独立光伏发电系统
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➢ 此时若考虑遇到最长连续阴雨天的几率，以此来设定系统 的可靠性，并且在出现系统失电时用应急的油机发电或风 力发电进行补充，以减小失电时间，就可节省数量可观的 太阳能电池方阵及蓄电池组的容量，从而大幅度降低独立 光伏发电系统的造价。
➢ 在日照极其丰富的季节，为防止蓄电池组过充电，有时需 要配备过充放电器（也称泄流器），将多余的电能释放掉。
独立光伏发电系统
一、独立光伏发电系统的结构及工作原理
2、 工作原理 上图中的防反充二极管也称为“阻塞二极管”或“隔离二
极管”。其功能是利用二极管的单向导电性，防止无日照 时蓄电池组通过太阳能电池方阵放电。 防反充二极管的最大输出电流必须大于太阳能电池方阵的 最大输出电流，反向耐压要高于蓄电池组的最高电压。 在太阳能电池方阵工作时，防反充二极管两端的电压降要 尽量低（硅二极管一般为0.6V，锗二极管为0.3V，大功率 肖特基二极管可以在0.3V以下），以便降低系统的功耗。
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。
独立光伏发电系统
独 立 光 伏 发 电 系 统 设 计
独立光伏发电系统
独立光伏发电系统
独立光伏发电系统
1、
系
统
直流光伏系统
框
图
交流光伏系统
混合光伏系统
有后备能源和放电器的光伏系统
独立光伏发电系统的结构及工作原理 独立光伏发电系统
➢ 如果独立光伏发电系统的失电小时数是0，即系统全年供 电可靠性是100%，就意味着在遇到一年中最长的连续阴 雨天时仍然能保证系统正常运行。Байду номын сангаас就需要有足够的光 伏方阵和蓄电池组组成光伏发电系统，这种独立光伏发 电系统比较昂贵。
独立光伏发电系统
1、失电小时数
➢ 若以当地20年来气象资料中最长连续阴雨天的记录为依据 来预计20年中该地区最长连续阴雨天数，则系统造价还要 增加。
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，并预测在不同的供电可靠性要求下所需要的 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。
第三章 太阳能光伏发电技术
3.1.太阳能光伏发展历史和现状 3.2 太阳能电池工作原理 3.3 太阳能电池制造工艺 3.4 太阳能光伏发电系统设备构成 3.5 独立光伏发电系统 3.6 并网光伏发电系统
独立光伏发电系统
第五节 独立光伏发电系统设计
独立光伏发电系统
独立光伏发电系统设计
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，在必要时可以由油机发电、风力发电、电网电源 或其他电源作为补充。
独立光伏发电系统的总体设计包括容量设计、电气设计、 机械结构设计、建筑设计、热力设计、防火防雷等安全设 计、可靠性设计、包装运输设计、安装调试运行设计以及 维修检测设计等等。其总体设计框图如图所示。
其中最具特色的是光伏发电系统的容量设计，它根据当地 的太阳能辐照资源和使用要求，确定必要的太阳能电池方 阵和蓄电池的规模容量。
独立光伏发电系统
独立 光伏 发电 系统 容量 设计 程序 框图
独立光伏发电系统
1、失电小时数
➢ 在容量设计中，失电小时数（Loss of Load Hours，简 称LOLH）,直接与光伏发电系统的供电可靠性有关。
➢ 一年中的失电小时数表示光伏发电系统能量的短缺程度， 它并不包括因部件失效或系统维护必须花费的时间。因 此，对失电小时数的计算是独立光伏发电系统容量设计 的基础。
独立光伏发电系统
二、 系 统 设 计 框 图
独立光伏发电系统
三、容量设计
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。
独立光伏发电系统
一、独立光伏发电系统的结构及工作原理
3、系统构成
独立光伏发电系统由太阳能电池方阵、防反充二极管、控 制器、逆变器、蓄电池组以及支架和输配电设备等部分构 成。
其中，太阳能电池方阵在国外文献中常被称为太阳能发电
机（Solar Generator）,而其余部分则被统称为太阳能发
电机的“平衡系统”（Balance of System）或“配套系
独立光伏发电系统
2、当地地理条件、气象数据及太阳辐射能资源
任何太阳能光伏发电系统都必须因地制宜，因而需要提前取 得当地地理条件、气象数据及太阳辐射能资源的基本数据。
➢ ① 当地的经度、纬度、海拔高度及当地地质状况、地震状况、 洪水状况；
➢ ② 近十年月平均最高气温、最低气温、极高和极低气温； ➢ ③ 近十年月平均风速、极大风速及发生时间； ➢ ④ 近十年最长连续阴雨天及发生几率； ➢ ⑤ 雷暴、沙尘暴、冰雹、暴雨等灾害性气象状况； ➢ ⑥ 近十年月平均太阳辐射能、日照时数、日照百分率及月变
统”简称“BOS”。有时BOS还包括太阳能电池方阵所占
用的土地和防雷安全系统。当太阳能电池十分昂贵时，
BOS在整个独立光伏发电系统中所占的费用比例较小，但
随着太阳能电池的不断降价，BOS所占费用比例在逐渐增
加。
独立光伏发电系统
二、系统设计框图
各种独立光伏发电系统的总体设计视其用途不同、功率大 小不同、使用环境和条件不同而异。显然，每一种独立光 伏发电系统都要有针对性地独立设计。
