离网型太阳能发电系统的设计方法

付文辉罗健明

东汽投资发展有限公司．ＩｇｔＪ¨德阳６１８０００摘要：以沈阳、成都、海口、拉萨四城市为例，从气象地理条件分析、负载特性分析、蓄电池容量计算、太阳电池阵列容量计算、方阵倾角计算、光伏控制器以及离网逆变器选型等方面详细介绍了离网太阳能发电系统的设计方法，着重介绍了如何根据负载要求和当地的气象地理条件进行最优化设计，最后，给出了系统的配置说明。

关键词：离网型太阳能光伏系统；光伏控制器；离网型逆变器；电池阵列；蓄电池组维持天数

中图分类号：ＴＭ６１５文献标识码：Ａ文章编号：１００卜９００６（２０１１）０１－００７０－０６

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离网型光伏发电系统是指没有任何辅助电源、光伏发电是唯一电力来源的电源系统。通过太阳能光伏方阵将太阳辐射能转化为直流电能，再经过逆变器（直流供电无需逆变）将直流电能逆变为２２０Ｖ或３８０Ｖ交流电能，逆变输出的交流电未并人公共电网，而是直接供交流负载使用，这样的一个发电系统被称为太阳能离网型发电系统，也称离网光伏电站。离网型太阳能光伏系统图如图ｌ。

图ｌ太阳能离网发电系统图

离网型太阳能发电系统（以下称离网系统）由太阳能电池阵列、光伏控制器、蓄电池组、负载等组成，电池阵列在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过光伏控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，通过光伏控制器由蓄电池组给负载供电，发电功率可以根据需求搭配。由于太阳能发电具有节能环保，安装使用方便，一次投资长期受益等特点，目前在世界各发达国家太阳能发电也越来越广泛应用于草原牧区、偏远山村、高山海岛等远离公共电网的无电区和一些特殊场所。在考虑太阳能的利用时，不仅要从技术方面考虑，还要从经济、生态及国家建设的整体方针来研究。

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收稿日期：２０１０—０８－０６

作者简介：付文辉（１９６７－），男，高级工程师。１９９０年本科毕业于四川大学，２００６年研究生毕业于电子科大。从事过电厂汽轮机组振动测试和故障诊断，东汽德阳分部计算机局域网升级改造等工作。曾负责东方自控公司和东方电气集团公司的太阳能屋顶示范项目。现负责东汽八角风光储一体化项目的技术工作。

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表３

型号ＳＮ２２０＿３０Ｋ３ＳＤＩ交流输出取８５％，故得蓄电池（组）容量为５３４８Ａｈ／２２０Ｖ，所以选用２２０节３ｏｏｏＡｈ／２Ｖ的蓄电池，分成２组，每组１１０节先串联，然后两组再并联，具体连线图如下：

额定容量／ｋＶＡ３０

输ｌ叶ｌ额定功率，ｋｗ２４

输出额定电雁及频率Ａｃ３８ｃｒ２２０ｖ’５０Ｈ征湘匹线锄

输出额定电流，Ａ４５．６

输出电压精度／ＶＡＣ３８０－ａ：３％

输出频率精度／Ｈｚ５０±ｏ．０５

波形失真率ｆ线性负载恸≤５

动态响应（负载０％－－１００％）５％图２蓄电池组串并联示意图

置～负瓤Ｏ．８１５０％，１０９４

—２０～５０

ＩＰ２０

≤５０００（海拔超过１０００ｍ需

按照ＧＢ／Ｔ３８５９．２规定降额使

用１

８００ｘ２２６０ｘ６００

爹蓄电池（组）选型ｊ＿７二Ｉ”“，”４一。：。’’。？。“霪对于离网型系统的蓄电池组选型要考虑以下因素：

（１）长寿命

（２）充放电效率高

（３）自放电率低

（４）深放电能力强

（５）少维护或免维护

（６）工作温度范围宽

（７）价格低廉

（８）便于安装

目前主要用于太阳能光伏系统的蓄电池是密封胶体免维护铅酸蓄电池，对于本离网系统设计为５个阴雨天，耗电量为８００ｋＷｈ，其容量计算如下：蓄电池（组）容量（Ａｈ）＝５个阴雨天耗电量（ｋＷｈ）÷蓄电池（组）电压÷放电深度÷逆变效率

假设电池的放电深度ＤＯＤ为Ｏ．８，逆变效率嚣；光伏控制器选型囊太阳能光伏控制器是连接太阳能电池阵列、各种用电设施和蓄电池组的控制中心，是控制整个系统的工作状态，对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用，同时还具有防止蓄电池外接短路保护、蓄电池断路保护、防止太阳电池方阵反接保护、在夜间防止蓄电池向太阳电池板放电等的功能，在太阳能离网型光伏发电系统中是不可缺少的。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，下图为某型号光伏控制器的接线端：

图３控制器接线端子排图示

对于本文讨论的离网系统，选择的光伏控制器是合肥阳光ＳＤ２２０１５０型，其主要参数如下表：

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