太阳能光伏发电系统课程设计家庭并网光伏发电系统的优化设计

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太阳能光伏发电课程设计

《太阳能光伏发电原理与应用》

课程设计

课题名称：家用独立型光伏发电系统的优化设计

专业班级：光电02班

学生学号：1009040204

学生姓名：黄斌

学生成绩：

指导教师：刘国华

课题工作时间：2013.6.24 至2013.6.28

武汉工程大学教务处

一、课程设计的任务和要求

要求：1、具备独立查阅光伏发电系统设计的相关文献和资料的能力；具有查阅光伏电池、蓄电池、控制器和逆变器等光伏器件参数和型号的能力；具有

收集、加工各种信息及获取新知识的能力。

2、具备独立设计光伏发电系统的能力，能提出并较好地实施方案，能对光

伏发电系统的结构和配置进行分析研究和优化设计。

3、具备数值计算、仿真、绘图和文字处理等能力。

4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。

5、报告内容简练完整、立论正确、讨论充分、论述流畅、结构严谨、结论

合理；技术用语准确、符号规范统一、编号齐全、书写工整、图表完备。

6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。

7、内容不少于3000字。

技术参数：1、光伏发电系统安装地点：成都；

2、使用单晶硅光伏电池；

3、负载表

数量功率使用时间

荧光灯8 18w/盏5h/天

电视机，电脑 2 120w/个3h/天

洗衣机 1 600wh/天

电冰箱 1 1000wh/天

任务：1、选择适当的光伏电池、蓄电池、逆变器和控制器；

2、设计合理的光伏发电系统；

3、利用PVsyst软件和有关理论模拟优化设计，并对结果进行分析和总结。

二、进度安排

1、2013.6.24 选题、分析查找相关资料、熟悉PVsyst软件

PVsyst家用独立光伏发电系统的优化设计.

《太阳能光伏发电原理与应用》

课程设计

课题名称：家用独立光伏发电系统的优化设计

专业班级：

学生学号：

学生姓名：

学生成绩：

指导教师：刘国华

课题工作时间：2012.6.11 至2012.6.15

武汉工程大学教务处

一、课程设计的任务和要求

要求：1、具备独立查阅光伏发电器件参数、光伏发电控制电路、光伏发电系统设计相关文献和资料的能力；能提出并较好地的实施方案；具有收集、加

工各种信息及获得新知识的能力。

2、具备独立设计光伏发电系统的能力，能对光伏发电系统的结构配置进行

研究、分析及优化的能力。

3、具备采用计算机软件进行数值计算、仿真、绘图等能力。

4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。

5、综述简练完整，立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术

用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正

确。

6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。

7、内容不少于3000字，图和计算结果可以打印。

技术参数：1、光伏发电系统安装地点：武汉；

2、使用非晶硅光伏电池；

3、负载表

数量功率使用时间

荧光灯8 18w/盏5h/天

电视机，电脑 2 120w/个3h/天

洗衣机 1 600wh/天

电冰箱 1 1000wh/天

任务：1、选择适当的光伏电池、蓄电池、逆变器和控制器；

2、设计合适的光伏发电系统电路原理图；

3、利用PVsyst软件模拟优化此电路，对结果进行分析和总结。

二、进度安排

1、2012.6.11 选题、熟悉PVsyst软件

2、2012.6.12 分析查找资料、提出设计方案

太阳能光伏发电组件设计与应用

随着全球能源危机不断加剧，能源资源的稀缺性和价格的上涨，太阳能光伏发电技术成为全球能源发展和环境保护的重要方向。

太阳能光伏发电组件作为太阳能光伏发电系统中的核心部件，其

设计和应用对太阳能光伏发电的效果和效率都有着至关重要的影响。本文将就太阳能光伏发电组件的设计原理、性能指标和应用

进行介绍和解析。

一、太阳能光伏发电组件设计原理

太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池板、直流配电装置和交

流逆变器等组成。其中太阳能电池板即太阳能光伏发电组件，是

光电转换器件中最核心和基本组成部分。

太阳能光伏发电组件的设计原理主要是利用太阳光能照射在太

阳能电池板的表面上，并通过半导体 PN 结产生电荷分离，从而产生一个直流电压。具体来说，太阳能电池板由多个太阳能电池组成，太阳能电池是一种半导体晶体管器件，其中 p 型半导体和 n

