济南地区家用太阳能光伏发电系统

济南地区家用太阳能光伏发电系统 家用太阳能光伏发电系统 总体MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1716529381761_3 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 二零一三年五月二十五日 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 目录 工作 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 表 .................................................................................................................................................... 1 一、太阳能光伏发电的发展状 况................................................................................................................. 4 1、发展现 状 .................................................................................................................................................. 4 2、竞争 力 ...................................................................................................................................................... 5 3、制约因 素 .................................................................................................................................................. 5 二、我国光伏发电应用的情 况..................................................................................................................... 8 三、系统分析定位及发电系统介 绍 ........................................................................................................... 11 1、光伏组件方 阵 ........................................................................................................................................ 11 2、蓄电 池 .................................................................................................................................................... 12 3、控制 器 .................................................................................................................................................... 12 4、逆变 器 .................................................................................................................................................... 13 5、用电负 载 ................................................................................................................................................ 13 四、济南太阳高度角、方位角的计 算 ....................................................................................................... 14 五、济南市太阳能资源分 析 ...................................................................................................................... 16 七、光伏蓄电池的介绍及选 型................................................................................................................... 19 1、光伏蓄电池选 型 ............................................................................................................................ 19 原 理 ...................................................................................................................................................... 19 2、光伏蓄电池型号及参 数 ................................................................................................................. 20 八、光伏逆变器的介绍及选 型................................................................................................................... 22 1、光伏逆变器的电路构 成 ................................................................................................................. 22 2、光伏逆变器的选型分 析 ................................................................................................................. 23 3、光伏逆变器的选 型......................................................................................................................... 23 九、光伏控制器的介绍及选 型................................................................................................................... 24 1、光伏控制器的选型分 析 ................................................................................................................. 24 2、光伏控制器的选 型......................................................................................................................... 24 十、光伏电池板的介绍及选 型................................................................................................................... 25 1、光伏电池板的选型分 析 ................................................................................................................. 25 光伏电池板的选 型 .............................................................................................................................. 26 十一、光伏发电系统的安装与调 试 ........................................................................................................... 28 ,安装准 备 .......................................................................................................................................... 28 ,安装太阳电池方 阵 .......................................................................................................................... 28 3 结束 语 .............................................................................................................................................. 30 十二、系统配置清 单 .................................................................................................................................. 31 十三、设计总 结 .......................................................................................................................................... 