家用小型太阳能光伏发电系统设计

专科生毕业论文（设计）题目：家用小型太阳能光伏发电系统设计

系（部）光伏发电及应用

专业光伏发电及应用

学号 201111120****

姓名王 *

指导教师龚**

20 13年 10 月 6 日

摘要

太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。为解决边远的农牧地区、偏僻的山区、孤立的岛屿等地方人们日常生活、生产用电的需要，改善人们的生活水平，进行了家用太阳能光伏发电系统的设计。根据当地的气象、环境状况及具体用电情况，给出了系统的设计方法及施工要求，包括蓄电池容量的计算、控制器的选择、逆变器功率的选择、太阳能电池组件的选择和布置等。安装运行以来，系统工作稳定正常，验证了设计的正确性。

关键词：太阳能光伏发电；太阳能电池组件；系统设计。

Abstract:Solarenergyisthemostcommonformofnaturalresources,itisalsotheinexhaustiblerenewab leenergy.Aimingatsolvingthepeople'sdailylifeandproductionelectricityneedsinremotefarming,m ountainandislands,ahomeusesolarphotovoltaicgenerationsystemwasdesigned.Accordingtolocal weather,environmentalconditionsandspecificcasewithelectricity,thedesignmethodandconstructi onrequirementweredeveloped,includingthecalculationofthebatterycapacity,theselectionofthecon troller,thechoiceofinverterpower,theselectionandlayoutofthesolarcellmodules,etc..Theresultsind icatethatthesystemrunsstabilityandnormal，theaccuracyofthede-signisverified．

Keywords：solarphotovoltaicgeneration；solarcellmodule；systemdesign.

目录

1引言 (1)

1.1太阳能光伏产业的背景 (1)

1.2太阳能光伏发电应用现状及发展趋势 (1)

2太阳能电池基础 (3)

2.1 PN结的形成过程 (3)

2.2光生伏打效应及产生条件 (3)

2.3太阳能电池的工作原理 (3)

2.4太阳能电池的主要参数 (3)

2. 5太阳能光伏发电系统结构 (4)

3太阳能电池组件 (5)

3.1组件构成 (5)

3.2太阳能电池组件生产工艺流程 (6)

3.3工艺简介 (7)

3.4 性能参数 (8)

3.5测试条件 (8)

3.6测试参数 (9)

4家用太阳能光伏发电系统设计 (10)

4.1客户用电需求 (10)

4.2蓄电池组的容积计算 (10)

4.3控制器的工作原理及选择 (10)

4.4逆变器的工作原理及选择 (12)

4.5太阳能电池方阵的计算 (13)

4.6太阳能电池方阵的安装角度计算 (14)

4.7太阳能电池方阵的基础稳定性分析 (14)

5结束语 (15)

参考文献 (16)

致谢 (17)

1引言

1.1太阳能光伏产业的背景

化石能源储量的有限性是发展可再生能源的主要因素之一。根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能源储量以及开采速度来计算，全球石油剩余可采年限仅有41年，其年占世界能源总消耗量的40.5%，国内剩余可开采年限为15年；天然气剩余可采年限61.9年，其年占世界能源总消耗量的24.1%，国内剩余开采年限30年；煤炭剩余可开采年限230年，其年占世界能源总消耗量的25.2%，国内剩余开采年限81 年；铀剩余开采年限71年，其年占世界能源总消耗量的7.6%，国内剩余开采年限为50年。

全球化石能源的大量开采是造成生态破坏的主要原因之一，而化石能源的大量使用则是造成全球环境污染的主要原因，相关研究表明，大面积使用太阳能光伏发电电能，能有效减少二氧化碳的排放，减少温室效应，改变地球气候。

从长远来看，太阳能官府发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要地位，不但要代替部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。根据欧洲JRC的预测，到2030年可再生能源占总能源机构中占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%上；2040年可再生能源占总能源耗50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电占到60%，显示出重要战略地位。

1.2太阳能光伏发电应用现状及发展趋势

太阳能转换为电能的技术称为太阳能光伏发电技术（简称PV技术）。太阳能光伏发电不仅可以部分替代石化燃料发电，而且可以减少CO2和有害气体的排放，防止地球环境恶化，因此发展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济发展、环境保护之间矛盾的最佳途径之一。目前发达国家如美国、德国、日本的光伏发电应用领域从航天、国防、工业转向了民用。德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能光伏发电解决了自家供电，而且这些家庭还办成了一所所私人的“小型电站”，能够源源不断地向公用电网输送电能［2］。

光伏产业是一种利用太阳能电池直接把光能转化为电能的环保型新能源产业，由于从太阳光能转换成电能的光电转换装置是利用半导体器件的“光生伏打效应”原理进行转换的，因此把太阳能发电系统构成链条关系的产业称为光伏效应。光伏产业的链条包括硅矿、硅矿石、工业硅、多晶硅，单晶硅、硅圆或多晶硅切片、太阳能电池片、组件、发电系统。工业硅的纯度一般为98%~99.999%。

与其他常规能源相比，光伏发电具有明显的优势：一是高度的清洁性，发电过程中无损耗、无废物、废气、噪声、毒害、污染，不会导致温室效应。二是绝对安全。利用太阳能发电，对人、动植物无任何损害。三是普遍的实用性，不需开采运输使用方便。凡是有光照射的地方，就能实现光伏发电，可广泛用于通信、交通、海事、军事等各个领

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