型半导体形成 PN 结。当太阳光能照射在太阳能电池板表面的 PN

结时，照射在 P 型半导体上的光子能将电子从价带跃迁到导带，

使其成为导电电子。同样的，照射在 N 型半导体上的光子能将导

带的电子从 N 型半导体的导带跃迁到 P 型半导体的价带，使其成

为导电空穴。通过阳极和阴极的连接，就能产生一个直流电压，即太阳能电池板的输出电压。

二、太阳能光伏发电组件的性能指标

1. 转换效率

太阳能光伏发电组件的核心指标是转换效率。转换效率是指太阳能电池板将太阳能转换成电能的效率。其计算公式为：转换效率 = 太阳能电池板输出电能 / 太阳辐射能量。太阳辐射能量是指单位面积的太阳辐射能量，一般用 kW/m2 表示。太阳能电池板的转换效率越高，其发电能力越强。

光伏发电系统优化设计分析

摘要：随着光伏产业的迅速发展，为能源结构的调整和环境保护做出巨大贡献。光伏产业在未来将面临大规模开发利用和平价项目的实施，这将促进建设单

位的建设水平提升，同时也对设计人员的整体设计能力提出更高的要求。本项目

所在地的海拔高度约1450m，多年极端最低温度低于-30℃，代表年太阳能总辐射

量在5700~5800MJ/(m·2a)，属于B等级地区，太阳能资源丰富。

关键词：光伏发电；系统优化；设计分析

引言

能源问题导致了光电技术在发达国家的广泛应用，经济水平的提高也促进了

光电技术在我国的传播；然而，人们对光电技术普遍感兴趣的真正原因是它的生

态和环境性质。本文介绍的光伏系统传输数据量大，系统可靠性好，人力、物力、财力资源有限，使用前景广阔。

1光伏发电系统的倾角选择

斜面辐射量随倾斜角度的增加而增加，到达最大值后又随倾斜角度的增加而

减少。根据已有辐射量数据，计算得到光伏场区的最佳倾角37°，相应角度下的

最佳斜面年总辐射量为7018.7MJ/m2，相比水平面总辐射增加21.10%，故可得到

最佳倾角37°时的增强系数为1.211。根据光伏设计经验，适当降低组件倾角并

且保留一定组件前后排间距，系统发电量降低不多，并且随着间距加大，系统发

电量上升。因此对本项目进行建模模拟计算，通过对比同间距下的37°及35°

倾角模型模拟结果可以得出，保持相同间距的前提下，35°倾角的模型首年发电

量可以增加0.05%左右，增量不多，但支架高度的降低对于施工建设及投资存在

一定的优势。

2光伏系统供电方式

光伏系统主要分为独立并网的伏特电网。独立光伏系统是光伏应用的重要领域。其中包括偏远地区村庄的供电系统、太阳能用户系统、通信信号电源、负防护、太阳能路灯以及各种电池供电的照明体积，这些都可以独立运作。当前，独立光伏系统主要是电网边远地区的中小型电力。配电系统是一种光伏发电系统，连接到电网并供电。当今光伏并网系统是屋顶、电网和沙漠发电厂。电网和配电系统省略电池，确保系统可靠性，降低系统成本，并按季节调节电网负荷。

家庭光伏发电系统的优化与效益分析

家庭光伏发电系统的优化与效益分析近年来，随着环境保护意识的日益增强，人们对可再生能源的关注度也越来越高。光伏发电作为一种清洁、无污染、可再生的能源形式，受到了广泛的关注和推崇。越来越多的家庭选择安装光伏发电系统，不仅能为家庭提供电力，还能将多余的电能出售给电力公司，实现经济效益。本文将对家庭光伏发电系统的优化与效益进行详细分析。

首先，家庭光伏发电系统的优化设计是确保系统高效运行的关键。对于一个光伏发电系统而言，组件的选型和安装位置是非常重要的。通过精确的选型，能够选择到适合家庭使用的太阳能电池板，提高能源转化效率。同时，在安装过程中，应合理选择安装位置，确保光伏电池板能够充分接受太阳辐射，提高能量收集效果。此外，家庭光伏发电系统的优化还包括逆变器的性能选择和布线方式的优化。通过选择合适的逆变器，能够将直流能量转换为交流能量，提供给家庭电器使用。同时，通过合理的布线方式，减少能量损耗，提高系统效率。