32 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 工作任务单 1 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 2 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 工作计划表 3 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 一、太阳能光伏发电的发展状况 太阳能光伏发电是目前发展最为迅速、并且前景最为看好的可再生能源产业之一。自1990年以来，全球光伏组件年度产量从46兆瓦增加至2010年的23.5GW，20年期间增加了500倍以上，年均复合增长率超过36.5%。截至2010年全球光伏发电累积装机容量达到了40GW，近5年的增长率超过了49%。这一增速使得光伏产业成为到目前为止增长最快的产业之一。展望未来，国际能源署预计到2020年光伏发电在许多地区能够实现电网平价，到2050年能够提供全球发电量的11%。 1、发展现状 2011年9月5日，欧盟联合研究中心能源与交通研究所发布了其年度统计分析报告《光伏现状报告2011》，对全球超过300家相关企业的调查结果进行总结和评估。根据报告，从光伏组件生产情况来看，过去数年经历了重大变化，中国大陆已成为全球主要的太阳能电池和组件制造中心，其后是中国台湾、德国和日本。全球前20位太阳能电池制造商中，有8家中国大陆企业、5家欧美企业、4家台湾企业、3家日本企业，中国大陆有6家企业进入前十位。而从光伏装机情况来看，欧盟凭借其累计装机容量超过29GW，领先于其他国家和地区。截至2010年底，欧洲光伏装机占到全球光伏装机总量的70%以上。 在价格方面，受光伏市场从供应受限向需求驱动转变，以及光伏组件产能过剩的影响，过去3年4 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 驱动，染料敏化太阳能电池也已准备进入市场，此种电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料 敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成，欧、美、日等发达国家已投入大量资金对其进行研发。 2、竞争力 2011年9月6日，欧洲光伏产业协会(EPIA)发布了最新光伏竞争力分析报告《太阳能光伏在能源部门的竞争在竞争的道路上》，全面分析了5个太阳能光伏产业主要市场，包括法国、德国、意大利、西班牙和英国。分析结果表明，一些国家最早于2013年可实现光伏产业竞争力，到2020年可在更广泛的市场实现竞争力。近年来已证明在合适的监管框架下，太阳能光伏发电技术可以成为达到欧盟2020年能源目标的一个主要贡献力量。 报告主要结论包括:在未来10年5 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 境的污染以及工人和儿童的铅中毒，如神经损伤、肾功能衰竭、心血管系统及生殖系统问题。 3.2材料短缺将阻碍薄膜光伏发展 2011年7月，英国能源研究中心(UKERC)发布了题为《材料的可用性:未来低碳经济的潜在制约因素》的报告，基于太阳能电池厚度、转换效率和其他材料使用的主要驱动因素等不同假设，对全球铟和碲的需求与供应情况进行了评估。报告指出，铟和碲是目前主流薄膜太阳能电池(CIGS、CdTe)的关键材料，尽管目前薄膜光伏市场增长迅速，但短期内光伏设备的材料需求能够得到满足;而从长期来看，如果未来20年的市场增长速度与一些高增长预测情景相一致甚至超出，薄膜光伏设备的材料需求将大大超过当今全球的生产量，如碲需求的增长可能会高达1800%，铟(也用于平板显示器的制造)产量可能需要增加12%,170%。而且有关这两种稀有金属未来供应的信息不够充分(如不同来源的产量、储量或资源量预测值相差甚远)，现有研究工作无法确定产量的扩大能否满足需求，还需要开展更多的工作及收集更加全面的数据来深入探讨这一问题。 3.3利用光伏发电需要因地制宜 2011年7月6日，美国电气和电子工程师协会(IEEE)终身会士PrabhuDeodhar指出，目前，世界上一些国家正计划建设或已建设了大量兆瓦级太阳能光伏电站，但基于以下原因，许多专家都认为建设如此多的大型集中式太阳能发电站是浪费投资和滥用技术。 ?一般常规电厂(水电或火电)需要在临近能源资源处建造，这就要求付出巨大的成本将电力输送到负荷中心。 而由于太阳能是无所不在的，可在需要能源的地方就地收集利用，是理想的分布式电源，避免了高压输电造成的线损。 ?光伏发电具有真正的模块化优势。 它可以通过从数千瓦到20兆瓦甚至200兆瓦的不同规模实现成本效益。一座10千瓦电站或150兆瓦电站的每瓦太阳能发电成本相同，但土地成本和其他“软成本”使得大型电站更加昂贵。因此，大型太阳能光伏电站没有“规模优势”。事实上，由于逆变器的功率有限，所有兆瓦级太阳能电站基本上是若干500千瓦电站的集群，用一百座500千瓦电站来代替单个50兆瓦电站更切实际。 ?兆瓦级太阳能光伏电站最大的问题在于，当电能通过一系列电力变压器后，损耗率达到12%,15%。太阳能光伏用400伏三相逆变器产生电力。 6 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 在大型电站中，首先通过几个电力变压器将电压提高到66千伏或是更高，然后再通过变压器组降至400伏以满足消费者的需求。此外，在电网传输中还有5%,7%的损耗。而与此 形成鲜明对比的是，规模较小的太阳能发电站靠近用户，在输送过程中几乎没有能量损失。 ?太阳能光伏发电的一个主要限制是每千瓦占用空间较大，土地可以采用更有价值的使用方式，而不是被太阳能电池组件所覆盖。 大型太阳能电站往往建在偏远地区，会导致环境问题或与农业用地产生冲突。大型集中式电站相关的安全和维护问题也日益突出。 ?电力在电网中的流动方式和其电网结构的分析。 