离网光伏发电系统设计案例分析

离网光伏发电供电系统设计案例

1系统原理图

1.1系统实物连接图(图一)

图一

1.2系统连接框图（图二）

图二

1.3系统安装方式

该系统用于医院，故太阳能电池板设计成地面电站安装形式（放于医院大楼屋顶），太阳能电池板固定支架之间采用螺丝固定的方式连接；支架底座考虑到风速及屋顶防水措施保护，采用一次性浇筑好的水泥压块（如图三所示）；太阳能电池板之间接头采用MC4公母插头，方便拆卸。

图三

2、系统主要部件设计

2.1太阳能电池板

2.1.1太阳能电池板选型

光伏组件选用多晶硅组件，型号为250Wp的多晶硅组件，每块内部封装156*156多晶电池片60片，该组件拥有高转换效率，确保卓越品质；该组件能够承受高风压、雪压以及极端温度条件；能够达到12年90%和25年80%的输出功率，5年工艺材料的质保。

2.1.2

表六

2.1.3太阳能电池板实物图（如图四所示）

图四

2.2光伏汇流箱

2.2.1光伏汇流箱的选型

对于光伏发电系统，为了减少光伏组件与光伏控制器或者逆变器之间的连接线，方便维护，提供可靠性，一般需要在光伏组件与光伏控制器或者逆变器

之间增加直流汇流装置，故系统中需要增加光伏防雷汇流箱。又根据太阳能电池板的并联数为10并，我们正常把每并电流预设为10A，考虑到控制器是两路输入每路电流50A，故选用两台5进1出的汇流箱。

2.2.2功能特点

满足室内、室外安装要求

最大可接入16路光伏串列，单路最大电流20A

宽直流电压输入，光伏阵列最高输入电压可达1000VDC

光伏专用熔断器

光伏专用高压防雷器，正负极都具有防雷功能

可实现多台机器并联运行

维护简易、快捷

远程监控（选配）

表七

22.4汇流箱实物照片（如图五所示）

图五

2.3储能蓄电池

2.3.1储能蓄电池选型

蓄电池是系统的储能设备，离网光伏发电系统完全依赖于蓄电池组来储能并持续提供能量。该部分的设计将包含电池选型、安装、储能与发电的平衡。离网系统的直流系统电压（蓄电池组电压），按照一般常用值分为 12V、24V、36V、48V、110V、220V，装机功率更大的系统则会选择更高电压，目的是降低电流密度，如 240V、360V 或 600V。本次系统的装机功率为60K，对于离网系统来说，这个装机功率是相对较大的，为了降低电流密度，减少损耗。有必要选择更高的系统直流电压，并使该电压与组件串电压很好的匹配。我们将系统直流额定电压设置为360VDC 。根据负载工作情况所需要消耗的备用能量及安装

面积和成本考量，故选用12V的免维护密封阀控式铅酸电池，根据系统电压和系统所需要的容量以及单个蓄电池容量的分类设定为：系统采用30只串2并的连接方式，串接成360V的系统电压。

2.3.2

表八

2.3.3蓄电池实物照片（如图六所示）

图六

2.4光伏充放电控制器

2.4.1控制器的选型

太阳能充放电控制器，通常被称做能源管理器。太阳能充放电控制器是太阳能光伏电源的核心控制设备。充放电控制器一般采用多路光伏阵列输入、根

据蓄电池组端电压逐路切换的控制方式，这种控制方式起到了类似的 PWM 控制方式（充电电流根据充电状态和电压逐渐增大或逐渐减少），有效的保护蓄电池。根据组件功率对蓄电池的充电电流选择360V150A的控制器来控制充放电管理。其中“360”指蓄电池组额定电压，“150”指能够承受的最大光伏组件输入电流。这种类型控制器共有 3路独立光伏直流输入端。这种大功率的充电控制器，在对蓄电池的充电过程中，根据蓄电池组的实时组压，与内部程序预设比较，来控制电子开关的逐级打开和闭合，以此来控制蓄电池组的充电电流大小和充电电压。这种充电控制方式具有类似 PWM 的充电控制方式功能。使充电效率得到提升，并保护蓄电池在浮充状态不会被过充。

2.4.2控制器的性能特点

（1）共负极控制方式，该系列为共正极控制，多路太阳能电池方阵输入控制；（2）微电脑芯片智能控制，充放电各参数点可设定，适应不同场合的需求；（3）各路充电压检测具有“回差”控制功能，可防止开关进入振荡状态；（4）控制电路与主电路完全隔离，具有极高的抗干扰能力；

（5）采用LCD液晶显示屏，中英文菜单显示；

（6）具有历史记录功能和密码保护功能；

（7）具有电量AH累计功能，包括光伏发电量、负载用电量、蓄电池电量的累计功能；

（8）保护功能齐全，具有多种保护及告警功能；

（9）具有RS485/232通讯接口，便于远程遥信、遥控；

（10）具有多种故障报警无源输出接点功能；

（11）具有时钟显示功能；具有温度补偿功能。

表九

2.4.4控制器实物照片（如图七所示）

图七

2.5离网逆变器

3.5.1离网逆变器选型

逆变器的选型中必须考虑直流输入电压范围与系统设计的直流电压匹配，以免导致的控制混乱，缩短设备寿命，尤其是蓄电池寿命。逆变器的选型逆变器功率必须与负载功率相匹配。根据预设负载的功率为20K的情况以及存在瞬间起动电流波动大的感性负载，考虑后续增加负载及设备稳定性，故选用

360V60K的工频逆变器来转换交流电给负载使用。

32.5.2离网逆变器的性能特点

（1）可靠性：用于新能源发电的电源往往安装于无电山区、牧区、边防、海岛等交通不便地区，一旦电源故障修复就较为困难，因此对电源的可靠性提出较严格的要求，如日夜温差大、高海拔地区空气稀薄而引起的散热、绝缘、以及远途运输问题；

（2）高效率：由于目前新能源发电的每度电成本偏高，太阳能电池电池板的价格昂贵，提高逆变电源的效率可降低太阳能电池板的容量，从而减少投资；（3）具有对蓄电池组过放电保护功能：光伏电站、风力发电电站往往具有专用的控制器对蓄电池的充、放电实时管理，但将蓄电池的过放电保护功能用逆变电源自身的功率器件来实现，不仅可简化电路、降低成本，而且可避免控制器通断直流电而引起拉弧问题，从而提高了系统的可靠性；