光伏系统的设计课件

,太阳能光伏系统的设计,李雷,太阳能光伏系统的设计李雷,目录,01,02,03,04,光伏系统的工程实例,列举了实际工程中的计算,发电量的计算,发电量计算步骤、实例以及阴影对发电量的影响,常用,光伏系统的设计,分布式斜面屋顶光伏系统的设计以及地面或平顶房屋光伏系统的设计,太阳光和日照,太阳方位角、赤纬与太阳辐射,目录01020304光伏系统的工程实例列举了实际工程中的计算,01,太阳光和日照,01太阳光和日照,1.1 太阳的基本物理常识,O,铅直,北,南,西,东,太阳方位角,太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地经线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。,太阳赤纬,太阳赤纬，是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角。,时角,太阳时角是指日面中心的时角，即从观测点天球子午圈沿天赤道量至太阳所在时圈的角距离。,太阳辐射总量,太阳辐射总量是指在特定时间内水平面上太阳辐射的累计值，常用的统计值有日总量，月总量，年总量。,1.1 太阳的基本物理常识O铅直北南西东 太阳方位角,1.2 我国年平均总辐射量示意图,资源一般带,全年辐射量在,4200MJ/m2,以下。,资源最丰富带,全年辐射量在,67008370MJ/m2,。相当于,230kg,标准煤燃烧所发出的热量。,资源很丰富带,全年辐射量在,5400,6700MJ/m2,，相当于,180,230kg,标准煤燃烧所发出的热量。,资源较丰富带,全年辐射量在,4200,5400MJ/m2,。相当于,140,180kg,标准煤燃烧所发出的热量。,1.2 我国年平均总辐射量示意图资源一般带全年辐射量在420,02,发电量的计算,02发电量的计算,2.1 发电量计算的方式,国标光伏发电站年平均发电量,Ep,E,p,=H,A,P,AZ,K,H,A,为水平面太阳能年总辐照量（,kWh/m,2,）,E,p,为上网发电量（,kWh,）,P,AZ,系统安装容量（,kW,）,K,为综合效率系数,标准日照小时数,安装容量计算方法,E,p,=HPK,1,P,为系统安装容量（,kW,）；,H,为当地标准日照小时数（,h,）；,K,1,为系统综合效率（取值,75%85%,）。,组件面积,辐射量计算方法,E,p,=H,A,SK,1,K,2,H,A,为倾斜面太阳能总辐照量（,kWh/m,2,）,S,为组件面积总和（,m,2,）,K,1,组件转换效率,K,2,为系统综合效率,经验系数法,E,p,=PK,1,P,为系统安装容量（,kW,）；,K,1,为经验系数（取值根据当地日照情况，一般取值,0.91.8,）。,2.1 发电量计算的方式国标光伏发电站年平均发电量EpHA,标准法,组件面积法,标准日小时法,经验系数法,计算过程,100051990.280.8,1.640.992400051990.280.1540.8,51990.2810000.8,10000001.15,计算结果,1164576度,1167089度,1164576度,1150000度,备注,组件效率=组件标称功率/组件面积10002100%,注：单位转换经验系数,以山东省某地的,1MWp,屋顶项目为例。项目使用,250W,组件,4000,块，组件尺寸,1640*992mm,，采用,10KV,电压等级并网。当地水平太阳辐射量为,5199 MJm,-2,，系统效率按,80%,计算。,那么四种计算方法最终结果如下表：,通过上述计算可以发现，标准法和标准日照小时法的得数是相同的，因为标准日照小时数的概念是这样定义的：辐照总量折算成在1000的辐照下折算出的小时数，在数值上等于单位转换后的辐照量值。一般情况下，现场估算都是采用经验系数法，组织书面材料时，采用其他三种方法都可以。