大量的电力在电网中始终循环在66千瓦或132千瓦的水平。即使并入200兆瓦电力也只是极小的一部分。所以这样的容量提升并没有解决类似停电和电网终端“高阻抗”大幅波动的问题。相比于大型电站，400伏馈电通常能够切实减轻电网阻塞。电压波动的发生是由于电网的高阻抗，就地回馈400伏太阳能电力将立即降低电网的阻抗，并提供稳定、清洁的能源。 总之，光伏产业作为代表性清洁能源新兴产业，对应对能源问题，缓解气候变暖起着重要作用。但在蓬勃发展的光环下仍存在着如环境污染、材料短缺、规模问题等诸多负面因素。如果对此没有充分认识，并综合包括政府、学界、产业界、公众等各利益相关方的意见进行统筹规划、进行技术的升级改造和因地制宜的应用，将不可避免地对光伏产业未来发展造成严重影响。 7 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 二、我国光伏发电应用的情况 太阳能电池及光伏发电系统现在已经广泛应用于工业、农业、科技、国防及人们生活的方方面面，预计到二十一世纪中叶，太阳能光伏发电将成为重要的发电方式，在可再生能源结构中占有一定比例。太阳能光伏发电的具体应用主要有以下几个方面。 1 通信领域的应用 2 公路、铁路、航运等交通领域的应用 3 石油、海洋、气象领域的应用 4 农村及边远无电地区应用 5 太阳能光伏照明方面的应用 6 大型光伏发电系统的应用 7 太阳能光伏-建筑一体化并网发电系统 8 太阳能电子商品及玩具的应用 目前，我国光伏发电的应用市场处于起步阶段。2010年，我国新增光伏发电装机约500MW，累计达800MW。但与我国飞速发展的光伏制造业相比，在光伏应用领域的前进步伐明显滞后于我国光伏制造业。2000年，我国太阳能电池产量仅为3MW，到2007年年底达到1088MW，超过欧洲(1062.8MW)和日本(920MW)，跃居世界第一位。2010年，我国太阳能电池产量达到8GW，约占全球光伏电池产量的一半。中国要达到国际能源署技术路线图中提出的光伏发电比例的全球平均水平，累计光伏安装量在2020年前需要达到60GW 光伏，2030年达270GW。当前我国光伏发电应用项目有以下三类: 1. 太阳能光电建筑应用示范项目 2009年3月财政部印发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知，推动太阳能光电建筑应用示范项目的发展。主要 在该通知下发后，2009年9月下达首批项目，预算12.7亿元，91兆瓦，111个项目。2010年第二批项目，预算11.95亿元，90.2MW, 99个项目。 8 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 2.金太阳示范工程 2009年7月16日，财政部、科技部和国家能源局下发了《关于实施金太阳示范工程的通知》，支持光伏发电技术在各类领域的示范应用及关键技术产业化。主要9 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 能节省架设电网线路的高额费用，而且能解决无电地区的用电问题，因此也是当前我国政府主推的光伏发电应用方式之一。 4.在已建成风电场的周边地区，有光照资源保障的，大力发展风光互补型项目。随着我国风电的快速发展，风电装机规模实现了跳跃式的发展，但局限于目前的技术条件和风电的特性，“弃风”的现象比较严重。光伏发电和风力发电能很好的结合，形成时间上的互补，保证上网电力的稳定性。在有条件的风电场周边建设光伏电站，在解决风电上网的问题的同时也推动了光伏发电产业的发展。 5.试点推行直流光伏住宅等光伏与节能相结合的项目。光伏发电产生的直流电需要通过逆变器转变成交流电才能使用，然而，在直流变交流的过程中会产生能量损失，直接使用光伏发电产生的直流电不仅是提高光伏发电使用效率的有效途径，同时也降低了发电系统的成本。通过前期论证，冰箱、彩电和空调等家用电器直接使用低压直流电在成本和技术上均可行，发展直流光伏住宅项目也是今后光伏发电应用的一个重要方向。 与直流光伏发电系统相比，交流光伏发电系统多了一个逆变器，用以把直流电转换成交流电，为交流负载提供电能。交、直流混合系统则既能为直流负载供电，也能为交流负载供电。 综合以上分析考虑，这种系统非常适合我们的家用太阳能光伏发电系统。我们决定采用独立太阳能光伏发电系统作为我们最终的系统。 1 0 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 三、系统分析定位及发电系统介绍 我们的家用光伏发电系统构成有:?光伏组件方阵?蓄电池 ? 控制器 ?变换器 ?用电负载 ?光伏发电系统附属设施等构成。因此，我们的系统方案可以定义为独立太阳能光伏发电系统。 经过讨论分析，我们的家用光伏发电系统的系统类型为独立太阳能光伏发电系统。具体来讲，我们的系统中有直流和交流两部分。交流部分用于给电动车充电，直流部分用于系统的照明。因此，系统类型也可叫做独立的交流及交、直流混合光伏发电系统。 独立太阳能光伏发电系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度大，小到0.3~2W的太阳能庭院灯，大到兆瓦级的太阳能光伏电站;其应用形式也多种多样，到家用、公交、通信、空间，等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。独立太阳能光伏发电系统由太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器、DC/AC变换器(逆变器)、用电负载等构成。独立太阳能光伏发电系统基本构成如图2所示。 图2 独立太阳能光伏发电系统构成 1、光伏组件方阵 太阳能光伏发电系统中最重要的是太阳能电池，它是收集太阳能光并转换成电能的核心组件。实用中的太阳能电池是将若干单一太阳电池片经串。并联组成的电池系统，称为电池组件(或电池板)，具有独立电源的功能。