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          首頁 解決方案 光伏系統解決方案

          光伏系統解決方案

          發布時間:2011-08-19  點擊次數:5448  新聞來源:

                 

          防雷器

          與您分享光伏系統解決方案。

            光伏系統的基本結構

          簡單的獨立光伏發電系統如圖1所示,它由太陽能電池陣列、防反充二極管、電流控制器、儲電池和逆變器等組成。對于光伏并網系統,還包括并網逆變器和連接裝置等。

          1. 太陽能光伏電池列陣

          常用的太陽能電池主要是硅太陽能電池,此外還有塑料太陽能電池、半導體液結太陽能電池等。太陽能電池可分為固態電解質太陽能電池、離子液體電解質太陽能電池、聚合物電解質太陽能電池和有機太陽能電池等。

          2. 防反充二極管(阻塞二極管)

          其作用是避免由于太陽能電池列陣在陰雨天和晚上不發電時或出現斷路故障時,蓄電池組通過太陽能電池列陣放電。

          3. 蓄電池組

          蓄電池組的作用是貯存太陽能電池方陣受光照時所發出的電能,并隨時向負載供電,使得負載一直在額定功率下運行,并能夠克服由于日照波動引起的問題。目前與太陽能光伏發電系統配套的蓄電池主要是鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。

          4. 充放電控制器

          充放電控制器是能自動防止蓄電池組過充電和過放電的設備,一般還具有簡單的測量功能。蓄電池組經過過充電或過放電后會嚴重影響其性能和壽命,所以充放電控制器一般是不可缺少的。充放電控制器,按照其開關器件在電路中的位置,可分為串聯控制型和分流控制型:按照其抑制方式,可分為開關控制(含單路和多路開關控制)型和脈寬調制(PWM)控制(含最大功率跟蹤控制)型。開關器件,可以是繼電器,也可以是MOS晶體管。但脈寬調制(PWM)控制器,只能用MOS晶體管作為開關器件。

          5. 逆變器

          逆變器是將直流電變換成交流電的裝置。逆變器按運行方式,可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行的太陽能光伏發電系統通過獨立運行逆變器為交流負載供電;并網運行的太陽能光伏發電系統通過并網逆變器將發出的電能饋人電網。逆變器按輸出波型又可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器的電路簡單,造價低,但諧波分量大,一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統;正弦波逆變器的成本高,但可以適用于各種負載。從長遠看,晶體管正弦波(或準正弦波)逆變器將成為太陽能發電用逆變器的發展主流。

          現在商用的太陽電池矩陣的光電轉換效率15%-17%,非常低,如果逆變器效率低,將太陽電池好不容易轉換來的電能損耗掉,十分可惜,因此,要求逆變器效率高。隨著電力電子技術的發展,某些類型的逆變器的效率已達到95%以上。

          太陽能光伏系統的設計

          一、光伏系統的分類:1. 獨立太陽能供電系統2. 簡單的直流系統3. 直流--交流供電系統4. 并網系統5. 混合供電系統(風光、光油等)也可以不這么分類,我喜歡這么分。

          二、光伏系統的構成:太陽電池組件、充放電控制器、逆變器、計算機監控、蓄電池等。

          三、光伏系統的容量設計:主要包括負載用電量估算,太陽電池數量估算,蓄電池容量計算,最佳安放角度等等。

          1. 蓄電池容量的計算(也有很多人用自己的經驗公式)這里要講下幾個概念:

          自給天數:我個人理解的就是沒有太陽的情況下還能正常工作的天數。一般可可以用當地的最大連續陰雨天數作為自給天數。

          最大放電深度:蓄電池允許最大的放電深度,超過這個深度就不能正常工作,一般是個定值。

          基本公式:(每天負載用電量*自給天數)/最大放電深度=蓄電池容量

          其中和蓄電池容量有關的兩個因素:蓄電池放電率和溫度,如果考慮這兩個因素就要更復雜點。

          蓄電池的串聯和并聯和干電池的是一樣的,就不多說了。

          還可以這樣算c=3.75DP(P為平均負荷容量,D為最大無光照天數,這是個簡化的公式,默認的逆變率是80%,放電深度是50%,蓄電池放電效率的修正系數取1.05)

          2. 光伏組件方陣的設計:基本公式:

          并聯數量=日平均負載/組件日輸出

          串聯數量=系統電壓/組件電壓

          如果需要更準確就要修正,通常將太陽電池輸出減少10%和將負載增加10%

          最佳角度的計算要涉及到和多符號,這些符號不好寫出來。

          四、光伏系統的硬件設計 基礎設施、接地和防雷設計等等。

          五、電子電路部分

          包括充放電控制器、逆變器、遠動技術(遙控,遙信,遙測,遙調)的應用等。

          太陽能光伏發電系統的設計方法

          太陽能光伏系統的設計是個復雜的問題。設計時,必須首先考慮用戶的要求、安裝地點的氣候條件、系統中各部件和器件的技術特性、經濟條件的制約關系等因素。同時,太陽能時刻變化著,其積累值不確定。太陽能電池的性能也存在波動。因此,要使太陽能光伏系統的設計達到最優化,是相當麻煩的。

          太陽能光伏系統的設計方法,大致可分為解析方法和模擬方法兩種類型。解析方法要首先建立表示系統動態的代數式,然后要使用電腦或設計圖線按照公式依次順序求解,以求得設計中所必需的未知數。解析法典型方法有LOLP(Loss of load probability)法和參數分析法。LOLP法可在設計上反映獨立系統的停電概率。參數分析法是將復雜的非線性太陽能光伏發電系統的工作簡化為線性系統。模擬法是將系統的狀態動態地表現成太陽輻射與負荷等的模型,也就是再現系統的工作狀態。它是一種適合于利用計算機的方法。

          1. 獨立光伏系統的設計

          獨立光伏系統的設計,傳統上是利用光伏系統安裝地點的長期月平均日輻射量及負載日平均所需能量進行設計,該方法顯得比較粗糙?,F代的設計方法是采用仿真與優化設計。

          獨立光伏系統的仿真與優化設計,基本方法是首先建立系統仿真模型,包括光伏陣列輸出功率模型、蓄電池模型等,然后選定目標函數和約束函數,建立優化數學模型,再利用合適的優化方法進行優化設計。圖2所示為優化的決策過程圖。

          圖2 決策過程圖

          2.并網光伏系統的設計

          并網發電在光伏市場中的份額逐年增加,占據了主導地位。2003年并網發電的市場份額達到了55.5%。這在人類能源變革中具有重要意義,它標志著光伏發電由邊遠地區離網應用和特殊應用向電網電源發展,由補充能源向替代能源轉變,人類社會己開始為建設可持續發展的能源體系努力。其它各種應用,如農村離網、通訊和信號、商業應用以及消費品等都保持著穩步發展,并繼續發揮光伏發電的獨特優勢。

          光伏并網系統的關鍵技術是并網逆變器。系統大多采用三相橋式電路結構,圖3所示為光伏并網逆變器的主電路,采用的是電壓型逆變的拓撲結構。它需要對三相橋臂施加幅值、頻率相等而相位相差120O的三相對稱正弦波調制信號。逆變電壓通過電感與電網相連實現并網運行。系統控制目標是逆變器輸出的正弦波電流的頻率和相位與電網電壓的頻率和相位相等,并網電流的大小由光伏陣列輸出的功率決定。

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