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）

目录

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。

1.2 光伏发电应用

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10GW，约占全球光伏电池产量的一半。目前，我国光伏发电的应用市场处于起步阶段。从当前光伏发电应用领域来看，现主要广泛应用于工业、农业、科技、国防及人们生活方面，预计到21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。

当前太阳能光伏发电主要应用领域如下：

1.通信领域的应用。主要包括无人值守微波中继站，光缆通信系统及维护站，移动通信基站，广播、通信、无线寻呼电源系统，卫星通信和卫星电视接收系统，农村程控电话、载波电话光伏系统，小型通信机，部队通信系统，士兵GPS供电等。

2.公路、铁路、航运等交通领域的应用。如铁路和公路信号系统，铁路信号灯，交通警示灯、标志灯、信号灯，公路太阳能路灯，太阳能道钉灯、高空障碍灯，高速公路监控系统，高速公路、铁路无线电话亭，无人值守道班供电，航标灯灯塔和航标灯电源等。

3.石油、海洋、气象领域的应用。如石油管道阴极保护和水库闸门阴极保护太阳能电源系统，石油钻井平台生活及应急电源，海洋检测设备，气象和水文观测设备，观测站电源系统等。

4.农村和边远无电地区应用。在高原、海岛、牧区、边防哨所等农村和边远无电地区应用太阳能光伏户用系统、小型风光互补发电系统等解决日常生活用电问题，如照明、电视、收录机、DVD、卫星接收机等的用电，也解决了手机、手电筒等随身小电器充电的问题，发

电功率大多在及瓦到几百瓦。应用1～5kW的独立光伏发电系统或并网发电系统作为村庄、学校、医院、饭馆、旅社、商店等的供电系统。应用太阳能光伏水泵，解决了无电地区的深水井饮用、农田灌溉等用电问题。另外还有太阳能喷雾器、太阳能电围栏、太阳能黑光灭虫灯等应用。

5.太阳能光伏照明方面的应用。太阳能光伏照明包括太阳能路灯、庭院灯、草坪灯，

太阳能景观照明，太阳能路标标牌、信号指示、广告灯箱照明等：还有家庭照明灯具及手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、割胶灯、节能灯、手电等。

图 1.1太阳能应用实例

6.大型光伏发电系统（电站）的应用。大型光伏发电系统（电站）是10kW～200MW的地面独立或并网光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。

7.太阳能光伏建筑一体化并网发电系统(BIPV)。BIPV将太阳能发电与建筑材料相结合，充分利用建筑的屋顶和外立面，使得大型建筑能实现电力自给、并网发电，这将是今后的一大发展方向。

8.太阳能电子商品及玩具的应用。包括太阳能收音机、太阳能钟、太阳帽、太阳能充电器、太阳能手表、太阳能计算器、太阳能玩具等。

9.其他领域的应用。包括太阳能电动汽车，电动自行车，太阳能游艇，电池充电设备，太阳能汽车空调、换气扇、冷饮箱等；还有太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统，海水淡化设备供电，卫星、航天器、空间太阳能电站等。

1.3 光伏发电应用前景

回顾100年间能源工业的发展历史，人类正在消耗地球50万年历史中积累的有限能源资

源煤和石油，虽然极大地解放了生产力，但同时也向人类敲响了常规能源面临枯竭的警钟。根据有关材料显示，人类己确知的石油储备将用40多年，天然气60余年，煤大约200年。另外，以化石能源为主体的能源结构，对人类环境的破坏显而易见，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，从而造成冰雪消融，冰川退缩，全球气候变暖。能源短缺和环境保护是21世纪经济发展和能源领域最重要的课题。目前国际上对太阳能资源已经十分重视。

1954年贝尔实验室第一块单晶硅太阳能电池面世，为世界能源提供了一个新的希望。在20世纪70年代以来，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。利用太阳能发电的光伏发电技术被用于许多需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。

由于太阳能光伏发电的诸多优点，其研究开发、产业化制造技术及市场开拓已经成为当今世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。世界实力大国都制定了雄心勃勃的光伏发电近期规划：到2010 年日本计划累计装机容量将达到5GW，德国为2.7GW，欧盟为3GW，美国为4.7GW，澳大利亚为0.75GW，印度、中国等发展中国家估计为1.5～2GW。统计表明到2010年，世界光伏系统累计装机容量预计将达到14～15GW。据权威机构预测，2020年光伏发电在世界电力生产中所占比例将达1％，2050年约占25％。由此可见，光伏发电具有广阔的市场和发展前景。

其他可再

生能源

光热

太阳能

光伏发电及光

热发电

风能

生物质能

水利发电

核能

天然气

煤炭

石油

世界第一块光伏电池太阳能利用前景

图1.2 太阳能光伏发电应用