目前应用的太阳能电池主要是晶体硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池盒非晶硅太阳能电池等几种，其性 能如表1所示。 1 1 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 综上因素考虑，我们的光伏路灯电动车充电站的太阳能电池板采用多晶硅。 2、蓄电池 蓄电池组是太阳能光伏发电系统中的储能装置，由它将太阳电池方阵从太阳辐射能转换来的直流电转换为化学能储存起来，以供负载使用。由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池才能使负载正常工作。 蓄电池容量要受到末端负载需用电量和日照时间(发电时间)的影响。因此，蓄电池的按时容量由预定的负载需用电量和连续无日照时间决定。目前，太阳能光伏发电系统常用的是阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池，深放电吸液式铅酸蓄电池等。 具体容量由计算分析得出。 3、控制器 控制器的作用是使太阳能电池和蓄电池搞笑，安全，可靠的工作，以获得最高效率并延长蓄电池的使用寿命。控制器对蓄电池的充放电进行控制，并按照负载的电源需求控制太阳能电池组件和蓄电池对负载输出电能。 控制器是整个太阳能光伏发电系统的核心部分，通过控制器对蓄电池充放电条件加以限制，防止蓄电池反充电、过充电及过放电。 1 2 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 4、逆变器 在太阳能光伏发电系统中，如果含有交流负载，那么就要使用DC/AC变换器(即逆变器)，将太阳能电池组件产生的直流电或蓄电池释放的直流电转换为负载需要的交流电。逆变器具有电路短路保护，欠压保护，过流保护，反接保护，过热保护，及雷电保护等功能。 5、用电负载 太阳能光伏发电系统按负载性质分为直流负载系统和交流负载系统，太阳能光伏发电系统设计时，必须考虑负载的功率，抗阻特性(电阻性，电感性或电容性)等。 1 3 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 四、济南太阳高度角、方位角的计算 济南地区太阳高度角、方位角、日照时间的计算 济南地区5月19日中午12时和下午3时的太阳高度角和方位角，以及该地区夏至日的日 出日没时角及全天日照时间。 解 ?济南地区的纬度φ=36.88? 5月19日距夏至的时间n=33，则当日的赤纬角为: 284+nδ=23.27?sin(360?×365284+33=23.27?sin(360?) 365 =-17? 正午12时的时角τ=0?，下午3时的时角τ=15×3=45?。 中午12时的太阳高度角 由于φ,δ，则 h=90?-φ+δ =90?-36.88?+(-17?) =36.12? 下午3时的太阳高度角 sinh=sinφsinδ+cosφcosδcosτ =sin36.88?sin(-17?)+ cos36.88?cos(-17?)cos45? =-0.71 h=-45? 下午3时的太阳方位角 cosδsinτcosh=0.96 由此可得γ=73.7? 夏至日的太阳赤纬角δ=-23.45?，则 cosτθ=-tanφtanδ =-tan36.88?tan(-23.45?) =0.325 1 4 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 因此，济南地区夏至日的日出时角τθ出=-71.03?，日落时角τθ没=71.03?，全天日照时间 2 T= 15?arcos(-tanφtanδ)h 71.03?15?h =9.47h 1 5 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 五、济南市太阳能资源分析 济南市辐射强度分析表 总辐射强度(W/m2) (0，100) ,100，200, ,200，300, ,300，400, ,400，500, ,500，600, ,600，700, ,700，800, ,800，900, ,900，1000, ,1000，1100, 频数(h/年)累积频数(h/年727 825 656 562 475 368 272 192 127 43 5 727 1552 2208 2770 3245 3613 3885 4077 4204 4247 4252 频率(%) 17.1 19.4 15.43 13.22 11.17 8.65 6.40 4.52 2 .99 1.01 0.11 累计频率(%) 17.1 36.5 51.93 65.15 76.32 84.97 91.37 95.89 98.88 99.89 100.00 济南市位于北纬36?40′，东经117?00 阳光区境内累年平均日照时数的1401.3小时，大多 数年份1655.5小时(1963年)，最少年1153.4小时(1981年)济南地区 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 年的总日照时数可达4252小时，年太阳总辐射强度大于100 W/m2的日照时数占到近90%，小时最大总辐射强度为1051W/m2，年总辐射强度约为1.4 MW/m2。按照光伏转换效率10 %计算〔6〕，每年可获得的电能为140 kW/m2。 济南地区标准年全年太阳总辐射强度频率分析 1 6 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 济南地区某日的太阳辐射强度曲线 峰值日照时数4、44h 系统要求:蓄能天数为3天，蓄电池放电深度50%，转换效率85%;线损5%。 