在家庭光伏发电系统运行过程中，还需要注意系统的维护和管理。首先是定期的清洗和检查电池板。由于长期的暴露在户外，太阳能电池板容易受到灰尘、污物的积累，影响能源转化效率。

定期清洗能够保持电池板的高效工作状态。其次是定期检查电线

和连接器的情况。由于户外环境的变化，电线和连接器容易受到

氧化和老化的影响，影响系统的运行效果。定期检查和更换受损

的电线和连接器，能够确保系统的正常运行。此外，家庭光伏发

电系统还需要进行数据监测和记录，通过对系统性能的持续监测，能够及时发现问题，从而采取相应的措施，提高系统的效率和稳

光伏电站系统的优化设计

城乡规划与设计

幸福生活指南

光伏电站系统的优化设计

丁峰

江苏林洋电力服务有限公司南京分公司

摘要：科技进程大大推动了当前社会的发展速度，在光伏发电领域光电转化效率的不断突破和提高，逐步实现了光伏发电技术的平价。随着光照条件、土地因素及电力消纳等因素的制约，传统的光伏电站设计方案也在逐步发生变化和调整，因此光伏发电系统的优化设计势在必行，本文主要针对光伏电站的系统优化设计提出了几点个人见解。关键词：光伏电站；系统；优化设计

引言

在过去几年的国家宏观政策调控下，光伏产业迎来了一波爆发期和抢装潮，电站的设计质量难免良莠不齐，从当前光伏电站的实际现状研究分析，优化光伏电站的系统设计对提高系统的整体发电效率、降低系统损耗及提升系统发电量有重要意义。

1 、光伏电站系统设计所存在的问题

1.1 光伏电站选址和负荷消纳

随着光伏电站平价化进程的推进，光伏电站选址尤为重要。光伏电站的收益来源上网电量，上网电量又主要受光照资源条件的影响。对于大型光伏发电站，选址时若对该地方的太阳能资源评估不够准确，造成选择性的偏差，最终将影响发电量和电站的收益；若对接入变电站的负荷消纳分析不到位，造成上网电量不能全部消纳，导致电量上送或者限发的可能性。

1.2 光伏电站电气设备的选用

光伏发电系统主要是由光伏阵列、逆变器、箱式升压变压器、一次电气主设备和二次继电保护、自动化、调度及通信设备等组成，其中光伏组件和逆变器的产品选型和质量严重影响到系统效率。比如组件和逆变器的电气参数直接影响到系统的衰减和发电效率；组件和逆变器的设计匹配性直接影响到系统的效率和稳定性，进而影响到系统的整体收益。总体来说，在光伏电站设计时由于对电气设备如组件、逆变器及变压器等的选型和设计不严谨而造成光伏电站在实际运行中效率较低的情况非常普遍。

光伏发电系统规划与优化设计

随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的要求日益加强，

可再生能源逐渐成为重要的能源供应选择之一。光伏发电作为最

常见的可再生能源之一，已经在许多地方取得了广泛的应用。

光伏发电系统的规划和优化设计是确保系统运行稳定、高效发

电的关键步骤。在进行光伏发电系统规划和优化设计时，需要考

虑以下几个方面：

1. 区域选择：光伏发电系统的效率和发电量与地理位置直接相关。选择地理位置时需要考虑日照情况、气候条件、地形地貌以

及环境影响等因素。光照充足的地区更适合发展光伏发电系统。

2. 光伏板选型：光伏板是光伏发电系统的核心部件，其性能直

接影响着系统的发电效率。在选择光伏板时，需要考虑其转化效率、耐用性、适应不同环境条件的能力以及价格等因素。同时，

还需要综合考虑系统容量、发电量需求和预算等方面的要求。

3. 倾斜角度和朝向：光伏板的倾斜角度和朝向对系统的发电效

率有很大影响。倾斜角度的选择应根据当地经纬度、太阳高度角

和倾角调整系数等参数进行合理计算。朝向的选择应基于太阳的

运动轨迹和地理位置等因素来确定。

4. 逆变器和电网连接：逆变器用于将光伏板产生的直流电转换

为交流电，以便与电网连接。逆变器的选择应结合光伏板的性能、系统容量和电网要求等因素进行。同时，还需要考虑逆变器的效率、可靠性和输出稳定性等方面的要求。

5. 储能系统：储能系统可以解决光伏发电系统在夜间或阴雨天

无法正常发电的问题。根据发电量需求和发电间隙时间，合理选

择储能容量和类型。常见的储能系统包括电池储能和水泵蓄能等。

6. 系统监控与运维：光伏发电系统的监控和运维是确保系统安

太阳能光伏发电课程设计

太阳能光伏发电课

程设计

《太阳能光伏发电原理与应用》

课程设计

课题名称：家用独立型光伏发电系统的优化设计

专业班级：光电02班

学生学号：

学生姓名：黄斌

学生成绩：

指导教师：刘国华

课题工作时间： .6.24 至 .6.28

武汉工程大学教务处

第1章绪论 (8)

