家用独立型光伏发电系统的优化设计

《太阳能光伏发电系统》

课程设计

课题名称50W太阳能LED路灯系统设计专业班级：新能本121

学生学号：**********

学生姓名：***

学生成绩：

指导教师：郭瑞、高微

课题工作时间：2014.12.29 至2015.1.5

沈阳工程学院

《太阳能光伏发电系统》

课程设计

课题名称：家用独立型光伏发电系统的优化设计

报告正文

目录

第一章绪论 (1)

1.1设计背景 (1)

第2章沈阳市气象资料及地理情况 (2)

第3章家用独立型太阳能光伏发电系统的优化设计 (3)

3.1 设计方案 (3)

3.2 负载的计算 (4)

3.3蓄电池容量及串并联的设计及选型 (5)

3.4 太阳能电池板的方位角与倾斜角的设计 (6)

3.5 太阳能电池板容量及串并联的设计及选型 (7)

3.6 控制器、逆变器的选型 (8)

3.7 系统配置清单 (9)

第4章家用独立型太阳能光伏发电系统的优化结果与讨论 (10)

4.1软件仿真结果分析 (10)

4.2 系统仿真结果分析 (11)

4.2.1全年损耗分析 (11)

4.2.2方阵日均输入/输出能量 (12)

4.2.3组件日输出量 (13)

4.2.4标准化产能分析 (14)

第5章心得体会 (15)

参考文献 (15)

第一章绪论

1.1设计背景

随着世界性的能源短缺问题的日益严重，开发和利用新能源是一种必然的趋势，而太阳能就是其中最好的能源之一，其原因是太阳能资源丰富、分布广泛，是21世纪最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。近年来全球光伏发电产业增长迅猛，产业规模不断扩大，产品成本持续下降。我国光伏发电产业也得到迅速发展，使得家用独立光伏发电系统得以实现。目前太阳能利用技术主要有:太阳能光伏发电，太阳能热利用，太阳能动力利用，太阳能光化利用，太阳能生物利用和太阳能光-光利用等。其中以太阳能光伏发电以其优异的特性近年来在全世界得到广泛的发展，被认为是当前最具有发展前景的新能源技术。太阳能光伏发电就是利用太阳能电池板，将太阳能转化为能提供人们生产生活的电能。

1.2 设计意义

本文通过对太阳能组件工作的原理的学习和认识，针对小型用户用电需求，根据沈阳的经度、纬度、气象、环境状况及用户负荷状况，运用太阳能光伏发电知识设计了一种家用独立光伏发电系统，运用PVsyst软件对系统的电池板倾角、光伏方阵、蓄电池、控制器、逆变器等组件进行了优化设计和选择。最后用PVsyst软件对设计的系统进行模拟仿真。

第2章沈阳市气象资料及地理情况

沈阳市所在地区纬度为北纬41.46°，经度为东经123.25°其它气象参数：

第3章家用独立型太阳能光伏发电系统的优化设计3.1 设计方案

3.2 负载的计算

数量功率使用时间

荧光灯8 18w/盏5h/天

电视机，电脑 2 120w/个3h/天

洗衣机 1 600wh/天

电冰箱 1 1000wh/天

通过软件算出负载日耗电总量为3040wh

根据表统计日负荷平均耗电量时，增加5%的预期负荷留量，所以日均耗电总量为：3.04 1.05

=3.2kWh。

3.3蓄电池容量及串并联的设计及选型

由于所设计的家用独立光伏系统是小型的系统，所以选择的系统直流工作电压为24V。为满足5个连续阴雨天能正常供电，所需的蓄电池容量C为：

蓄电池容量C=

DOD K

Ah

最大放电深度安全系数

连续阴雨天数

）

负载日平均用电量（⨯

⨯

其中安全系数取1.2，最大放电深度为60％，求得的蓄电池容量为1333.3Ah

因此选择型号为TXE 1300 / OPzS1200，额定容量为1370Ah，额定电压2V，电池库伦效率97%，具体参数如下图所示：

根据选用的蓄电池可以算出所需蓄电池的串联数和并联数:

蓄电池串联数=

系统工作电压

蓄电池标称电压

=12

蓄电池并联数=

蓄电池总容量

蓄电池标称容量

=1

所以选用2V/1370Ah的蓄电池共12个，其中每12个串联后，1个并联。

3.4 太阳能电池板的方位角与倾斜角的设计

设计以全年均衡冬半年最大数据为依据，在默认方位角为0°条件下，通过软件模拟得到最佳光伏板倾角为53°。倾斜面上平均日辐射量为3.95kWh/m²,计算得到的峰值日照小时数为3.95h。

3.5 太阳能电池板容量及串并联的设计及选型

用户用电电流一般较大，为了使负载能正常工作，通常需要串并联若干太阳能电池组件。首先需要求出电池板的功率，方法如下： 功率P=

K Tm

ql

峰值日照小时数负载平均日耗电量

其中K 取1.2，得到功率P=972.15W

根据电池板的功率来选定所需电池板的型号。其中本次设计所选用的单晶硅电池板型号为Si-mono ZT75S Zytech ，开路电压V oc=21.96v ，最大工作电压Vmm=17.46v ，短路电流Isc=4.74A ，其具体参数如下图所示：

根据所选用电池板型号可求得需要串并联电池板个数，公式如下： 电池组件并联数Np =

）

组件日平均发电量（）

负载日平均用电量（Ah Ah =8块

电池组件串联数Ns=

组件峰值工作电压

系统工作电压

=2块

电池组件总发电量=组件并联数×组件串联数×选定组件峰值功率=8×2×75.1=1201.6w>972.15w ，所以选用的串并联数能够满足用户需求。