离网光伏发电系统模块设计小组成员：———广州某办公楼太阳能供电系统设计汇报人：李芷莹目录节能减排评估1.地理资料广州是中国南方最大的海滨城市，位于东经113.17，北纬23.1，地处中国大陆南部，广东省南部，珠江三角洲北缘。地处低纬,南亚热带季风气候区。地表接受太阳辐射量较多，同时受季风的影响,夏季海洋暖气流形成高温、高湿、多雨的气候；冬季北方大陆冷风形成低温、干燥、少雨的气候。年平均气温为21.4-21.9度，年降雨量平均为1623.6-1899.8mm，北部多于南部。太阳高度角较大，使太阳辐射总量较高，日照时数比较充足。年太阳辐射总量在4400～5000兆焦耳／平方米之间，年日照时数在1770～1940小时之间，地域分布均呈现自东南向西北递减趋势。在时间分配上，夏季最多，春季最少。一.基本资料月份空气温度相对湿度每日的太阳辐射大气压力风速土地温度每月的采暖度日数摄氏度摄氏度日一月14.169.7%2.1599.92.212.6121127二月14.676.1%1.7499.72.214.495129三月17.880.4%1.8799.42.217.8242四月22.282.5%2.3699.02.121.7366五月25.881.3%2.8898.72.124.7490六月27.982.0%3.2298.42.326.7537七月28.979.6%3.7098.32.327.3586八月28.878.8%4.1398.31.927.1583九月27.574.8%4.0998.72.025.1525十月24.768.3%3.8499.32.322.8456十一月20.264.1%3.1599.72.318.9306十二月15.663.5%2.7999.92.214.274174年平均22.475.1%3.0099.12.221.12974,5202.气象资料气象资料以NASA数据库中气象数据为参考。广州气象资料表已知每日太阳辐射f=3度/平方米/日f=F(kwh/m)/365年平均光辐射量F=1095(kwh/m)峰值小时数h1=F(kwh)/365/1(kw/m)=3h3.客户基本要求1区西面、南面数码管及方块灯约3KW；2区北西南三面数码管约6KW，3区数码管及南网LOGO牌约20KW；西面弧面楼方块灯及水母灯约3.0kW，用户的上限功率共计约32KW。按照太阳能供电70%的要求设计。4、用户负载信息表负载功率（kW)22.4工作电压（V)交流侧电压220上班时间（h）使用地点广州标准平均日照(h)采用离网式固定倾角屋顶安装的方式太阳能供电70%，剩下30％由市电提供交流系统：220V太阳能电池方阵设计综上损耗，可取系统的转换效率为0.651.太阳能组件的容量计算太阳能组件容量的计算：倾斜标准日照=水平标准日照（1+10%）=31.1=3.3h光伏方阵总功率=每天用电量标准日照系统转换效率=2240053.30.65=52214.5W为减少串并联个数，实际选择太阳能组件的规格如下：型号：280（35）PR1970*990峰值功率：280W工作电压：35.5V工作电流：7.89A最大外观尺寸：1970mm990mm50mm串联组件数量＝系统标称电压/太阳能电池组件的标称电压=220/35.5=7块单个串的总功率=7280=1960w并联支路数=光伏总功率/单个串的总功率=52214.5/1960=27组组件数量：727=189块实际太阳能电池方阵的总功率＝组件数量组件峰值功率=189280=52.9kw2.串并联设计3.安装倾角设计方阵倾角设计根据当地纬度粗略确定太阳能电池的倾斜角：纬度0～25时，倾斜角＝纬度；纬度26～40时，倾斜角＝纬度+5～10；纬度41～55时，倾斜角＝纬度+10～15；纬度55以上时，倾斜角＝纬度+15～20。并网发电系统的最佳安装倾角一般小于当地纬度5～10；离网发电系统中，均衡性负载安装倾角大于当地纬度5～10，夏季型负载最佳倾角小于并网发电系统的最佳倾角，冬季型负载最佳倾角大于均衡性最佳倾角。广州位于东经113.17，北纬23.1。得出：最佳倾斜角为23.1＋7=30.1光伏方阵排布：189块电池板，排成15行13列4.排布设计安装方法：纵向分布、固定式支架倾角的设计、电池方阵面向正南安装。