小型光伏发电系统(4KW)的设计
最新小型光伏发电系统4KW的设计精编版
2020年小型光伏发电系统4K W的设计精编版南京信息职业技术学院毕业设计论文作者陈德清学号 31041P03 系部中认新能源技术学院专业光伏发电技术及应用题目小型独立光伏发电系统（4KW）的设计指导教师程超评阅教师张渊完成时间： 2013年 5 月 2 日毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录1 引言 (5)2 独立光伏发电系统概述 (7)2.1 独立光伏发电系统的概念 (7)2.2.1 结构 (8)2.2.2 工作原理 (9)3 独立光伏发电系统的设计 (9)3.1 系统的设计原则、步骤和内容 (9)3.1.1 系统设计原则 (9)3.1.2 设计步骤和内容 (9)3.2 系统容量的设计 (10)3.2.1 数值计算值 (10)3.3 太阳能电池组件及方阵的设计 (12)3.3.1 光伏组件方阵需要考虑的问题 (12)3.3.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角 (12)3.3.3 一般设计方法 (13)3.4 直流接线箱的选型 (16)3.5 光伏控制器的选型 (18)3.6 光伏逆变器的选型 (19)4 结论 (20)5 致谢 (21)6参考文献 (21)1 引言自人类社会诞生以来，能源一直是人类生存和发展的重要物质基础。
随着社会的发展，能源在社会发展中的重要性越来越突出，尤其是近年来各国日益呈现出来的能源危机问题更加明显地把能源置于社会发展的首要地位。
根据《BP世界能源统2005》的统计数据，以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40 多年，天然气和煤炭则分别可以供应67年和164年。
而我国的能源资源储量情况更是危机逼人，按2000 年底的统计，探明可开发能源总储量约占世界总量的10.1%.我国能源剩余可开采总储量的结构为原煤占58.8%，原油占3.4%，天然气占1.3%，水资源占36.5%。
我国能源可开发剩余可采储量的资源保证程度仅为129.7年。
目前世界大部分国家能源供应不足，不能满足经济发展的需要，各国纷纷出台各种法规支持开发利用新能源和可再生能源，使得新能源和可再生能源在全球升混。
小型太阳能光伏发电系统设计
小型太阳能光伏发电系统设计一、引言随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，可再生能源逐渐成为人们关注的焦点。
太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源，具有广阔的发展前景。
本文旨在设计一个小型太阳能光伏发电系统，以满足家庭日常用电需求，并探讨其在实际应用中的可行性和优势。
二、系统设计1. 光伏组件选择光伏组件是太阳能光伏发电系统中最关键的部分，其性能直接影响系统的发电效率。
在选择光伏组件时，应考虑其转换效率、耐久性和成本等因素。
常见的光伏组件有单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池等。
根据实际需求和经济考虑，本文选择多晶硅太阳能电池作为光伏组件。
2. 逆变器设计逆变器是将直流电转换成交流电供家庭用电器使用的关键设备。
在设计逆变器时，应考虑其转换效率、输出波形质量以及负载容量等因素。
根据实际需求，本文选择了高效率、低失真的逆变器，并根据家庭用电负载的特点进行适当的容量选择。
3. 电池储能系统设计太阳能光伏发电系统在夜晚或阴天时无法直接发电，因此需要储能系统来存储白天产生的多余电能。
在设计储能系统时，应考虑其容量、充放电效率以及寿命等因素。
本文选择了高容量、高效率的锂离子电池作为储能系统，并根据实际需求进行适当的容量选择。
4. 控制与监测系统设计为了保证太阳能光伏发电系统的正常运行和安全性，需要设计相应的控制与监测系统。
控制系统可以实现对光伏组件、逆变器和储能系统等设备进行监控和调节，以保证其正常运行和最大化发电效果。
监测系统可以对发电功率、负载功率以及储存状态等进行实时监测，并提供相应数据供用户参考。
三、性能分析1. 发电效率分析通过对太阳辐射强度和光伏组件转换效率等因素进行分析，可以评估太阳能光伏发电系统的发电效率。
根据实际数据和模拟计算，本文得出了系统的平均发电效率，并与其他可再生能源发电系统进行了比较。
2. 经济性分析太阳能光伏发电系统的经济性是评估其实际应用价值的重要指标。
本文通过对系统的投资成本、运行维护成本和可回收能源价值等进行综合分析，得出了太阳能光伏发电系统在经济上的可行性，并与传统能源供应方式进行了对比。
小型离网光伏发电系统的设计