最佳安装角 42?88′ 1 7 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 用户需求分析 太阳能光伏发电系统所要带动的负载包括如下: 用电总功率:PL=1360W 总用电量:3000(W?H) 光伏系统直流电压选用24V 蓄电池容量Cw=3?dQL=3×3×3000=27000(W`H) 蓄电池电压为12V，其安时容量为:3?dQL/U=3000/12=2250A?h 太阳电池方阵功率的确定 平均峰值日照时数:Tm=4.44h 太阳电池方阵功率 Pm=1.5×QL/Tm=1.5×3000/4.44=1013.5W 根据计算结果，蓄电池选用12V/198A`h的VRLA蓄电池6个蓄电池组并联(一个电池组由两个同种型号的蓄电池串联);太阳电池方阵选用140W(电压24V,电流5.1A)8块串并联，采用独立太阳能光伏发电系统。 1 8 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 七、光伏蓄电池的介绍及选型 1、光伏蓄电池选型 原理 铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化: (阳极) (电解液) (阴极) PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应) (过氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) PbO2 中Pb的化合价降低，被还原，负电荷流动;海绵状铅中Pb的化合价升高，正电荷流动。[2] (阳极) (电解液) (阴极) PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应) (必须在通电条件下) (硫酸铅) (水) (硫酸铅) 第一个硫酸铅中铅的化合价升高，被氧化，正电荷流入正极;第二个硫酸铅中铅的化合价降低，被还原，负电荷流入负极。 [2] 1. 放电中的化学变化 蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。 2. 充电中的化学变化 由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之 1 9 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 2、光伏蓄电池型号及参数 综合考虑:本系统选用型号: HGY6052 铅酸蓄电池6块串并联，电池参数规格如下: 【规格】 额定电压:12V 额定容量:200AH 外形尺寸:长:206mm宽:124mm高:355mm总高:390mm 重量:78.0KG 【说明】 1)安装、使用和维护过程中，电池不得短路，不得倒置使用，应使用绝缘工具，并配带绝缘手套，以防电击和造成短路。 2)蓄电池出现异常时，应由专业人员处理或与厂家联系，禁止私自拆卸维修。 3)产品应在专用充电系统上充电，充电系统的直流输出电压波动应不大于百分之正负一。 4)禁止使用汽油、稀释剂等有机溶剂来清洗电池，否则会损坏电池外壳。 5)长时间过高充电(过充电)会缩短电池寿命;长时间过低充电(未充足)会影响负载工作或导致电压异常。充电最好用恒压限流充电器。勿并联充电，否则缩短电池寿命。充电时一定先把充电器的正(红)、负(黑)充电夹对应夹好电池，切勿反接。充好后，先关掉电源开关，再取电池夹。 【范围】 UPS电源系统、备用电源、电动童车、电子秤、应急电源、应急灯、草坪灯、玩具车、车位锁、门禁系统、电力系统等，非动力电瓶。 【安全】 1)采用独特的生产工艺和特殊的结构设计，保证电池使用的安全性和密封性。 2)免维护:独特气体再化合系统能将产生的气体再化合成成水，吸附式下班纤维隔板，在寿命期内无需补偿电液。 3)自放电低:使用耐腐蚀性好的特殊铅钙合金制成的板栅，把自放电控制在最小，室温25?下储存，可半年之内不需要补充电。 4)温度:-10?-40? 2 0 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 5)安装:可根据用户的要求立放、卧放方式进行安装。 6)长寿设计:采用蚀结构的重型铅钙合金极板，保证了电池的浮充寿命。 2 1 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 八、光伏逆变器的介绍及选型 光伏逆变器概述 将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，完成逆变功能的电路称为逆变电路，而实现逆变过程的装置称为逆变器或逆变装置。 1、光伏逆变器的电路构成 1.基本构成 (1)输入电路 输入电路主要是为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。 (2)主逆变电路 主逆变电路是逆变器的核心，它的主要作用是通过半导体开关器件的导通和关断完成逆变的功能。逆变电路分为隔离式和非隔离式两大类。 (3)输出电路 输出电路主要是对主逆变电路输出的交流电的波形、频率、电压、电流的幅 值、相位等进行修正、补偿、调理，使之能满足使用需求。 (4)控制电路 逆变器的控制电路主要是为主逆变电路提供一系列的控制脉冲来控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能。 (5)辅助电路 辅助电路主要是将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。辅助电路还包含多种检测、显示电路。逆变器的显示功能主要包括:直流输入电压和电流的测量值，交流输出电压和电流的测量值，逆变器的工作状态(运行、故障、停机等)。 (6)保护电路 逆变器的保护电路主要包括输入过压、欠压保护，输出过压、欠压保护，过载保护， 2 2 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 过流和短路保护，接反保护，过热保护等。 2.