（1）方阵的高:H=1.97sin30=0.98m（2）两排太阳能组件前后间距：D=（0.707tan23.1+0.4338）/(0.707-0.4338tan23.1)0.98=1.38m为了方便维修，两排组件间留有维修通道，取前后间距为1.5m（＞1.38m）（3）通过方阵串联和并联个数，将13列计算总长为L1=(1.97cos30+D)13=(1.71+1.5)13=41.73m同理，可知侧边的15行计算总长为（设纵向间距为0.02）L2=（0.99+0.02）15=15.15m（4）总面积则是：S=L1L2=41.7315.15=632.2.m逆变器的设计选型：由于我国当地的用电电压为交流电220V，所以最终选择输出电压为AC220V的离网逆变器，经过对用户用电器的统计可知，用户的上限功率为32KW，则cosθ——逆变器的功率因数（一般取0.8）Q——逆变器所需裕量系数（一般取1.2~1.5）逆变器的容量：Pn=（PQ）/cosθ=（320001.2）/0.8=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：SN22050KS容量：50KVA逆变器的数量：1台逆变器的技术参数从中得出逆变效率为94%蓄电池的设计选型在独立供电系统中储能主要是依靠铅酸蓄电池，由气象表可知，广州的平均气温为22.4，在标准温度（25）附近，因此不需要温度校验。深循环蓄电池放电深度：0.8逆变效率：0.94蓄电池容量=每天用电量备电时间系统电压逆变效率放电深度=.940.8=2707.93Ah选用2V/3000Ah的单体蓄电池，需要串并联的蓄电池数：串联蓄电池数=220V/2V=110个并联蓄电池数=2707.93/3000=1个则实际选择蓄电池规格如下：型号：GFM3000-2容量：3000Ah需要蓄电池的数量：1101=110块蓄电池的技术参数控制器的设计选型：已知光伏阵列的峰值功率为52.9KW，蓄电池组的额定电压为220V，合适的光伏控制器：控制电流：I0=P0/V=52900220=240A可选SD220300的控制器汇流设计已知太阳方阵组件的工作电流为7.89A，组件并联数为27组，控 制器的输入路数为10路，负载最大电流为300A，则 每路最大电流为:30010=30A 汇流箱有4路/8路/12路/16路 由此可知：每个汇流箱最大输出电流为30A，则 每个汇流箱的输入路数为 307.89=3.80路，只能取3路（37.89=23.67A＜30A） 因此：选择4路的汇流箱型号为APV-M4 需要的汇流箱个数为 273=9（个） 所以9个4路的汇流箱便能满足系统的要求 汇流箱的技术参数 备用电源 备用电源的功能主要有二： 一是当阴雨天过长或负荷过重造成蓄电池亏电时，通过整 流充电设备为蓄电池补充充电； 二是当太阳能光伏发电系统出现故障（如逆变器）导致无 法送电时，由备用电源直接向负载供电。 一般来说，只有20KW以上光伏发电站和不允许断电当通 信系统才考虑配备柴油发电机组，其容量应与负载相匹配。 由于本光伏系统为市电互补型独立系统，光伏系统白天通 过光伏组件将光能转换成电能，并储蓄在蓄电池中，晚上由蓄 电池经逆变器供负载使用。通过太阳能控制器来检测蓄电池的 放电深度，当达到设定值时停止放电，逆变器自动切换为市电 输出。 因此该系统不需配备柴油发电机组。 别的设备 系统优化设计的具体方案 优化太阳能板倾角。保持组件发电容量不变，略微调整倾斜角度 并重复计算，直至蓄电池的放电深度降至最小，这才是最优倾角。 优化光伏组件容量。利用最优倾角，结合对蓄电池放电深度对测 量不断重复上述调整过程，来优化太阳能电池板对发电容量。 组建该光伏系统总花费金额序号 名称 规格 数量 单价（元）总价（元） YL280P-35b 189块 180 34020 直流防雷汇流箱 APV-M4 8007200 控制器SD220 300 32003200 逆变器SN220 50KS 10001000 蓄电池GFM3000-2 110块 2100 231000 总价 276420元 离网光伏系统总功率Pm=52.9KW; 年平均光辐射量：由公式f=F/365,已知每日太阳辐射f=3kwh/ F=1095kwh倾斜光伏组件上的辐射量：y=倾斜光伏组件上的辐射量水平面上辐 射量=3.33=1.1 发电系统综合影响系数η =0.65 则年发电量 G=PmFyη ／1kW =52.9kWp1095kWh1.10.65／1kW=41416.73kWh 整个光伏系统的重要部件总投资为276420元（除去更换、维修、清洁 等费用），该系统所在地属商业区，属于商业用电，一般在0.97左右， 加上电损，社会规定电费为1元/kwh 收回成本所需时间=组建该光伏系统总花费金额／年发电量电费 276420（41416.731）=6.6(年） 加上安装费用，大概需要13.2年收回成本 设备成本收回期 光伏电站的生产的全部过程是将太阳能转变为电能的过程。在整一个流程 中，不需要消耗其他常规能源，不产生大气、液体、固体废弃物 等方面的污染物，也不会产生大的噪声污染。 将20年总的发电量换算成煤碳数量，依据国家发改委能源研究所 资料: 度电=0.4千克标准煤 度电=0.5599888千克原煤， 度电=0.997千克(二氧化碳)，1 度电=0.272 千克(碳): 按此计算：本系统年发电量为41416.73kWh，电费为1元／kWh 每年节约原煤26475.9千克(原煤)每年节约标准煤18911.8千克(标准煤) 每年减少C02 排放量47137.5千克(二氧化碳) 每年减少排“碳”12859.9千克(碳)