小型离网光伏发电系统的设计
本报告旨在讨论如何设计一个小型离网光伏发电系统。
首先，要识别可能占据整个系统的主要组成部分，这些部分分别是太阳能电池板、储存装置、支撑结构、控制系统、光伏变流器和电缆等。
其次，要设计太阳能电池板，应考虑它们的最大发电功率，以最大化发电系统的总功率输出。
同时，需要考虑太阳能电池板的结构特征和电池的类型以及电流和电压等参数，为此可以使用不同的能量转换和碳储存装置等技术，以最大化太阳能的利用率。
第三，要设计光伏变流器，这将决定系统的性能效率。
因此，应根据低压电网、电池组和负载电流等情况选择合适的类型，如单相变流器、多星相变流器或多相变流器等。
它们必须能够把太阳能电池板产生的电流转换成负载要求的电压和频率。
此外，光伏变流器应具有有效的保护功能，以检测和保护发电系统免受未知因素引起的损坏。
随后，要安装支撑结构，用于向太阳能电池板和装置提供支撑。
此外，还需要确定气象条件下的支撑和安装位置，以最大化发电系统的效率。
最后，要确保发电系统时刻处于正常工作状态，为此可以利用自动监控系统来实现，该系统可以实时检测电压、电流、容量等参数。
总的来说，要有效设计小型离网发电系统，应准确识别系统中的主要组成部分，并确定支撑结构的位置以及电池的最大发电功率和光伏变流器的材料。
此外，还应利用自动监控系统以及其他系统保护技术以保证发电系统的可靠性。
如何设计小型家用太阳能发电系统
小型家用太阳能发电系统是利用太阳能电池板发电，提供给家用电器负载。
具有清洁性、永久性等特点。
系统概述：1、适用环境：野外,大中小型住宅/取电困难的住宅(可取市电地区不建议安装,或安装市电互补型)2、系统配置优质的单晶硅或多晶硅太阳能电池板，并有配套的免维护太阳能专用蓄电池，光伏离网逆变器和有过充过放保护功能的电脑控制器，可设计成市电/光伏系统智能切换功能。
控制器LCD屏/指示灯显示，外表美观，安全高效。
3、维护简易，使用寿命长达20年以上，多种充电方式互补，太阳能和市电均可对系统充电。
分类：家用太阳能发电系统分为离网发电系统与并网发电系统：1、离网发电系统。
主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。
通过太阳能板给蓄电池充电，可在无光照以及阴雨天气给家用负载供电。
2、并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网。
并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。
但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，故发展相对困难。
而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。
组成：小型家用太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。
如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。
太阳能板太阳能电池板是小型家用太阳能发电系统中的核心部分，太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。
太阳能电池板是小型家用太阳能发电系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。
原材料特点：电池片：采用高效率(16.5%以上)的单晶硅太阳能片封装，保证太阳能电池板发电功率充足。
玻璃：采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)，厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达91%以上，对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。
小型独立光伏发电系统的分析与设计
小型独立光伏发电系统的分析与设计一、本文概述随着全球能源危机的日益加剧，可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。
其中，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的发展潜力。
小型独立光伏发电系统作为一种将太阳能转化为电能的系统，具有独立性、灵活性、环保性等优点，特别适用于偏远地区、家庭及小型商业场所等场合。
本文旨在全面分析小型独立光伏发电系统的设计与应用。
我们将对光伏发电的基本原理进行介绍，包括光伏效应、太阳能电池的工作原理等。
