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考虑到太阳能光伏发电的固有特点,节约投资,省略蓄电池组并减少充、放电转换带来的损耗,当今世界太阳能发电有80﹪是并网发电,限于编者能力、资料来源和篇幅有限,主要介绍太阳能光伏并网发电系统集成(其他知识请查阅相关资料)。
1.3 光伏发电与建筑一体化
1.3.1光伏发电屋顶结构和光伏玻璃幕墙结构
把分装好的光伏组件,根据用户现场不同的供电负荷的需要,设计、配置安装太阳能光伏发电系统。
在城市将太阳能光伏发电与建筑装饰结合起来,安装在建筑物屋顶或光伏幕墙,是光伏发电系统与建筑装饰美化联用一体化解决方案的典范。
第二部分 太阳能光伏发电系统的容量设计
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主要介绍太阳能光伏发电系统的整体配置与设计,即各种电力电子设备、部件的配置选型和相关附属设施的设计。
2.1光伏发电系统的设计方案
光伏发电系统的设计要本着合理性、实用性、高可靠性和高性价比(低成本)的原则。做到既能保证光伏系统的长期可靠运行,充分满足负载的用电需要,同时又能使系统的配置最合理、最经济,特别是确定使用最少的太阳能电池组件功率,协调整个系统工作的最大可靠性和系统成本之间的关系,在满足需要保证质量的前提下节省投资,达到最好的经济效益。
2.1.1与设计相关的因素和技术条件 1)系统用电负载的特性
由于用途不同,耗电功率、用电时间、对电源可靠性的要求等各不相同。有的用电设备有固定的耗电规律,这些因素相当复杂,原则上需要对每个发电系统单独进行计算,对一些无法确定数量的影响因素,只能采用一些系数来进行估量。 2)当地太阳能辐射资源及气象地理条件
太阳照在地面太阳电池方阵上的辐射光的光谱,光强受到大气质量、地理位置、当地气候、气象、地形等多方面因素的影响,因此在设计太阳能光伏发电系统时,应考虑太阳辐射的方位角和倾斜角、峰值日照数、连续阴雨天数及最低气温、冰雹等。
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2.1.2 太阳能电池组件(方阵)的方位角与倾斜角
最理想的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大,而冬季和夏季发电量差异尽可能小,一般取当地纬度或当地纬度加几度作为当地太阳能电池组件安装的倾斜角。当然如果能够采用计算机辅助设计软件优化设计。根据当地纬度初略确定太阳能电池的倾斜角: 纬度为 0°~25°时,倾斜角等于纬度;
纬度为26°~40°时,倾斜角等于纬度加上5°~10°; 纬度为41°~55°时,倾斜角等于纬度加上10°~15°; 纬度为55°以上时,倾斜角等于纬度加上15°~20°;
2.1.3太阳能电池组件及方阵的设计方法
太阳能电池组件的设计原则是要满足平均天气条件(太阳辐射量)下负载每日用电量的需求,也就是说太阳能电池组件的全年发电量要等于负载全年用电量。
1) 根据各种数据直接计算出太阳能电池组件或方阵的功率,根据
计算结果选配或定制相应功率的电池组件,进而得到电池组件的外形尺寸和安装尺寸;另一种方法是选定尺寸符合要求的电池组件,根据该组件峰值功率、峰值工作电流和日发电量等数据,结合各种数据进行设计计算,在计算中确定电池组件的串、并联数及总功率。 2) 基本计算方法:
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电池组件的并联数=负载日平均用电量(Ah)/组件日平均发电量(Ah) 其中,
组件日平均发电量=组件峰值工作电流(A)×峰值日照时数(h) 电池组件的串联数=系统工作电压(V)×系数1.43/组件峰值工作电压(V)
电池组件(方阵)总功率(W)=组建并联数×组件串联数×选定组件峰值输出功率(W)
A设计时要考虑造成组件功率衰降的各种因素按10%的损耗,交流逆变器转换效率的损失也按10%计算。 B蓄电池充电损耗5%~10% 3) 实用计算公式:
电池组件的并联数=负载日平均用电量(Ah)/组件日平均发电量(Ah)×逆变器效率系数
电池组件的串联数=系统工作电压(V)×系数1.43/组件峰值工作电压(V)
电池组件(方阵)总功率(W)=组件并联数×组件串联数×选定组件的峰值输出功率(W)
2.1.4蓄电池和蓄电池组的设计方法
蓄电池的任务是在太阳能辐射不足时,保证系统负载的正常用电。蓄电池的设计主要包括蓄电池容量和串、并联组合设计。
1) 蓄电池容量=负债日平均用电量(Ah)×连续阴雨天数/最大
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放电深度
平均放电率(h)=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度 负载工作时间=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率 2) 实用蓄电池容量计算公式:
蓄电池容量=负载日平均用电量(Ah)×连续阴雨天数×放电率修正系数/最大放电深度×低温修正系数
蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压 蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量
2.1.5 其他简易计算公式和设计方法
太阳能电池组件功率=〔用电器功率(W)×用电时间(h)/当地峰值日照时数(h)〕×损耗系数
蓄电池容量(Ah)=〔用电器功率(W)×用电时间(h)/系统电压(V)〕×连续阴雨天数(h)×系统安全系数
2.1.6并网光伏(光伏建筑一体化)发电系统容量的设计与计算 1)光伏方阵发电量的计算
年发电量(KWh)=当地年总辐射能(KWh/m2)×光伏方阵面积(m2)×电池组件转换效率×修整系数 即:P=H×Aק×K
A- 光伏建筑一体化发电光伏组件占用的屋顶、受光外墙立面有效面积;
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