光伏逆变器的主要元器件 目前的逆变器多数采用功率场效应晶体管(VMOSFET)、绝缘栅极晶体管(]GBT)、可关断晶体管(GTO)、MOS控制晶体管(MGT)、MOS控制晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)以及智能型功率模块(IPM)等多种先进且易于控制的大功率器件。 2、光伏逆变器的选型分析 额定输出容量7000W 输出电压的调整性能:?电压调整率，3,。?负载调整率，6,。?离网型光伏发电系统是以蓄电池为储能设备的。 整机效率10KW级效率为85,~90, 保护功能:过电压保护、过电流保护、过热保护、短路保护、缺相保护。 启动性能:逆变器应保持在额定负载下可靠启动。 逆变器的功率=阻性负载功率×(1.2~1.5)+感性负载功率×(5~7)=300×1.5+1060×6=6810W 3、光伏逆变器的选型 由设计计算结果得出: 额定输出电压:220V 额定输出容量:7000 额定输出电流:5.1A 根据计算分析，济南兴能电子限公司自主研发生产经营产品符合我们的要求，具体参数如下 综合考虑，选用HET-7000的逆变器 2 3 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 九、光伏控制器的介绍及选型 1、光伏控制器的选型分析 光伏控制器的配置选型要根据整个系统的各项技术指标并参考生产厂家提供的产品样本手册来确定。一般考虑下列几项技术指标。 (1) 系统工作电压 指太阳能发电系统中蓄电池或蓄电池组的工作电压，这个电压要根据直流负载的工作电压或交流逆变器的配置选型确定。 (2) 额定输入电流和输入路数 控制器的额定输入电流取决于太阳能电池组件或方阵的输出电流，选型时控制器的额定输入电流应等于或大于太阳能电池板的输出电流。 控制器的输入路数要等于或多于太阳能电池方阵的设计输入路数。小功率控制器一般只有一路太阳能电池方阵输入，大功率控制器通常采用多路输入，每路输入的最大电流=额定输 入电流/输入路数，因此，各路电池方阵的输出电流应小于或等于控制器每路允许输入的最大电流值。 (3) 控制器的额定负载电流 也就是控制器输出到直流负载或逆变器的直流输出电流，该数据要满足负载或逆变器的输入要求。 2、光伏控制器的选型 系统电压24V 最大充电电流5.1A 太阳能电池方阵输入路数:单路 电路自身损耗5~20mA 蓄电池过充保护电压28.2~29V 蓄电池过放电保护电压21.6~22.8V 蓄电池充电浮充电压27.4V 温度补偿2~4mV/? 工作环境温度-20~+50? 其他保护功能: ?控制器输入、输出短路保护功能。?防反充保护功能。?防雷击保护功能。 2 4 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 ?极性反接保护功能。?耐冲击电压和冲击电流保护。 十、光伏电池板的介绍及选型 1、光伏电池板的选型分析 太阳能电池组件是太阳能供电系统工作的基础，它的功能是将太阳能辐射转化为电能，其光电转换效率决定了供电系统的工作效率， 所以光电转换效率是选择太阳能电池组件需要考虑的一个重要参数。目前，太阳能 2 5 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 电池主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅3种。其中单晶硅电池板的光电转换率为15%,20%以上，最高可以达到24%，使用寿命一般为15年左右，最高可达到25年。多晶硅电池板的光电转换率为12%，非晶硅约为10%。本系统参数如下: 济南市平均峰值日照时数:Tm=4.44h 太阳电池方阵功率 Pm=1.5×QL/Tm=1.5×3000/4.44=1013.5W 光伏电池板的选型 综合考虑，本系统的太阳能电池太阳电池方阵选用“山东鑫泰来光电有限公司”生产的XTL140-24的140W太阳能电池板8块串并联。其参数与安装示意图如下: 2 6 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 2 7 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 十一、光伏发电系统的安装与调试 1、安装准备 光伏发电系统往往位于偏远地区，因此设计和安装工作都会遇到诸如交通工具，系统安装材料等方面的困难。当设计人员或安装人员在筹划偏远光伏系统的安装时，应该计划和准备好安装所需的工具和材料。在偏远的安装现场附近可能没有专门的电气商店，因此施工前的周密计划是非常必要的。由于每个施工现场具体情况都有不同，安装人员应该在施工前先考察现场，考察时应详细列出所需工具和材料的清单。 2、安装太阳电池方阵 2.1安装人员必须懂得如何测量太阳电池组件的开路电压和短路电流。为了判断电池组件是否正常工作，测量时安装人员必须比对厂家的技术手册。开路电压的测量必须在电池组件被日光照热前进行，因为组件的输出电压会随着温度的上升而下降。短路电流的测量直接受日照强度的影响，除非能够准确的测量日照强度，否则只能对太阳电池组件的输出电流特性做一个大约估计。测量时使组件平面垂直正对阳光，大部分太阳电池组件的现场测量结果，与产品说明书给出的数据差别在,~,,,以内，最好在正午日照最强的条件下测量电池组件。当整个安装工作完成后，安装人员可以在方阵与负荷(蓄电池)连接的情况下，测量方阵的输出。当阳光照射在方阵上时，判断并测量光照的强度并与生产厂家的说明书比较，判断方阵的运行状况。 2.2安装注意事项仔细选择太阳电池方阵的位置，是完成光伏系统安装工作的第一步。电气设备应避免在室外不必要的暴晒，安装电气设备时应考虑到可以便捷地进行系统维护。光伏电池方阵应尽可能的接近蓄电池和电能调节设备, 以尽量缩短引线距离,减少线路损耗。太阳电池方阵价格贵、重量轻、体积小, 容易被偷窃。为此, 可以安装保护装置, 以提高电池方阵的安全性。使用特殊的螺钉安装面板, 可以防止它被迅速的拆除。在通往固定支撑架的通道安装防盗门, 可以提高安全性。应给电池组件的支撑框架提供一种简单、结实、耐用的安装结构。