我们将详细探讨小型独立光伏发电系统的设计要点，包括太阳能电池的选择、储能系统的设计、逆变器的选型等。
我们还将对系统的性能评估与优化进行探讨，以提高系统的发电效率和稳定性。
通过本文的阐述，我们希望能够为小型独立光伏发电系统的设计与应用提供有益的参考和指导，推动其在实际应用中的普及和发展。
我们也期待通过本文的探讨，激发更多研究者和工程师对可再生能源领域的兴趣和研究热情，共同为构建绿色、可持续的能源体系做出贡献。
二、光伏发电技术基础光伏发电，又称太阳能发电，是一种利用光生伏特效应将太阳能直接转换为电能的发电方式。
其基本原理是，当太阳光照射到光伏电池上时，光子与电池内的半导体材料相互作用，使得电子从原子中逸出，形成光生电流。
这个过程不涉及任何机械运动或其他形式的中间能量转换，因此光伏发电是一种清洁、高效且静音的能源转换方式。
光伏发电系统的核心组件是光伏电池（也称为太阳能电池），它通常由硅、硒、铜等半导体材料制成。
光伏电池的性能主要受到其转换效率、耐久性、制造成本等因素的影响。
转换效率指的是光伏电池将光能转换为电能的效率，它受到电池材料、结构、制造工艺等多种因素的影响。
耐久性则关系到光伏电池的使用寿命和维护成本，而制造成本则直接决定了光伏发电的经济性。
除了光伏电池，光伏发电系统还包括了逆变器、储能装置、支架等其他组成部分。
逆变器的作用是将光伏电池输出的直流电转换为交流电，以适应大多数电力系统的需求。
4KW光伏离网技术附件
4KW独立光伏发电系统技术附件2014年7月一、甲方提供的用电负载乙方根据甲方提供的用电设备功率，结合甲方使用地的日照情况及气候情况，负责设计、配置并提供整套太阳能离网光伏发电系统设备。
乙方向甲方提供整套系统的详细安装说明书和使用说明书。
二、系统组成独立光伏系统主要包括光伏组件、基础、支架、汇流箱、逆变器、蓄电池及接地等。
2.1 一般要求光伏系统一般设计成满足系统年电量输出平均值或峰值要求，其大小根据甲方提供的使用负载情况经计算后确定。
方阵支架采用固定倾角安装，安装与屋面上。
根据甲方提供的使用地点，确定倾角为20°，朝向为正北方。
2.2 方阵安装场地要求应无阴影的影响，2排阵列之间间距足够，以确保全年每天中当地时间的上午9时至下午3时之间光伏组件无阴影遮挡。
2.3 主要元件、部件技术规格及要求2.3.1 光伏组件光伏组件必须选用符合产品标准，并按的要求通过鉴定及定型的合格产品；应由符合相应的图纸和工艺要求所规定的材料和元件制造，并经过制造商常规检测、质量控制与产品验收程序。
组件产品应是完整的，每个光伏组件标志应标注额定输出功率（或电流）、额定工作电压、开路电压、短路电流；有合格标志。
光伏组件产品应附带制造商的储运、安装和电路连接指示。
多晶硅组件参数设备保修期限：1年2.3.2 防雷汇流箱工作电压： DC400~DC1000V最大工作电流： 10A（分支）/60A（6回进线电流/1回出线电流）安装条件：室外光伏防雷汇流箱主要元件：（1）进线直流熔断器, 进线处加公母插头。
（2）出线专用直流断路器。
（3）进线专用过高压防雷器。
（4）接线端子。
每路直流输入侧应配有满足回路要求的防反二极管。
所有设备额定电压不低于DC1000V。
光伏防雷汇流箱进线6回，进线应装有直流熔断器，出线应装有专用高压直流断路器。
光伏防雷汇流箱应具有防雷功能，汇流母线应安装有光伏专用直流避雷器。
汇流箱采用立式，安装方式采用挂式安装方式。
小型太阳能光伏发电系统设计
小型太阳能光伏发电系统设计题目：小型太阳能光伏发电系统设计摘要：本文介绍了小型太阳能光伏发电系统的设计过程，包括系统的组成、原理、性能等方面。
设计中采用的主要技术包括太阳能电池板的选择、太阳能跟踪、充电控制电路的设计等。
实验结果表明，该系统具有较高的光电转换效率和稳定性，能够有效地将太阳光转化为电能，为小型家庭提供清洁、可再生的能源来源。
关键词：小型太阳能光伏发电系统；电池板；充电控制电路；光电转换效率；稳定性一、引言随着全球能源消耗的不断上升，人们越来越重视可再生能源的利用。
其中，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，得到了广泛的关注。
太阳能光伏发电系统作为太阳能利用的重要方式之一，已经被广泛应用于家庭、商业和工业等领域。
尤其是对于小型家庭来说，太阳能光伏发电系统能够为其提供独立的电力来源，减少对传统燃煤发电的依赖，降低能源消耗的成本和环境污染的风险。
本文旨在介绍一种小型太阳能光伏发电系统的设计方法和实验结果，为相关领域的研究提供一定的参考和借鉴。
二、系统组成和原理小型太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、充电控制电路、储能装置和负载等组成。
其工作原理如下：当太阳光照射到太阳能电池板上时，会产生电场并将光能转化为电能。