1.1 世界能源结构和发展新能源的背景 (8)

1.2 太阳能光伏发电的重大优势 (9)

1.3 太阳能光伏发电国内外研究现状与发展趋势 (11)

第2章独立型系统的优化设计 (12)

2.1 独立型太阳能光伏发电系统简介 (12)

2.2 光伏发电系统相关参数 (13)

2.2.1 地理环境及月辐照度统计结果 (13)

2.2.2 用户负载的相关参数 (15)

太阳能光伏发电课程设计

1 太阳能发电概述

1.1 太阳能光伏发电背景

能源短缺是当今社会中旳热点问题，它直接制约着经济和社会旳发展，可再生能源旳运用也就成了当今世界关注旳焦点之一。太阳能是多种可再生能源中最重要旳基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。广义地说，太阳能包括以上多种可再生能源。近年来太阳能旳运用得到了世界各国旳广泛关注，美国、日本、德国相继提出了“阳光计划”、“节能计划”等大力发展太阳能光伏发电技术。自“六五”以来我国政府也一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推进了我国太阳能和可再生能源技术和产业旳发展。

中国1958年开始研制太阳能电池，1959年第一块有实用价值旳太阳能电池诞生。中国于1971年3月初次应用太阳能电池作为科学试验卫星旳电源，开始了太阳能电池旳空间应用。中国于1973年初次在灯浮标上进行应用太阳能电池供电试验，开始了太阳能电池旳地面应用。

通过40数年旳努力，中国旳光伏发电技术已具有一定旳水平和基础。到2023年地，已建成10个初具规模旳光伏电池专业生产厂，光伏电池组件旳年生产能力约为10MW,其中单晶硅电池为8WM，非单晶硅电池为2WM。

中国光伏电池旳重要产品是单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池。商品单晶硅电池

组件旳转换效率为11%～14%，功率为35～70Wp。商品多晶硅光伏电池组件旳转换效率为10%～13%，功率为35～70Wp。商品非晶硅光伏电池组件旳转换效率为4%～6%，功率为11～12Wp，为单节p-I-n电池。

2023年中国光伏电池组件旳产量约为9MW，其中单晶硅和多晶硅光伏电池组件约为8MW，非晶硅光伏电池组件约为1MW。在单硅和多晶硅光伏电池组件中，包括用进口光伏电池封装旳组件，未包括出口旳草坪灯等消费品用旳光伏电池。在非晶硅光伏电池组件中，未包括出口旳电子计算器等消费品用旳光伏电池。

家用4.24KW分布式光伏发电系统设计(光伏发电技术课程设计)

《家用4.24KW分布式光伏发电系统设计》（光伏发电技术课程设计）

第1章绪论 (3)

1.1 项目背景 (3)

1.2 光伏发电应用 (3)

1.3 光伏发电应用前景 (4)

第2章家庭分布式光伏发电系统组成 (6)

2.1 家用光伏发电系统结构 (6)

2.2 BIPV电池方阵设计 (8)

2.3 BIPV关键部件规划与选型 (9)

2.4 BIPV系统部件选择 (10)

6.3.3BIPV配电及电网接入........................................... 错误!未定义书签。

第3章象山家庭4.24KW分布式光伏发电系统方案设计 (15)

3.1系统设计 (15)

3.2 太阳能光伏组件选配 (15)

3.3 逆变器选型 (15)

3.4 方阵设计 (16)

3.5接入系统方案 (17)

光伏电站应具有适当的抗电磁干扰的能力，绝缘等级能够承受电网正常的过电压，站内设备应能满足系统短路电流要求。由于本次光伏采用分散并网方式，并网点空气路器应满足并网光伏电站容量开断的要求。第4章光伏系统安装与管理 (20)

4.1 光伏系统施工方案 (20)

4.1.1 土建方案 (20)

4.1.2 轨道安装 (20)

4.2 光伏组件安装 (22)