制造安装电池方阵支架的材料, 要能够耐受风吹雨淋的侵蚀及各种腐蚀。电镀铝 型材、电镀钢以及不锈钢都是理想的选择。方阵支架重量要轻, 以便于运输和安装。在许多光伏系统的安装中, 木质支架和框架得到很成功的应用。但是, 木质料需要更多的维护, 因此一般不推荐使用木材作为方阵支架的安装材料 2 8 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 2.3 安装方式 ( 1) 托架安装方式。可以用一个简单的托架装置, 安装一个单独的太阳电池组件。将两根角形电镀钢托架用螺钉固定在建筑的外墙和房顶。另一对与之配合的托架接在太阳电池组件框架的端部。将这两套托架连接起来, 就构成一个简单、耐用而且价格便宜的安装系统。托架装置可做成可旋转的, 以便随季节变化而调整倾角, 从而优化光伏系统的性能。 ( 2) 立柱安装方式。使用一个直接固定在地上的垂直立 柱, 也可安装太阳电池板。一般来说, 5~7 厘米直径的钢管很适合作为这种支撑结构的材料。采用这种安装方法, 也可以按季节调整倾角, 以优化光伏系统的性能。 ( 3) 地面安装方式。在地面安装太阳电池方阵时, 应预先在地面制作好基座, 然后将金属框架固定在基座上, 最后将电池组件安装在框架上。安装用的框架通常包括两个平行的槽状梁。用螺钉将横向支撑铝型材固定在槽状梁上, 横向支撑铝型材强度要高, 以防被风吹坏。将电池组件的铝制框架用螺钉固定在上下横向支撑铝型材上, 方阵电池板应以预先测算的倾角固定。也可以购买或制作可调整倾角的支架装置, 以便按季节调整电池板倾角。由于混凝土中的石灰成分会腐蚀铝制材料, 直接安装在混凝土基座上的金属框架应使用镀锌钢材。此外, 螺钉、螺母及垫圈都应该由不锈钢材料制成, 以防腐蚀。在最终选定光伏电池方阵安装位置前, 需详细评估当地的气候状况和土壤的承压能力。地面安装方式需要足够强度的基座, 以避免因承压过大而造成损坏。基座同时要能经受住风吹造成的切向( 横向移动) 的作用力。参考当地建筑标准可以为确定基座要求提供依据。在安装前, 要确保上述支撑构件 满足这些标准。 ( 4) 屋顶安装方式。在屋顶安装太阳电池方阵, 有四种常 用方法: 支架安装、独立安装、直接安装、一体化安装。?支架安装。在支架安装方式中, 电池组件用一个金属框架支撑, 并呈现一个预先设定好的倾角。用支架安装的方阵,通过用螺钉将支架固定在屋顶上。这种安装方法会增加屋顶承重及风应力等问题。但是, 由于气流通路完全环绕电池组件周围, 组件可保持相对较低工作温度, 从而提高了效率。有些支架安装方式可以按季节调节倾角, 以提高光伏系统效率。?独立安装。独立安装方式将电池组件安装在屋顶上的框架上, 这个框架平行于屋顶的倾角, 并且离屋顶10~20 厘米高。支撑横杆固定在独立的框架上, 组件固定在这些横杆上。独立安装 2 9 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 方式的优点是为方阵提供了空气自由流动的通路; 独立安装方式的缺点是维护方阵和更换屋顶材料都比较困难。?直接安装。直接安装是指将电池组件直接安装在普通屋顶的覆盖物上, 因此不需支撑框架和横杆。组件必须保持屋顶覆盖物密封的完整性, 因此要经常使用合适的密封剂密封屋顶。直接安装系统的空气流不能在方阵组件周围流动, 这就导致了在这种安装方式中的组件工作温度比其它安装方式大约高20?。由于不能完全观察到方阵的电气连接情况, 这给分析、修理和维护都带来困难。?一体化安装。一体化安装方式将电池组件直接安装在屋顶的椽子上, 并用电池组件取代了常规的屋顶覆盖物。方阵使用釉面丁基合成橡胶或装有金属板条的衬垫材料密封。这种安装方式适合于屋顶朝向和倾角都适日光照射的场合使用。这种系统很容易通风, 因此可以保证电池方阵运行在效率较高的工作温度下。由 于太阳电池板的连接线路都暴露在阁楼中, 这样很容易检查和维修线路。3 安装蓄电池 ( 1) 安全第一。蓄电池系统的安装工作应从运输开始筹划。蓄电池很重, 且酸液容易泄漏。因此运输带储备电解液的蓄电池时, 特别要注意安全可靠。蓄电池运达现场后, 首先要检查运输中蓄电池是否发生了损坏。 ( 2) 安装蓄电池要领: 使用蓄电池制造厂准备的专用连接螺钉和垫圈; 选用恰当规格的蓄电池导线和熔断器; 在正极导线上安装熔断器, 使用不锈钢螺母、螺帽; 所有蓄电池端子和 接线端都用接线端盖盖上或用凡士林油、耐高温的油脂包上,以防止接线端子被酸液或酸雾侵蚀。蓄电池室必须安装通风设备, 通风器应置于足够高的地方以排放比空气轻的氢气。通风机和开关应放在蓄电池室外。在冬天最低气温不低于- 10?的地区, 蓄电池可以置于室外的电池箱内。电池箱应防腐蚀, 空气可以流通, 其周围应设置安全栅栏。 3、结束语 随着现代企业电气设备向高参数、大容量、自动集成化发展,检修投入大幅度上升,机组安全、可靠、经济运行对企业的影响也越来越大。因此,设备维修管理应尽快面向市场,且要追求“可靠性”与“效益性”辩证统一的维修策略。在众多的维修模式中, 结合企业实际, 选择何种策略, 选择何种社会化、专业化维修方式, 将决定着维修费用和维修成本的控制。因此, 维修管理对生产成本有着举足轻重的影响。 3 0 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 十二、系统配置清单 3 1 瑞能新能源有限公司 家用太阳能光伏发电系统 十三、设计总结 以上对屋顶太阳能光伏发电系统的设计,采用由本公司生产的SK-210S156P太阳电池组件共8块,2串×4并，组件总功率为1120W,组件总面积为30?，组件总安装面积约为40?，系统效率达到12.49%。 太阳能光伏屋顶系统技术上已经成熟;国内外市场环境非常良好，国内又有相关扶持政策推进，并有配套资金支助，太阳能光伏屋顶发电系统在国内的发展条件已经具备; 大力发展太阳能光伏并网屋顶系统符合政府的能源政策;同时也体现了时代的责任感。 故此,从以上分析可以看出，太阳能光伏发电系统项目具有非常高的可行性，值得大力推广。 3 2