这里采用的是单晶硅太阳能电池板，其光电转换效率较高，且稳定性好。
电池板将电能输出到充电控制电路中，控制电路负责对电池进行充电和保护。
当电池已经充满时，充电控制电路会停止输入电流，以避免电池过充或者损坏。
而储能装置则是用来存储电能的设备，包括电池等。
当需要使用电能时，储能装置会将电能输出到电负载中，提供电力。
三、系统设计1. 太阳能电池板的选择太阳能电池板是太阳能光伏发电系统的关键部件之一，其光电转换效率和稳定性会直接影响系统的性能。
本设计采用的是单晶硅太阳能电池板，其光电转换效率可达到20%以上，同时稳定性好，适用于小型家庭的采用。
2. 太阳能跟踪太阳能跟踪技术是指通过机械装置使太阳能电池板随着太阳的位置而自动调整方向，以最大限度地利用太阳能量。
小型光伏发电系统毕业设计
小型光伏发电系统毕业设计
小型光伏发电系统毕业设计可以包含以下主要内容：
1. 引言：介绍光伏发电的背景和意义，阐述为什么选择设计小型光伏发电系统作为毕业设计的主题。
2. 目标与原则：明确设计的目标和原则，如提供特定容量的电力以满足特定需求、保证系统稳定性和可靠性等。
3. 系统设计：设计小型光伏发电系统的整体结构和组成部分，包括光伏电池板、逆变器、充放电控制器、电池组等，并提供详细的参数和技术要求。
4. 光伏电池板选型与布置：选择合适的光伏电池板，考虑其效率、功率输出、耐久性等因素，并设计适当的布置方式以最大化太阳能的利用效率。
5. 逆变器与充放电控制器设计：设计逆变器和充放电控制器，保证系统的稳定性和效率，包括功率的调节和控制、充放电保护等功能。
6. 电池组选型与配置：根据需求选择合适的电池组，并设计适当的配置方案，保证系统在电力需求高峰时能够提供稳定的电力。
7. 系统管理与监控：设计系统的管理与监控系统，包括对光伏电池板、逆变器、充放电控制器等进行实时监测，同时提供报
警与故障检测功能。
8. 性能评估与优化：通过实际测试和数据分析，评估所设计的光伏发电系统的性能，并提出可能的优化措施。
9. 结论与展望：总结设计过程和结果，并展望未来光伏发电系统发展的趋势和前景。
10. 参考文献：列举设计过程中参考的文献和资料。
以上仅为小型光伏发电系统毕业设计的基本内容，具体内容可根据需求和研究深度进行调整和扩展。
设计过程中要注意系统的可行性、经济性和环境友好性，并结合光伏发电技术的最新进展进行综合考虑。
小型家庭独立光伏发电系统毕业设计
毕业设计（论文）光伏材料加工与应用题目：小型家庭独立光伏发电系统设计毕业时间：学生姓名：指导教师：班级：光伏材料加工与应用目录摘要 (1)一、绪论 (1)二、独立光伏发电系统简介及原理 (2)（一）简介 (2)（二）原理 (2)三、独立光伏发电系统组成部分和设计要求 (3)（一）组成部分 (3)（二)设计要求 (5)1.相关负载参数 (5)2.相关环境环境参数 (5)四、独立光伏发电系统的计算及方阵的设计 (6)（一）太阳能蓄电池容量计算 (6)（二）太阳能蓄电池的串并联数计算 (6)（三）太阳能电池组件设计与计算 (7)（四）太阳能电池控制器的选型 (8)（五）太阳能电池逆变器的选型 (8)（六）太阳能电池方位角的选择 (8)（七）太阳能电池倾斜角选择 (9)（八）太阳能光伏支架安装注意 (10)六、总结 (10)参考文献 (11)致谢 .................................................. 错误!未定义书签。
小型家庭独立光伏发电系统设计摘要：将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术。
是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。
这种技术的关键元件是太阳能电池。
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。
本次设计是家庭用分布式光伏发电系统设计，家庭用分布式光伏发电系统是指利用光伏发电技术，在家庭的屋顶或墙壁等场地建立发电系统，多余电量可以送入当地配电网中的发电方式。
此次设计内容包括了对光伏发电系统的容量设计和光伏发电系统的配置设计，容量设计主要对光伏组件和蓄电池的容量进行设计与计算，确定光伏组件和蓄电池的数量，发电系统的配置设计时对光伏发电系统中的光伏组件型号、安装方式及配套设备与设施进行设计。
小型光伏发电系统设计要点(夏)
力诺太阳能电力工程有限公司 夏征勇
1.1小型光伏发电系统的典型分类 小型光伏发电系统有直流输出与交流输出及混合输出之分。
典型直流输出系统有：太阳能路灯，偏远无电地区通信基站，高速公
路监控系统，航标灯，太阳能手电筒及电子玩具。 典型交流输出系统有：偏远无电地区医院、学校、油田，部队哨所、
