會提供更加清潔高效的能源，實現低碳經濟。光伏

6、陣列可代替常規建筑材料，能省去光伏系統的支撐結構，節省材料費用，安裝與建筑施工結合，節省安裝成本，此能為光伏發電提供廣泛發展前景和用地；在這眾多的優勢下，分布式光伏發電系統還能配合現今國內化石能源供電系統，完善化石能源供電系統的不足和補充加強電網供電的普及；分布式光伏發電系統設計適合應用于邊遠山區和特殊情況下小型用電器應用和一般性照明；并且此設計可加深自己對光伏發電系統的安裝調試能力。2、總體技術方案 城市中土地資源緊張、各種建筑物林立，適宜采用分布式發電，通常為屋頂光伏發電系統。除示范工程或特大工程外，系統發電功率不會很大，通常設計簡單的并網系統就能滿足需求。光伏組件陣列通過匯流箱匯流后接入

7、逆變器，從逆變器輸出的電能通過并網裝置接入低壓電網。 其光伏系統組成圖如下 太陽能電池板控制器逆變器 并網柜 配電柜電網蓄電器用電器3、發電量預測 （1）常年的氣候條件（查資料） （2）傾斜面光伏陣列太陽輻射度的計算方法 在選擇某一日期光伏陣列的最佳傾角(日均太陽輻射度最大時的角度)時，需要根據資料中得到的水平面上的太陽輻射量，換算成相應傾角上的太陽輻射量。用各向同性模型來確定傾斜面正朝赤道的情況，將傾斜面上的太陽輻射總量分成直接太陽輻射量、天空散射輻射量和地面反射輻射量計算。但各向同性模型只適用于傾斜面正朝向赤道的情況，而不能計算傾斜面斜朝向的情況。在此基礎上，再由各向異性模型來計算傾斜面斜

8、朝向的情況。其示意圖如下：角 太陽高度角光伏板安裝面角水平面輻射量H太陽輻射量光伏板安裝平面水平面光伏板垂直輻射量Hta、近似計算 t=sin(+)/sin+D (1) 式中：t為傾斜面上太陽輻射量，為水平面上太陽輻射量；為中午時分的太陽高度角；為方陣傾角；D為散射輻射量。中午時分的太陽高度角有一個簡單的推導出的公式： （2） 式中： 為項目所在地的緯度， 為太陽的赤緯角，可由庫伯公式來計算，即6=2345sin(360365(284+n)，n=1365，為一年中某日的日期序號。 -90a（3)光伏系統的效率 能量在光伏系統的每個環節都會產生損失。太陽能經光伏陣列轉化為電能傳輸過程中的損失包括

9、組件匹配損失、太陽輻射損失、偏離最大功率點損失以及直流線路損失等。如：光伏陣列效率約為85。逆變器的轉換效率可取為95，交流并網效率可取為95。因此，光伏系統的總效率約為n=859595=77。（4）系統安裝功率P的估算 一般來說，屋頂光伏系統安裝功率最大的限制因素就是屋頂的面積。實際工程中，可以根據擬選用的主流的光伏電池板制造廠家的產品進行大體估算。例如，北京地區可以按照4050W/m2進行估算。工程的實際安裝功率還要根據業主的實際需求以及光伏電池板的排布形式來最終確定。需要指出的是，系統安裝功率P。是在標準測試條件(光照強度1000Wm2的太陽光照射在傾角為37的斜面上)下得到的峰值功率，

10、而不是實際的發電功率。（5)發電量計算 由上述材料得： (6)關于光伏陣列的傾角光伏陣列傾角的控制有以下5種方式：水平安裝、固定傾角安裝、每月調節、單軸跟蹤和雙軸跟蹤。一般來說，陣列傾角可取項目所在緯度值。傾角在10之內變化，太陽輻射量相差不大。nPHWt4、系統組件選型 1)光伏組件選擇從表1可以看出，晶體硅的轉化效率較高。而多晶硅一般比單晶硅價格便宜。具體選擇時應根據項目的實際情況進行合理選用。 表1 光伏組件參數晶體硅晶體硅薄膜薄膜太陽電池類型單晶、多晶非晶硅碲化鎘銅銦鎵硒電池最高效率%24131619.5電池組件效率%131868710811柔性電池組件無有沒有有穩定性很好衰減較大，特