一、独立光伏发电系统的结构及工作原理
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。
➢ 在日照极其丰富的季节，为防止蓄电池组过充电，有时需 要配备过充放电器（也称泄流器），将多余的电能释放掉。
独立光伏发电系统
一、独立光伏发电系统的结构及工作原理
2、 工作原理 上图中的防反充二极管也称为“阻塞二极管”或“隔离二
极管”。其功能是利用二极管的单向导电性，防止无日照 时蓄电池组通过太阳能电池方阵放电。 防反充二极管的最大输出电流必须大于太阳能电池方阵的 最大输出电流，反向耐压要高于蓄电池组的最高电压。 在太阳能电池方阵工作时，防反充二极管两端的电压降要 尽量低（硅二极管一般为0.6V，锗二极管为0.3V，大功率 肖特基二极管可以在0.3V以下），以便降低系统的功耗。
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。
独立光伏发电系统
独 立 光 伏 发 电 系 统 设 计
独立光伏发电系统
独立光伏发电系统
独立光伏发电系统
1、
系
统
直流光伏系统
框
图
交流光伏系统
混合光伏系统
有后备能源和放电器的光伏系统
独立光伏发电系统的结构及工作原理 独立光伏发电系统
➢ 如果独立光伏发电系统的失电小时数是0，即系统全年供 电可靠性是100%，就意味着在遇到一年中最长的连续阴 雨天时仍然能保证系统正常运行。Байду номын сангаас就需要有足够的光 伏方阵和蓄电池组组成光伏发电系统，这种独立光伏发 电系统比较昂贵。
独立光伏发电系统
1、失电小时数
➢ 若以当地20年来气象资料中最长连续阴雨天的记录为依据 来预计20年中该地区最长连续阴雨天数，则系统造价还要 增加。
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，并预测在不同的供电可靠性要求下所需要的 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。
第三章 太阳能光伏发电技术
3.1.太阳能光伏发展历史和现状 3.2 太阳能电池工作原理 3.3 太阳能电池制造工艺 3.4 太阳能光伏发电系统设备构成 3.5 独立光伏发电系统 3.6 并网光伏发电系统
独立光伏发电系统
第五节 独立光伏发电系统设计
独立光伏发电系统
独立光伏发电系统设计
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，在必要时可以由油机发电、风力发电、电网电源 或其他电源作为补充。
独立光伏发电系统的总体设计包括容量设计、电气设计、 机械结构设计、建筑设计、热力设计、防火防雷等安全设 计、可靠性设计、包装运输设计、安装调试运行设计以及 维修检测设计等等。其总体设计框图如图所示。
其中最具特色的是光伏发电系统的容量设计，它根据当地 的太阳能辐照资源和使用要求，确定必要的太阳能电池方 阵和蓄电池的规模容量。
独立光伏发电系统
独立 光伏 发电 系统 容量 设计 程序 框图
独立光伏发电系统
1、失电小时数
➢ 在容量设计中，失电小时数（Loss of Load Hours，简 称LOLH）,直接与光伏发电系统的供电可靠性有关。
➢ 一年中的失电小时数表示光伏发电系统能量的短缺程度， 它并不包括因部件失效或系统维护必须花费的时间。因 此，对失电小时数的计算是独立光伏发电系统容量设计 的基础。
独立光伏发电系统
二、 系 统 设 计 框 图
独立光伏发电系统
三、容量设计
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。
独立光伏发电系统
一、独立光伏发电系统的结构及工作原理
3、系统构成
独立光伏发电系统由太阳能电池方阵、防反充二极管、控 制器、逆变器、蓄电池组以及支架和输配电设备等部分构 成。
其中，太阳能电池方阵在国外文献中常被称为太阳能发电
机（Solar Generator）,而其余部分则被统称为太阳能发
电机的“平衡系统”（Balance of System）或“配套系
独立光伏发电系统
2、当地地理条件、气象数据及太阳辐射能资源
任何太阳能光伏发电系统都必须因地制宜，因而需要提前取 得当地地理条件、气象数据及太阳辐射能资源的基本数据。
➢ ① 当地的经度、纬度、海拔高度及当地地质状况、地震状况、 洪水状况；
➢ ② 近十年月平均最高气温、最低气温、极高和极低气温； ➢ ③ 近十年月平均风速、极大风速及发生时间； ➢ ④ 近十年最长连续阴雨天及发生几率； ➢ ⑤ 雷暴、沙尘暴、冰雹、暴雨等灾害性气象状况； ➢ ⑥ 近十年月平均太阳辐射能、日照时数、日照百分率及月变
统”简称“BOS”。有时BOS还包括太阳能电池方阵所占
用的土地和防雷安全系统。当太阳能电池十分昂贵时，
BOS在整个独立光伏发电系统中所占的费用比例较小，但
随着太阳能电池的不断降价，BOS所占费用比例在逐渐增
加。
独立光伏发电系统
二、系统设计框图
各种独立光伏发电系统的总体设计视其用途不同、功率大 小不同、使用环境和条件不同而异。显然，每一种独立光 伏发电系统都要有针对性地独立设计。
一、独立光伏发电系统的结构及工作原理
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。