1.2太阳能路灯设计 太阳能路灯价格组成（以计算实例-1为例）
名 称 170W/1块 (300Ah/12V)/2块 10米高/1根 (40W/12V)/1个 12V/1个 2.5平方/50米 0.5m×0.5m×0.8m/1个 (400×300×300)/2个 规格/数量 单 8.5元/W 10元/Ah 200元/米 2000元/个 100元/个 1元 /米 750元/m³ 50元/个 500元/套灯具 价 总 1445元 6000元 2000元 2000元 100元 50元 150元 100元 500元 50元 12395元 价 太阳能电池组件 铅酸蓄电池 灯杆 LED灯 控制器 导线 钢筋混凝土基础 地埋箱 运费及施工 其它 合计
1.3通信基站设计 下图所示，2块组件串联电压73.84V为48V蓄电池充电，5并电流25.75A。
1.3通信基站设计 计算实例-2 上面计算实例-1该通信基站有两套设备，一套工作电流1.5A，每天工作 24小时；另一套工作电流4.5A，每天工作12小时；其他条件不变，计算电池 组件功率与蓄电池容量。 •第一套设备每天用电量＝48V×1.5A×24h＝1728Wh •第二套设备每天用电量＝48V×4.5A×12h＝2592Wh •二套设备合计每天用电量＝1728Wh＋2592Wh＝4320Wh •太阳能电池组件输出电流I＝4320Wh/(48V×5.38h)＝16.73A •太阳能电池组件输出电压U＝1.44×48V＝69V •太阳能电池组件功率P＝U×I＝69V×16.73A＝1154W/η＝1154W/0.8＝1443W
小型分布式光伏发电系统设计
参考文献 [1] 赵 小 红 . 探 讨 电 力 系 统 中 电 工 电
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由于全球化发展的趋势，世界的环境问 题日益严峻。在环境污染的产生因素上，主要 是靠人为因素导致。要想保护环境，同时促进 社会发展必须采用可再生能源，为可持续发展 奠定基础。为此，太阳能光伏发电系统是一种 可再生能源的发电方式。本文根据小型分布式 发光伏发电系统的整个过程，作出研究设计， 并分析了光伏发电的各个阶段做出了具体的研 究。
作者简介 王小玲（1962-），女，四川省蒲江县人。大 学本科学历。高级实验师。研究方向为电子技 术。
作者单位 西南民族大学 四川省成都市 610041
228 • 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
• Power Electronics 电力电子
计算机软件的形式表达出来，每个操作的步骤 都是完整的，并且步骤的操作具有详细的说明， 可以极大地降低人为操作失误的概率；
（2）在电工电子技术应用到电力系统之 后，可以降低工作人员的排查问题的复杂度， 相关的检测设备可以及时将现场数据收集并存 储起来，可以有效地定位问题出现的原因。而 且，通过相关的计算机软件，可以将操作流程 及操作人员进行明确规则，将责任落实到个人， 当出现人为操作失误时，可以找到具体的责任 人，这样能够极大地提高工作人员的责任心。
复地北桥城别墅4KW光伏发电系统
复地北桥城别墅4KW光伏发电系统一、项目概况本发电系统拟建设在别墅平面屋顶上，主要采用常规固定安装方式。
1.1 项目地理位置及环境上海市位于北纬31°14’，东经121°29’，地处我国大陆东部沿海中部，东濒东海、南临杭州湾，为长江和钱塘江入海汇合处。
全市为坦荡低平的长江三角洲冲积平原的一部分，地面平均海拔高度为4m左右（上海吴淞零点），全区除松江区的佘山外，其余各地均无山地。
上海市地处北亚热带季风区，气候温和湿润、光照充足，降水丰沛，四季分明。
年平均气温16.5℃，春季始于3月，夏季自梅雨开始，进入盛夏后，高温干燥，秋季秋高气爽；冬季晴朗少雨，日照条件较为充足，太阳能资源比较丰富。
上海日照条件较为充足，太阳能资源比较丰富，多年平均日照时数为2,014 小时。
日照时数的分布以夏季最多，达600-700小时，占年总时数的三分之一左右；冬季最少，约360-465小时，仅占年总时数的18-23%。
多年平均太阳总辐射量为4,500MJ/m2²a，太阳总辐射量的分布以夏季最多，占年总量的三分之一左右；冬季最少，仅占年总时数的16%，春秋季接近相等，太阳总辐射量的分布与日照时数的分布基本相似。
1.2 供电技术条件工作电压：单相AC220V AC/50Hz发电类型：太阳能光伏并网发电阵列容量：4kW逆变器额定功率：4kW1.3 太阳能安装区域选择图1-1别墅屋顶二、光伏并网发电系统设计系统采用太阳能组件型号为HT60-156P-250（250Wp），共16块，配置一台4kW光伏并网逆变器，以及配电箱（含计量）和通讯模块（可选配），系统总容量为4kW。
