太阳能光伏发电 (2).ppt

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1、太阳能发电简介二00九年四月河南省科学院能源研究所一、太阳光伏发电的现状光伏发电的应用正由边远地区和特殊应用向电网电源发展由补充能源向代替能源转变光伏发电系统的原理及构成光伏系统光伏电池阵列，充放电控制器、逆变器等电子设备和储能蓄电池（离网系统）三部分组成。光伏系统发电原理：由光伏电池将太阳的辐射能转化为电能，通过控制器保护蓄电池充放电、再由逆变器将符合要求交流电提供给用户负载。离网光伏系统结构原理图交流负载图2.2并网光伏发电系统结构原理图并网光伏发电系统由太阳能光伏阵列，控制器逆变器和交流配电设备组成。

2、系统结构原理如下图所示太阳能发电并网发电系统：由太阳能电池把光能转化为电能，通过并网逆变器逆变为满足电网要求的电压，一部分用户自用，多余部分电能送上电网。电力公司将依据售电电能表记录的数值支付给用户相应的费用。在夜晚或阴雨天气发电量较少，用户消费电能不足时可购买电网的电补充。二、太阳能光伏发电系统设计太阳能光伏发电系统的设计分软件设计和硬件设计。三、太阳能光伏发电系统设计基础1、设计原则1）、性价比高2）、充分利用自然条件3）、安全可靠2、太阳辐射资料收集处理1）、太阳能资源分布①河南地区年太阳能总辐射量约

3、为5016-5852MJ/m2。日累计太阳辐射量：11~16MJ/m22）、太阳辐射资料处理计算首先中国气象中心记录气象情况是按小时或天记录，每年的太阳辐射量不能代表正真的太阳辐射量情况，需要选取一个时间段对太阳辐射资料进行处理其次太阳能电池安装和水平面最佳倾角等于当地的纬度，由于气象资料给出的是水平面的太阳辐照量，在设计时必须把水平面的太阳辐射总辐辐射量转换成等于太阳电池安装倾角面上的太阳辐射总辐辐射量。斜面上的月平均日太阳辐射总辐射量Iθ由三部分组成：Iθ=IDθ+Idθ+IRθ（W/m2）IDθ、Id

4、θ、IRθ分别代表月平均日倾斜面太阳直接辐照量；散射辐照量、地面反射辐照量1）月平均日倾斜面太阳直接辐照量IDθIDθ=Rb.IDH(W/㎡)斜面上直接辐射照度应按时计算，设Rb=斜面上的直接辐射/水平面上的直接辐射照度，计算公式为：Rb=cosθT/cosθZθT和θZ分别为斜面和水平面太阳直接辐射的入射角，入射角的计算公式如下:COSθ=sinδsinФcosS-sinδcosФsinScosγs+cosδcosФcosScosω+cosδsinФsinScosγScosω+cosδsinSsinγSs

5、inωθ-入射角；太阳入射光线和表面法线之间的夹角；γ-表面方位角；指倾斜表面法线水平面上的投影与南北方向线的夹角s-倾斜平面的倾斜角；指倾斜平面与水平面之间的夹角。垂直s=90°，水平面s=0°δ-赤纬角；地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角ω-时角；正午时角为零，每一小时对应的时角为15℃,上午为正，下午为负φ-当地地理纬度.2）、月平均日倾斜面太阳散射辐照量Idθ认为太阳散射辐射均匀分布，计算公式：Idθ=IdH(1+cosS)/2W/㎡Idθ-倾斜面上的散射辐射照度IdH-水平面上的散射辐射

6、照度S-倾斜面倾角3）、月平均日倾斜面太阳地面反射辐照量IRθ认为地面上的反射辐射是均匀分布的，计算公式为:IRθ=ρG(IDH+IdH)(1+cosS/2)W/㎡ρ–地面反射率；工程计算中，取平均值0.2，有雪时地面取0.7。3、安装场地资料1）收集安装地点的纬度、经度和海拔高度等2）安装地点地势情况3）安装地居民居住的集中度4）安装地点的环境4、负载资料收集计算①阻性负载：如白炽泡、电子节能灯、电加热器等。电流和电压无冲击波。②感性负载，如电动机、电冰箱、水泵等，电压超强电流，有冲击波电动机额定电流的5

7、～８倍，时间50～150ms电冰箱额定电流的5～10倍，时间100～200ms彩色电视机额定电流的2～5倍，时间20～100ms③电力电子累负载，如荧光灯、电视机、计算机等有冲击波，负载的峰值电流（振幅系数＞1）5、系统配置图二、太阳光伏发电系统容量设计计算（一）、太阳能电池功率设计选取1、太阳能电池功率设计①求出平均峰值日照时数。将历年逐月平均倾斜面方阵上的日照总辐射量Ht(kJ/㎡)，除以标准光下辐射量1000w/㎡，Tm=Ht×2.78×10-4（h）②负载功率Q设计根据设计的用电负荷情况，考虑感性负

8、载和公用及发展情况，对负载功率进行设计。③系统的直流电压Vd设计④太阳能电池组件串联数NsNs=（Uf＋UD＋Uc）/Uoc(V)式中：UD为二极管压降，一般取0.7V；UC为其它因数引起的压降。Uoc为太阳能电池组件的最佳工作电压。Uf蓄电池浮充电压Uf应等于系统的直流电压Vd×1.18。即：所选蓄电池单体的（最大工作电压×串联的电池数×1.18）⑤光伏发电系统工作电流Im计算计算公式为：I=Q/Vd.Tm.η