屋顶太阳能方案

屋顶太阳能发电解决方案工程案例图片一：

工程案例图片二：

工程案例图片三：

1光伏发电概述

1.1地理位置要求

地势平坦，交通便利，建筑屋顶等。 1.2气候条件要求

太阳能资源条件：

年日照时数大于2000h ，年辐射总量高于 5860MJ/m 2，属于太阳能资源丰富或较丰富的地区，具有利用太阳能的良好条件。年日照时数在1000～1800h ，年辐射量在3350～4190MJ/m 2地区，属于太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。

常规气象要素：

净辐射、总辐射、散射辐射、直接辐射、气温、气压、相对湿度、水汽压、降雨量、风向、风速、沙尘暴记录及其他破坏性气候。 1.3光伏系统组成

①太阳能电池方阵

太阳能电池方阵一般由多块太阳能电池组件串并联而成，每个支路通过防反充二极管、充电控制器并联向蓄电池充电。太阳能电池方阵分为若干个子阵列，每个阵列由一个电子开关控制。当蓄电池的充电电压达到设定的最电高压时，自动依次切断一个或数个子阵列，以限制蓄电池的充电电压继续增长确保蓄电池的寿命，并最大限度地利用和储存太阳能电池发出的电能。

②蓄电池组

太阳能电

池方阵 系统控制及充放

电保护

逆变器 负载

蓄能电池组

蓄电池组是太阳能电池方阵的储能装置，其作用是将方阵在有日照时发出的多余电能储存起来，在晚间或阴雨天时供负载使用。蓄电池组由若干蓄电池串并联而成。一般容量要能在无太阳辐射的日子里，满足用户要求的供电时间和供电量。目前常用的是铅酸蓄电池，重要的场合也有用镉镍蓄电池，但价格较高，相对来说应用没有前一种广泛。

在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，方阵除了供给负载用电外，要给蓄电池充电；冬天日照量小，这部分储存的电能逐步放出。在这种季节性循环的基础上还要加上小得多的日循环：白天方阵给蓄电池充电（同时方阵还要给负载供电），晚上负载用电则全部由蓄电池供给。因此要求蓄电池的自放电要小，耐过充放，而且充放电效率要高，当然还要考虑价格低廉，使用方便等因素。

如前所述，当蓄电池端电压达到设定的最高值时，由电压检测电路得到信号电压，通过控制电路进行开关切换，使系统进入稳压闭环控制，既保持对蓄电池充电，又不致使蓄电池过充，造成电解液中水的大量分解和过热而导致极板损坏，从而使蓄电池得到合理的保护和利用。如过充保护失灵导致蓄电池端电压过高时，系统发出报警指令。当蓄电池端电压下降至过放值时，系统也会发出报警指示，同时逆变器自动关闭，以保证蓄电池不再继续放电。

③控制器

在不同的光伏发电系统中控制器各不相同，其功能的多少和复杂程度差别很大，需要根据发电系统的要求及重要程度来确定。控制器一般由各种电子元器件、仪表、继电器、开关等组成。最简单的系统也可以不用控制器，有些要求有过充放、稳压等功能，而一些复杂的系统，如并网发电的光伏电站（并网发电不在本文的讨论范围内），则要求有自动检测、控制、转换等多种功能。

④逆变器

逆变器将太阳能电池方阵输出和蓄电池放出的直流电转换成负载所需的交流电。逆变器主电路由大功率晶体管构成，采用正弦脉宽调制工作制，抗干扰能力强，还有很强的过载及限流保护功能。

1.4 光伏离网发电原理

在太阳照射下，太阳电池方阵产生电流经过控制器调整，储存在蓄电池中；通过控制器和逆变器来满足用户用电的需要。

1.5光伏离网发电储能装置

1.5.1独立光伏系统用的储能装置

在独立光伏系统中，由于太阳能电池的输出功率随太阳光照强度在变化，当夜间或阴雨天时，太阳能电池的输入功率为O或很小，不能满足负载的要求。因此独立光伏系统需要一个储能装置，在光照强的时候，把多余的电能储存下来，供光照弱的时候使用。可选的储能方法有电容器储能，飞轮储能，超导储能，提升重物，分解水为氢氧等，但从方便、可靠、价格等综合的角度来看蓄电池是独立光伏系统储能装置的最佳选择。小型的独立光伏系统有用铅酸蓄电池的，也有用福镍蓄电池的等，但大中型的系统一般用铅酸蓄电池。因为铅酸蓄电池有如下的优点:

①除铿离子二次电池外，在常用体系蓄电池中，铅酸蓄电池的单格电压最高，为2伏；

②较廉价；

③可制成小至1安时大至几千安时的各种尺寸和结构的蓄电池；

④高低温性能良好，可在-40～60摄氏度条件下工作；

⑤没有记忆效应。在本课题中，我们也选用铅酸蓄电池作为储能装置。铅酸蓄电池按用途可以分为起动用系列，固定防酸式，牵引用，铁路客车用，内燃机车用，摩托车用，航空用等。按电池盖和排气栓结构可分为开口式，排气式，防酸隔爆式，防酸消氢式，阀控密封式。在光伏系统中一般选用固定防酸式及阀控密封式，现在很多蓄电池厂家专门为光伏系统推出了太阳能应用铅酸蓄电池。应用于光伏系统的蓄电池的工作条件一般有以下几个特点:

①充电率非常小;

②放电率非常小;

③充电时间受到限制，有阳光时才充电，没有就不充电;

④不能按一定的规律对蓄电池充电。普通的铅酸蓄电池工作在这样的环境下寿命会缩短，而太阳能用铅酸蓄电池针对这些条件进行了改进，能较好的适应这样的环境。

1.6太阳能电网系统的选型与布置

1.6.1光伏组件：

通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。每片太阳能电池的输出电压远低于实际使用所需电压，为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池串联成组件。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件串、并联组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。

1.6.2支架系统

大型太阳能电池方阵的支架安装型式主要有固定式和跟踪式两种：固定式系统结构简单，安装调试和管理维护都很方便。跟踪式系统不仅需要配置自动跟踪机构，系统投资成本增加，而且安装调试和管理维护相对复杂，但跟踪系统可以增加发电量，选择时需要综合考虑。支架安装型式的选择需要根据当地的气候条件、组件尺寸、安装成本、维修成本、发电量和上网电价等因素综合确定。本系统全部采用固定支架安装在屋顶。

1.6.3逆变器

太阳能电池的输出为直流电能，需转换为交流电能后才能对交流负载供电。逆变器就是将太阳电池方阵输出的直流电能转换成交流电能的电力设备。因逆变器采用了电力电子技术，与发电机相比，无转动部件，所以又称为静态变换器。

集中型逆变方案接入的太阳电池支路数较多，适用于：光伏方阵由同一规格、型号的太阳电池组成；各太阳电池的安装倾角、方位角，及受光情况均一致；控制室内有足够空间安装集中型逆变器等应用场合。

单台支路型逆变方案接入的太阳组件支路较少，通常为1～3条，适用于：组件方阵由两种以上型号、规格的组件组成；组件的受光情况略有差异（如部分太阳电池可能受到阴影遮蔽）；控制室面积有限、无法安装集中型逆变器等应用场合。

1.7 对生态环境及水土的影响

太阳能光伏发电运行过程中产生噪声声源的只有变压器，本工程变压器容量小、电压低，运行中产生的噪音较小；同时变压器布置在室内，室外噪音水平远低于国家标准。逆变器是由电子元器件组成，其运行中的噪声也可以忽略。

光伏发电是一种清洁的能源，既不直接消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产