太阳能组件发出的直流电经过逆变器，逆变成交流电，再经过配电箱后直接并入用户侧220V低压电网。
配电箱内置断路器、防雷器以及双向电能计量表，发电系统产生的多余电量通过双向电能计量表后送入电网，产生卖电收益。
2.2 设计方案2.2.1 组件安装方式本项目别墅屋顶为平面屋顶，平面屋顶上可以按照最佳倾角固定方式安装。
小型太阳能光伏发电系统设计
小型太阳能光伏发电系统设计下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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小型光伏发电系统(4KW)的设计
小型光伏发电系统(4KW)的设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：南京信息职业技术学院毕业设计论文作者陈德清学号31041P03系部中认新能源技术学院专业光伏发电技术及应用题目小型独立光伏发电系统（4KW）的设计指导教师程超评阅教师张渊完成时间： 2013年 5 月 2 日毕业设计（论文）中文摘要小型独立光伏发电系统（4KW）的设计摘要：太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生资源发电技术，可以有效缓解能源危机。
近年来我国政府也相继出台了一系列鼓励和支持太阳能光伏产业发展的政策法规,使得太阳能光伏产业迅猛发展，光伏发电技术和应用水平不断提高，应用范围逐步扩大，我国光伏发电产业的前景十分广阔.本文从用户的实际负载功率出发，根据相应的计算公式,结合负载类型（例如：交流或直流负载)和一些权威气象网站所提供的全年气象资料进行光伏电池板、控制器、逆变器和配电箱以及蓄电池等配件的选型，最终形成整个系统的设计。
关键词：能源太阳能光伏发电小型系统配件选型毕业设计（论文)外文摘要The design of small independent photovoltaic power system(4kw)Abstract: To explore renewable source is the main way to solve the energy crisis， And Solar photovoltaic power generation is a kind of renewable source power generation which has the most ideal sustainable developing Characteristics. In recent years, the government also introduced a series of policies and regulations which encourage and support the development of solar photovoltaic industry。
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南京信息职业技术学院毕业设计论文作者陈德清学号 31041P03 系部中认新能源技术学院专业光伏发电技术及应用题目小型独立光伏发电系统（4KW）的设计指导教师程超评阅教师张渊完成时间： 2013年 5 月 2 日毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录1 引言 (5)2 独立光伏发电系统概述 (7)2.1 独立光伏发电系统的概念 (7)2.2.1 结构 (8)2.2.2 工作原理 (9)3 独立光伏发电系统的设计 (9)3.1 系统的设计原则、步骤和内容 (9)3.1.1 系统设计原则 (9)3.1.2 设计步骤和内容 (9)3.2 系统容量的设计 (10)3.2.1 数值计算值 (10)3.3 太阳能电池组件及方阵的设计 (12)3.3.1 光伏组件方阵需要考虑的问题 (12)3.3.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角 (12)3.3.3 一般设计方法 (13)3.4 直流接线箱的选型 (16)3.5 光伏控制器的选型 (18)3.6 光伏逆变器的选型 (19)4 结论 (20)5 致谢 (21)6参考文献 (21)1 引言自人类社会诞生以来，能源一直是人类生存和发展的重要物质基础。
随着社会的发展，能源在社会发展中的重要性越来越突出，尤其是近年来各国日益呈现出来的能源危机问题更加明显地把能源置于社会发展的首要地位。
根据《BP世界能源统2005》的统计数据，以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40 多年，天然气和煤炭则分别可以供应67年和164年。