4.3逆变器与交流配电箱安装 (22)

4.4防雷及电气调试 (22)

第1章绪论

1.1 项目背景

象山家庭4.24KW分布式光伏发电系统设计是在学习《光伏发电技术及应用》、《并网光伏发电系统开发与设计》、《光伏系统的开发》等相关理论课程后所设置的重要的综合性实践教学环节，课程的任务是通过选题的设计、安装和调试，巩固已学的理论知识，综合应用所学知识，进行光伏发电系统的设计，从而培养工程实践能力、创新能力，培养严肃认真的工作作风和科学态度。通过查阅资料、选定方案、设计电站、安装调试、写报告等过程，得到一次科学研究工作的启蒙训练，也为以后工作奠定坚实的基础。

太阳能光伏发电系统设计方案(PPT112页)

首先和施工现场的工程师沟通，结合图纸对项目建筑的整体状况有充分的把握。其次通过和项目客户的沟通，了解客户对本项目的要求及侧重点。
（3）查对地面并网工程，要重点查项目当地的气象资料，最好能有当地气象局的数据报告。对于BIPV项目，还要查项目地的地理资料。
5.前期勘察综合表格
现场勘察就是到拟建设工程项目现场勘探查看 “三通一平”、周围环境、地质条件、水文等实际情况。
支架的设计主要侧重于系统的选址、支架的夹角、支架的抗压强度以及光伏组件支架系统的连接方式、材质、选型。
（1）光伏支架与基础设计
1）对于地面电站，如果安装地为疏松土质，一般采用混凝土底座，混凝土底座以柱形基础为主，对于坚硬土质可采用混凝土底座或直接使用螺旋桩直打入地面以下。
对于混凝土柱形基础型地面电站，其支架组成部分与混凝土屋面电站有很大相似之处。
太阳能光伏发电系统设计方案(PPT112页)
情境二项目设计
模块六太阳能光伏发电系统设计
周亚东
太阳能光伏发电系统设计方案(PPT112页)
学习内容要点
掌握光伏电站设计的总的流程及原则掌握现场勘察的要领及实际勘察能力
情境二光伏电站建设项目设计
一、光伏电站设计原则与设计优化
1.设计概述设计是对拟建工程的实施，在技术上和经济上所进行的全面而详尽的安排是整个工程的决定性环节，是组织实施的依据。设计范围一般包括单项设计、初步可行性研究、可行性研究、初步设计、司令图设计、施工图设计、竣工图设计等相关技术服务；另一种为工程总承包的设计，包括基本设计、详细设计、竣工图设计。

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略

研究

一、本文概述

随着全球能源结构的转型和可持续发展理念的深入人心，太阳能光伏并网发电系统因其清洁、可再生的特性，逐渐成为了全球能源领域的研究热点。本文旨在探讨太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略，以期在保障系统稳定运行的提高光电转换效率，降低运营成本，进一步推动太阳能光伏技术的广泛应用。

本文首先概述了太阳能光伏并网发电系统的基本原理和组成结构，包括光伏电池的工作原理、并网逆变器的功能以及系统的整体架构。在此基础上，重点分析了太阳能光伏并网发电系统在设计与控制过程中面临的挑战，如光照强度变化、环境温度影响、系统稳定性问题等。接着，本文深入探讨了太阳能光伏并网发电系统的优化设计方法。从光伏电池选型、系统布局、逆变器参数优化等方面提出了具体的优化策略，旨在提高系统的光电转换效率和整体性能。本文还关注了太阳能光伏并网发电系统的控制策略，包括最大功率点跟踪控制、孤岛检测与保护、电能质量控制等方面的内容，以确保系统在各种复杂环境

下的稳定运行。

本文总结了太阳能光伏并网发电系统优化设计与控制策略的研究现

状和发展趋势，并对未来的研究方向进行了展望。通过本文的研究，可以为太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略提供理论支

持和实践指导，推动太阳能光伏技术的持续发展和广泛应用。

二、太阳能光伏并网发电系统基本原理与技术

太阳能光伏并网发电系统是一种将太阳能转化为电能，并通过电网并入公共电力系统的技术。其基本原理和技术主要包括光伏效应、光伏电池的工作原理、光伏阵列的优化配置、最大功率点跟踪（MPPT）以及并网逆变技术等。