11、別是在早期接觸衰減暫未發現功率溫度系數-0.370.52-0.1-0.3-0.36-0.18-0.6-0.33柔光響應性較差好較好較好環境友好性好好有污染好2）光伏組件串并聯計算 本著先計算光伏板串聯數再計算并聯數的原則，光伏組件串并聯數計算方法為： 串聯數Ns=UiUs，Ui為逆變器輸入電壓，Us光伏電池板的額定電壓。 并聯數Np=P(P1Ns)，P為系統安裝功率，P1為一個光伏電池板的額定功率。3)并網逆變器的匹配選型 并網逆變器的選型要遵循三個匹配原則，即功率匹配、電壓匹配和電流匹配。根據經驗，光伏系統的最大輸入功率應為光伏陣列總輸出功率的0.851.2倍。 UimaxUsoc1+(T一

12、25)2）光伏組件串并聯計算 本著先計算光伏板串聯數再計算并聯數的原則，光伏組件串并聯數計算方法為： 串聯數Ns=UiUs，Ui為逆變器輸入電壓，Us光伏電池板的額定電壓。 并聯數Np=P(P1Ns)，P為系統安裝功率，P1為一個光伏電池板的額定功率。3)并網逆變器的匹配選型 并網逆變器的選型要遵循三個匹配原則，即功率匹配、電壓匹配和電流匹配。根據經驗，光伏系統的最大輸入功率應為光伏陣列總輸出功率的0.851.2倍。 UimaxUsoc1+(T一25) (3) 其中，Uimax為逆變器的最大直流輸入電壓；Usoc為光伏板在環境溫度為25時的開路電壓；%為光伏板電壓溫度系數，多晶硅可參考一032

13、：T為項目所在地最低氣溫，攝氏溫度。 UiUmp (4) 其中，：Ui為逆變器輸入MPPT跟蹤直流電壓(V)；Ump為光伏組件工作直流電壓(V)。 電流匹配由式(5)決定。 Iimax Isc1-%(T-25) (5) 其中：Iimax為逆變器的最大輸入電流;Isc為光伏陣列的最大短路電流；為電流溫度系數，多晶硅可參考0.04；r為項目所在地最高氣溫，攝氏溫度。5、系統設計1)光伏電池板的布置 光伏電池板的布置主要是根據現有的排布面積(如屋頂面積)解決光伏電池板前后布置的間距問題。固定傾角安裝方式下，如太陽能光伏板面向正南方。工程上約定：光伏電池板的前后間距設置應能保證冬至日9：0015：00

14、前排陰影不落在后排的光伏電池板上。 冬至日上午9：00太陽高度角、方位角、當地緯度及時刻的關系如式(6)(8)所示：sin=cos costcost+sin sin (6) sin=cos sintcos (7) L=Dcos=Htan (8) 其中，為當地冬至日上午9：00的太陽高度角；為當地冬至日上午9：00的方位角，其值取為公式計算值；L為安裝完畢后當地冬至日上午9：00光伏電池板最高點所在的垂直于水平面的直線的垂足與最高點的投影之間的長度；D為安裝完畢后當地冬至日上午9：00前后排光伏電池板最高點所在的垂直于水平面的平面之間的長度，也即是所求；H為安裝完畢后當地冬至日上午9：00光伏電池板最高點所在的垂直于水平面的垂線段的長度： 為赤緯角， 為當地緯度;t為時角，正午為0，上午為負值，下午為正值，每一小時為15。2)系統防雷方案 光伏系統內各設備應采取防直擊雷和雷電波侵入的措施。將光伏組件安裝支架和基礎鋼筋等均可靠地與接地網相連接。為防止感應雷、浪涌等情況造成過電壓而損壞設備，其防雷措施主要采用裝設SPD防雷保護器。太陽能光伏電池串列通過電纜接入直流防雷配電單元，配電柜內配置光伏專用