而我国的能源资源储量情况更是危机逼人，按2000 年底的统计，探明可开发能源总储量约占世界总量的10.1%.我国能源剩余可开采总储量的结构为原煤占58.8%，原油占3.4%，天然气占1.3%，水资源占36.5%。
我国能源可开发剩余可采储量的资源保证程度仅为129.7年。
目前世界大部分国家能源供应不足，不能满足经济发展的需要，各国纷纷出台各种法规支持开发利用新能源和可再生能源，使得新能源和可再生能源在全球升混。
20世纪90年代以来，以欧盟为代表的地区集团，大力开发利用可再生能源，连续1 0 年可再生能源发电的年增长速度都在15%以上。
以德国、西班牙为代表的一些国家通过立法方式，促进可再生能源的发展，1999 年以来可再生能源年均增长速度均达到3日%以上。
四班牙2003 年风力发电装机占到全机总量的4% ，德国在过去11年间，风力发电增长21倍，2003年占全的3.1%，瑞典和奥地利的生物质能源在其能源消费结构中高达15%以上。
近年来，光伏产业迅速发展，世界太阳电池年产量在最近十年内保持了30%以上的增速，2007 年年增长率达到了50% ，2008 年年增长率甚至达到了100% ，年产量达到 6.5GW ，大阳电池产量迅速增加的动力来自于世界对太阳能等清洁能源持续增长的需求，2008 年世界光伏系统新装机容量达到 5.95 GW ，比200 7年增长了110%。
按照目前光伏组件4.5 $/W的价格计算，世界光伏市场规模接近三百亿美元.新能源是国家“十二五”规划重点要求发展的产业，政策对其扶持力度很大。
2009年3月，由科技部、国家发改委等部门联合举办的2009年中国国际节能和新能源科技博览会上集中展示了节能减排和新能源科技的重大成果，引起了国内外的广泛关注。
2009年5月全国财政新能源与节能减排工作会议指出，国家财政要全力支持新能源发展和节能减排工作，重点加快启动国内光伏发电市场、开展节能与新能源汽车示范推广试点等十项工作。
我国拥有丰富的新能源与可再生能源可供开发利用，近十年来的高长使我国迫切需要加大对新能源和可再生能源的开发利用，以解决能源题，保障能源供应安全。
近年来，由于各级政府和社会各界的高度重视可再生能源的开发和利用方丽取得了较快发展，并于2005年2 月28日通过了《再生能源法》，该法已于2006年1月1日起实施，这对于我国可再生能具有十分重要的意义。
图1 我国不同地区的太阳能资源分布图表1 我国各地区的太阳能资源及分布年辐射总量序号地区年日照时数千卡/cm2.年1西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西部2800-3300 160-200 2 西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南部、3000-3200140-160 甘肃中部、内蒙古、山西北部、河北西北部2200-3000120-140 3 新疆北部、甘肃东南部、山西南部、陕西北部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部4湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、广1400-2200100-120 东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江5四川、贵州1000-140080-100 2 独立光伏发电系统概述2.1 独立光伏发电系统的概念：独立光伏发电系统是指仅仅依靠太阳能电池供电的光伏发电系统或主要依靠太阳能电池供电的光伏发电系统，在必要时可以由泊机发电、风力发电、电网电源或其他电源作为补充。
从电力系统来说， kW级以上的独立光伏发电系统也称为离网型光伏发电系统。
图2独立光伏发电系统组成2.2 独立光伏发电系统的结构及工作原理2.2.1 结构通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统，也可叫做太阳能电池发电系统。
尽管太阳能光伏发电系统应用样式多种多样，应用规模跨度也很大，从小到不足一瓦的太阳能草坪灯，大到几百千瓦甚至几兆瓦的大型光伏发电站，但太阳能光伏发电系统的组成结构和工作原理基本相同。
其主要结构由太阳能电池组件（或方阵）、蓄电池（组）、光伏控制器、逆变器（在有需要输出交流电的情况下使用）以及一些测试、监控、防护等附属设施构成。
图3 独立型太阳能光伏发电系统工作原理2.2.2 工作原理太阳能电池方阵吸收太阳光并将其转化成电能后，在防反充二极管的控制下为蓄电池组充电。
直流或交流负载通过开关与控制器连接。