光伏发电系统的优化设计及性能研究

光伏发电系统是近年来发展非常迅猛的一类新能源发电技术。

由于其具有绿色、环保、可再生等特点，越来越多的国家和地区

开始大力投资并推广光伏发电系统。对于一台光伏发电系统来说，其能否发挥最大的发电效率，取决于系统的优化设计和性能。本

文将从光伏电池的基本原理、组件的选择和设计、光伏一体化设

备的优化等方面探讨光伏发电系统的优化设计及性能研究。

一、光伏电池的基本原理

光伏电池是将太阳能光子转化为电能的一种器件。其基本原理

可以简单地概括为：太阳能光线射入光伏电池后，将被电池体内

的半导体材料吸收，并产生光生电子和空穴。随着电子和空穴的

运动，会形成一个内部电场，进而推动电子在电池体内向外流动。这时电池就会产生电流。因此，光伏电池的效率取决于其所吸收

的太阳能光子能量和光生电子和空穴的效率。

二、组件的选择和设计

在光伏发电系统中，组件包括光伏板、逆变器、电池、控制器等。其中，光伏板是最重要的组成部分，决定了系统的发电效率。在组件的选择和设计中，需要考虑以下几个因素。

1、光伏板的类型

光伏板可以分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种类型。其中，单

晶硅的效率最高，但价格也最贵；多晶硅次之，而非晶硅则效率

最低，但价格最便宜。因此，在选择光伏板的类型时，需要根据

自身的经济条件和实际需求做出决策。

2、光伏板的角度和朝向

光伏板的安装角度和朝向决定了其在不同时间段内接收到的光

照强度。根据太阳的仰角和方位角等参数，可以计算出最合适的

角度和朝向，以使光伏板最大程度地接收到太阳能。通常情况下，光伏板的安装角度应该与当地的纬度相同，朝向应该面向正南方向。

PVsyst家用独立光伏发电系统的优化设计..

太阳能光伏发电原理与应用

课程设计

课题名称：大型太阳能发电系统设计

专业班级：11级电信班

学生学号：

学生姓名：

学生成绩：

指导教师：

大型太阳能发电系统设计

一、引言：

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有3种，即火电、水电和核电。太阳能的能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能），是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后，再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

利民太阳能发电有两大类型：一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。

一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。

二、结构原理

太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件（Solar cells）是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑（照明）一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。

家用太阳能光伏发电系统

摘要：太阳能作为新世纪的新能源越来越受到重视，文章为太阳能光伏发电的在家庭中的普及应用，介绍光伏发电的基本原理，系统组成及家用光伏发电系统的设计与计算。

关键词：太阳能；组件；光伏发电；并网

能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。

随着太阳能发电成本的下降，家用太阳能小型发电系统成为可能。现在在欧洲很多国家都推出了屋顶光伏计划。

本文将主要介绍普通家用太阳能光伏发电系统的组成原理，设计与计算，希望能抛砖引玉，为太阳能的普及应用作一点贡献。

根据普通家庭用电情况，太阳能发电照明示范工程设计方案如下：

一、太阳能光伏发电系统组成

家用太阳能发电的系统原理及组成如下图所示：

图a

1太阳能组件2汇流箱3电缆4逆变器5电表

太阳能光伏发电系统由1太阳能组件2汇流箱3电缆4逆变器5电表等组成，白天，太阳能组件将太阳光能转变为电能后汇集到汇流箱后，进入逆变器将直流电转变成标准的市电供家用电器使用，如有富余还可送到电网上，晚上或太阳光线不强的情况下，仍通过电网取电维持生活用电。

二、太阳能光伏发电系统的设计与计算

（一）普通家庭用电负载的估算：

一个普通家庭的家用电器和平均用电量如下表：

负载电器名称耗电功率数量日均工作时间日耗电量

照明节能灯11W 8 6 528Wh

电脑200w 2 5 2000Wh

喷墨打印机30W 1 1 30Wh

电冰箱50W 1 24 1200Wh

光伏发电设计方案

家用光伏发电系统设计方案

一家用离式光伏发电系统原理及系统组成

在光照条件下，太阳电池根据光生伏特效应产生一定的电动势，通过组件的串并联形太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放控制器对蓄电池进行充电,将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电,通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制,保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置,以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击,维护系统设备的安全使用。从而实现：太阳能→电能→化学能→电能的转换，满足我们的日常生活需求.

图1-1 家用光伏发电系统

二各部分的作用为：

（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。

（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能.其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；

（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池.其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来.

(四）逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC 的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。