小型分布式光伏发电系统设计

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1、小型分布式光伏发电系统设计摘要:小型分布式光伏发电系统设计在我国正处于不断完善的阶段，探讨小型分布式光伏发电系统设计，对我国小型分布式光伏发电系统设计的发现有着积极意义。本文从小型分布式光伏发电系统结构出发，探讨了电气系统设计的各方面的内容，为小型分布式光伏发电系统设计提供参考。关键词:分布式发电；小型分布式发电;储能电池中图分类号：S611文献标识码：A1小型分布式光伏发电系统结构家用分布式光伏发电系统主要包括太阳能光伏电池组件、并网逆变器、储能电池、用于蓄电池充放电的双向换流器、电能表计等部分。光伏发电系统具有诸

2、多优点，如:安装方便、维护少、发电过程中不会排放污染物质等。本文针对一典型的分布式光伏发电系统拓扑结构展开分析和设计，拓扑结构如图1所示。其工作模式为:(1)白天通过太阳能光伏电池发电，所发电能首先通过充放电控制器向蓄电池组充电，当电池充满电之后，所发电量上送至公共电网。7(2)白天用电时将首先选用就地的光伏系统所发电能，在不足以支撑用电负荷时切换到公共电网，从公共电网取电;晚上用电时首先通过充放电控制器从蓄电池组获取电能，当蓄电池组蓄能不足时从公共电网获取电能。图1分布式光伏发电系统拓扑结构图1中:W1为发电系统与

3、公共电网相连的关口计量表，该表应具备双向计量的功能，一方面用以计量由发电系统输向公共电网的电量W1a，另一方面用以计量从电网获取的电量W1b;W2为与就地负载母线相连的计量表，用以计算家用负载的用电量W2。家庭从电网获取的电量为W1b，家庭自用的光伏发电量为W2－W1b，光伏发电系统输入电网的电量为W1a，由此即可根据相应的电量计费标准进行电费的结算。2电气系统设计设计太阳能光伏发电系统需根据装机容量以及应用类型选择合适的控制器、光伏组件等，同时，阵列间的距离对电站的输出功率和转换效率有较大的影响，如安装不妥，后排的

4、电池阵列将被前排阵列的阴影遮挡，从而造成组件的热斑效应并影响发电量。因此，还需对光伏组件进行合理的串、并联以及空间布置设计。家用分布式光伏发电系统还应具有储能设备，因此，需要对储能蓄电池以及相应的充放电控制器进行设计选型。2.1普通家用电负荷家庭负荷可概括为:5个20W节能灯，日均工作5h;1台150W的29寸彩电，日均工作4h;1台电功率为200W的电冰箱，日耗电量约为1kW・7h;1台300W的洗衣机，日均工作约0.5h;2台70W左右的笔记本电脑，日均工作3h;2台制冷功率约为1200W的空调，日耗电量每台约为

5、2kW・h，1台制冷功率约为1600W的空调，日耗电量约为3kW・h。通过以上统计，家庭内的一般用电负荷最大约为4.9kW，日最大用电量约为9.67kW・h。但考虑到用电设备的同时系数，3kW左右的负荷即可满足一般使用，日均用电量6kW・h左右，故本文将以3kW负荷、日均用电量6kW・h作为分布式系统基础数据。2.2充放电控制器选择充放电控制器，即为双向换流器，即可实现太阳能光伏电池所发出的能量存储到蓄电池，也可实现蓄电池向家用交流负载或电网释放，是蓄电池充放电以及实现相应保护功能的自动控制设备。本文考虑将充放电控制

6、器置于交流母线侧，故该控制器的交流侧电压需为220V(AC)，为便于选择现有的充电控制器以及方便电池单体串并联，蓄电池直流侧电压设计为48V，选择了型号为BEG3000-E的双向换流器。2.3逆变器选择本文选用了3kW的家庭负荷，故选用型号为SG3KTL、容量为3kW的逆变器。2.4蓄电池组容量计算7对于海岛或者架设送电线路造价太高的地区，分布式光伏发电系统需安装相应的储能设备;对于具有送电线路的家用小型分布式光伏发电系统，考虑到很多家庭白天用电负荷较小，用电高峰集中在晚上，而太阳能恰恰又是与日照密切相关的，晚上是不

7、发电的，本着自发自用余电上网的原则，故该系统中需配备蓄电池组进行能量的存储以便晚间使用。同时，考虑到蓄电池体积较大，家庭分布式光伏发电系统，在自发电量不足以供给用电负荷时，也可从公共电网取市电来使用。故本文仅从探索的角度出发，将蓄能容量满足每天6kW・h的用电为标准，在实际操作中可根据实际情况进行具体调整。储能蓄电池的容量应按下式计算:式中:Cc为储能电池容量,P为日均用电量,D为蓄能天数,F为储能电池放电效率的修正系数,，通常为1.05;U为储能电池的放电深度，其数值为0.5～0.8;Ka为包括逆变器等交流回路的损

8、耗率，通常为0.7～0.8。本文中，放电深度取80%，损耗率取0.8，根据上述用电负荷以及储能时长，可算得蓄电池容量Cc=9.84kW・h。本文选择蓄电池侧电压为60V，则蓄电池安时数为164A・h。选用单体标称电压为12V，容量为170A・h的蓄电池5块，全部串联，蓄电池型号为12SP170.2.5光伏组件设计及选型2.5.1光伏组件串并联设