控制器负责保护蓄电池，防止出现过充或过放电状态，即在蓄电池达到一定的放电深度时，控制器将自动切断负载，当蓄电池达到过充电状态时，控制器将自动切断充电电路。
有的控制器能够显示独立光伏发电系统的充放电状态，并能贮存必要的数据，甚至还具有遥测、遥信和遥控的功能。
在交流光伏发电系统中， DC-AC逆变器将蓄电池组提供的直流电变成能满足交流负载需要的交流电。
3 独立光伏发电系统的设计3.1 系统的设计原则、步骤和内容3.1.1 系统设计原则光伏发电系统的设计要本着合理性、实用性、高可靠性和高性价比（低成本）的原则。
做到既能保证光伏系统的长期可靠运行，充分满足负载的用电需要，同时又能使系统的配置最合理、最经济，特别是确定使用最少的太阳能电池组件功率和蓄电池的容量。
协调整个系统工作的最大可靠性和系统成本之间的关系，在满足需要保证质量的前提下节省投资，达到最好的经济效益。
3.1.2 设计步骤和内容：太阳能光伏发电系统的设计步骤和内容如图4所示。
图4 太阳能光伏发电系统设计内容与步骤3.2 系统容量的设计：目标: 优化太阳能电池方阵容量和蓄电池组容量的相互关系，在保证独立光伏发电系统可靠工作的前提下，达到成本最低。
要求: 首先对当地的太阳能辐照资源、地理及气象数据有尽量详细的了解，一般要求掌握日平均太阳辐照量、月平均太阳辐照量和连续阴雨天数。
方法: 依据各部件的数理模型，采用计算机仿真，可以拟合出太阳能电池方阵每小时发电量、蓄电池组充电量和负载工作情况，并预测所需要的太阳能电池方阵及蓄电池组的容量。
通过数值分析法，可以解析太阳能电池方阵容量及蓄电池组容量之间存在的相互关系，然后在特定的供电可靠性要求下，根据成本最低化的原则，确定二者 各自的容量。
3.2.1 数值计算值在本章中，负载的总耗电量为4000w ·h/d ，选择的逆变器效率为90%，连续阴雨天数为4天，蓄电池的放电深度为70%,系统电压为48V 。
蓄电池容量= 系统直流电压放电深度逆变器效率日平均用电量自给天数⨯⨯⨯)(AH =48%90%7044000⨯⨯⨯=530AH 通常，铅酸蓄电池的容量是在25℃时标定的。
随着温度的降低， 0 ℃时的容量大约下降到额定容量的90% . 而在-20℃的时候大约下降到额定容量的80% . 所以必须考虑蓄电池的环镜温度对其容量的影响。
南京地区全年最低气温大约为-4～-6℃，所以在此温度下，蓄电池的容量会下降10%左右。
蓄电池实际容量=温度修正因子蓄电池容量=%90530=590AH图5 铅酸蓄电池最大放电深度-温度曲线确定蓄电池的串并联方式每个蓄电池都有它的标称电压。
为了达到负载工作的标称电压，将蓄电池串连起来给负载供电，需要串联的蓄电池的个数等于负载的标称电压除以蓄电池的标称电压。
这里选用24v/200AH 的胶体蓄电池。
串联蓄电池数=蓄电池标称电压负载标称电压=2448=2 所以蓄电池串联数为2 并联蓄电池数=单个蓄电池容量总蓄电池容量=200590=2.95≈3 综上所述：使用江苏恒华公司生产的24V/200AH 型胶体蓄电池，蓄电池串联数2，并联3块，连接方式如图6所示。
图6 蓄电池连接示意图3.3 太阳能电池组件及方阵的设计3.3.1 光伏组件方阵设计需要考虑的问题设计太阳电池组件要满足光照最差季节的需要。
蓄电池长时间处于亏电状态将使得蓄电池的极板硫酸盐化。
在独立光伏系统中没有备用电源在天气较差的情况下给蓄电池进行再充电，这样蓄电池的使用寿命和性能将会受到很大的影响，整个系统的运行费用也将大幅度增加。
太阳电池组件设计中较好的办法是使太阳电池组件能满足光照最恶劣季节里的负载需要，也就是要保证在光照最差的情况下蓄电池也能够被完全地充满电。
由于光照最差季节的光照度大大低于平均值，这样设计的太阳电池组件在一年中的其他时候会远远超过实际需要，而且成本高昂。
3.3.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角由于太阳能光伏发电的发电量与太阳光的辐射强度、大气质量、地理位置等因素有直接的关系和影响，因此在设计太阳能光伏发电系统时，应考虑太阳辐射的方位角和倾斜角、峰值日照时数等。
太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角的选定是太阳能光伏系统设计时最重要的因素之一。
所谓方位角一般是指东西南北方向的角度。
对于太阳能光伏系统来说，方位角以正南为00，由南向东向北为负角度，由南向西向北为正角度。
方位角决定了阳光的入射方向，决定了各个方向的山坡或不同朝向建筑物的采光状况。
倾斜角是地平面与太阳能电池组件之间的夹角。
倾斜角为00时表示太阳能电池组件为水平设置，倾斜角为900时表示太阳能电池组件为垂直设置。
①太阳能电池方位角的选择在我国，太阳能电池的方位角一般选择正南方向，以使太阳能电池单位容量的发电量最大。