200KW800KWh光伏发电设计方案

光伏发电系统设计方案目的：设计一个光伏微电网系统，额定功率为 200KW 的办公楼光伏发电系统，利 用蓄电池进行充放电补充，每天进行800KWh的容量，输出电压为单相交流220V。 光伏组件选取英利厂家功率为250W,逆变器为单相10KW，蓄电池为2V，3000Ah。 设计分为带升降压变换器和不带升降压变换器两种。解决方案：一、光伏板求得单相逆变器的直流输入电压2根据输出电压V及调制比M为0.9（调制比：逆变器的系数，逆变器的输出电 ac a压基波有效值与直流电压之比）Vidc*V 二站2 * 220 =345VM ac 0.9a1.如果增加升压变换器，选择组件串电压SV为250V，则根据附录图表（英利PV） MPP电压，可得到每串组件数量为NM=组件串电压=型=8V32.3MPP式中， V 为光伏组件的最大功率点电压。MPP组件串电压SV为SV=NM*V =8*32.3=258.4VMPP组件串功率SP为SP=NM* P =8*250W=2KWMPP式中， P 为光伏组件的最大功率。MPP如果设计的每个方阵功率为20KW，则方阵中的组件数量NS为 单个方阵额定功率20NS= =10单个组件串的额定功率 2 方阵数量 NA 为NA=光伏电站额定功率 单个方阵额定功率=200/20=10系统中光伏组件的总数量TNM为TNM=NM*NS*NA=8*10*10=800组件需要的总表面积TS为TS=8*990*l495 =i2744 ft 225.4*25.4*144（此计算中表面积由总的组件数量和每个组件长度、宽度相乘得到，（W*H指宽*高） 里面有单位转换 in 与 mm 转换 1 英寸=25.4 毫米 ）光伏系统参数 1每串组件数每方阵串数方阵数组件串电压/VPV总面积/ ft281010258.412744计算升压变换器 （由于光伏方阵为10个，每个方阵配备一个升压变换器，则变 换器数量为10 个） 升压变换器额定功率为升压变换器额定功率=光伏电站容量变换器数量20010=20KW升压变换器占空比为D=1-匕=1-Vo258.4345=0.251升压变换器参数 1升压变换器数 量输入电压Vi/V额定功率/kw输出电压Vo/V占空比D10258.4203450.2512. 如果不用升压变换器，则方案为根据图表（英利 PV）MPP 电压，可得到每串组件数量为=11nm=组件串电压=345V32.3MPP式中， V 为光伏组件的最大功率点电压。MPP组件串电压SV为SV=NM*V =11*32.3=355.3VMPP组件串功率SP为SP=NM* P =11*250W=2.75KWMPP式中， P 为光伏组件的最大功率。MPP如果设计的每个方阵功率为20KW，则方阵中的组件数量NS为NS=单个方阵额定功率=20单个组件串的额定功率2.75方阵数量 NA 为NA-光伏电站额定功率=200/20=10 单个万阵额定功率系统中光伏组件的总数量 TNM 为组件需要的总表面积TS为TNM=NM*NS*NA=11*8*10=880880*990*1495TS= ft 2=1402025.4*25.4*144光伏系统参数 2每串组件数每方阵串数方阵数组件串电压/VPV总面积/ ft211810355.314020二、逆变器逆变器应能承担直流输出电压，并能传输需要的功率，假设每个逆变器的额定功 率为10KW （单相的最大大致为1OKW）根据光伏组件的参数2 （不含升压器），组件串电压为355.3V，则调制比为M 二f *V =*220=0.88a V ac 355.3idc假设切换频率为6KHZ。因此，调频指数为f 6000M =-fs =120f50e传输50KW功率的逆变器数量NI为NI=光伏电站容量 单个逆变器容量=200/10=20因此，为了提供 200KW 功率，需要并联 20 个逆变器。当然，也可以使用一个高 额定功率的逆变器。则逆变器参数输入电压 Vidc/V额定功率/KW输出电压Vac/V调制比Ma调频指数Mf355.3102200.88120三、蓄电池1. 根据要求蓄电池假设选择 2V 3000Ah 的蓄电池，由于在蓄电池侧不采用升降 压变压器，则按照逆变器的输入电压来看，按照360V的输入，电池串电压SV为SV=360=2*180则一组中为 180 只。单个蓄电池存储的能量SES为电池容量和电池电压的乘积。SES=2*3000Wh=6KWh每个电池方阵有180只电池，因此，方阵存储的电能AES为AES=180*6=1080KWh用来存储容量 800KWh 时，实际需要q=_800KWh1 -放电深度（20%）=1000KWh能量的方阵数量NA为NA总电= 1000=1单个万阵电量1080所以蓄电池方阵参数每组蓄电池数量/ 只方阵数量蓄电池串电压/V单个方阵存储电 量/KWh18013601080180只蓄电池的排列方式可以再选择分组排列每组蓄电池分3层，每层3列，每列5只蓄电池， 180只蓄电池共4架。2若采用升降压变化器，成本增加，但可以在DC母线上电压大致一致。由书中知，蓄电池设计中需要限制电池串电池数量并把电池方阵数量限制在3 个以下。这些限制适用于铅酸蓄电池，以延长储能系统寿命。按每串含3个蓄电 池，每个方阵含3个电池串。则储能系统中电池串电压SV为SV=3*2V=6V单个蓄电池存储的能量SES为电池容量和电池电压的乘积。SES=2*3000Wh=6KWh每个电池方阵有9个电池。因此，方阵存储的电能AES为AES=9*6=54KWh用来存储容量 800KWh 时，实际需要800KWh=1000KWhQ=1 -放电深度（20%）能量的方阵数量NA为NA=总电量=1000 = 19单个方阵电量 54由于使用 19个电池方阵，每个方阵需要配备一个升降压变换器，因此总共需要19个升降压变换器，升降压变化器用来给蓄电池储能系统进行充放电管理。升降压变换器的输入是直流母线电压，设为计算的345V,输出直流电压必须为 6V,以为蓄电池储能系统充电。如果储能系统使用12h,储能系统发出的功率P电池方阵功率AP为Ap二储能系统功率=66.7 =3.5kw万阵数量19因此，可选择额定容量为 3.5KW 的升降压变换器。占空比为D= Vo =6=0.02Vi + Vo 345 + 6升降压变换器参数升降压变换器参数升降压变换器 数量输入电压Vi/V额定功率/KW输出电压Vo/V占空比193453.560.02附录：PV 英利光伏板1.带变换器的系统图DC母线单相逆变蛊0KWAC母线220V10个光伏方阵 每个方阵0个组 件串每串8个组件dc/aC* dc/dc *升降压变换器一-I3.5KW| I 1 |逆变器为0个dc/dc19个蓄电池方阵 每个方阵个蓄电 池串每串3个蓄电池dc/ac *2不带变换器的系统图AC母线20V单相逆变器KWDC母线