,2.2 发电量计算实例,标准法组件面积法标准日小时法经验系数法计算过程100051,03,常用光伏系统的设计,03常用光伏系统的设计,3.1 从设计到施工的流程,现场调查,现场调查主要涉及与用户协商，建筑物调查，电气设备的调查以及作业环境的调查；包括发电输出功率，安装场地，预算，时间，设计，买电合同内容，障碍物等内容。,签订合同以及办理各种手续,协商充分的基础上与用户签订承包合同等一系列手续。,设计,主要包括太阳能电池阵列的安装设计，太阳能电池组件的计算，发电量的计算，设备的选择等方面。,完成,最后将完成的系统验收并交给用户使用。,施工,施工时需按照施工图进行施工，但在新建房屋的场合，需结合住宅建设的进程调整系统的安装进程。,3.1 从设计到施工的流程现场调查现场调查主要涉及与用户协商,01,02,独立光伏发电系统,并网光伏发电系统,独立式光伏发电系统是通过控制器直接将太阳能电池转换的电能储存在蓄电池中供负载使用。,并网型太阳能光伏发电将转化的电能经逆变器、汇流箱进入并网柜最后并入电网。,3.2 太阳能发电系统的种类,01 02独立光伏发电系统并网光伏发电系统独立式光伏发电系,3.3,屋顶的形状与阵列角度,关于屋顶的倾斜度，房屋屋顶的倾斜角一般都在,1545,之间，在太阳能电池阵列的最佳倾角,15,的范围内，得到的年间累计日照量比最佳值低大约,10%,。,关于屋顶的方位（太阳能电池组件的安装方位），正南方向是最理想的，但实际上偏东西的情况也很多。,与正南方向相比，日照量因太阳能电池的安装角度不同而存在差异，在东南和西南的场合，发电量约降低,5%,，正东、正西场合，约降低,16%,。并且倾斜角越小，与正南方向日照量的差别越小。,3.3 屋顶的形状与阵列角度关于屋顶的倾斜度，房屋屋顶的倾斜,斜面屋顶,平顶,斜面屋顶一般分为悬山顶、庑殿顶、歇山顶、半山墙顶、单坡顶、耳房顶等多种类型，综合考虑这些因素，可以说安装太阳能电池阵列最好能与屋顶保持平行。,平顶屋顶安装太阳能电池阵列在考虑场地、承重的多方面因素的影响后与地面基本相同，采用支架设计最佳倾角。,3.3 屋顶的形状与阵列角度,斜面屋顶平顶斜面屋顶一般分为悬山顶、庑殿顶、歇山顶、半山墙顶,施工范围,CONSTRUCTION SCOPE,设计屋顶分布式光伏系统首先要明确设计的场地范围，通常施工范围如左图所示，无论是斜面式屋顶还是平顶屋顶上下和两边都要留出,L/10,的距离。,3.4 屋顶施工范围设计,施工范围设计屋顶分布式光伏系统首先要明确设计的场地范围，通常,3.5 组件间距设计,有阴影产生的组件,无阴影产生的组件,当太阳能电池阵列被建筑物、树木或者前一排组件等阴影遮挡时，发电量将会降低。当阴影浓度均匀地挡在太阳能电池阵列整个表面时，发电量与阴影的浓度成正比，但在阴影只遮挡太阳能电池阵列一部分的场合，发电量与阴影大小（面积）并不是简单的比例关系。,图1,图2,图3,如上所述，由于组件上的阴影会对组件串的发电量产生影响，因此，最好不要在多个组件串上产生阴影。如图3所示，只在一个组件串上产生影响，剩下的两串组件仍能正常发电。图1和图3相比，由于各组件串的电压相同，在某些场合是可以的，但不值得推荐。图2中多个组件串上都有阴影，这时各组件串的电力平衡是最差的（各组件串电压不一致），逆变器不能实现最佳工作状态，会导致发电量的降低，应尽量避免这种情况。,3.5 组件间距设计有阴影产生的组件无阴影产生的组件当太阳能,3.5 组件间距设计,0,1,0,2,0,3,3.5 组件间距设计010203,3.6 太阳能电池阵列的构成,太阳能电池组件串联个数,S,n,太阳能电池组件并联个数,P,n,整个阵列串联,S,n,个组件，并联,P,n,个组件，总计需要,S,n,P,n,个组件。,阵列的构成,串联,并联,构成,3.6 太阳能电池阵列的构成太阳能电池组件串联个数Sn太,3.7 阵列构成计算实例,组件并联个数,P,n,组件串联个数,S,n,组件参数及设计功率,系统功率：,30kW,太阳能电池组件（,25,，,1000W/m,2,，,AM1.5,）：,最大输出功率：,140W,。,最大输出工作电压：,20V,。,最大输出工作电流：,7A,。,开路电压：,24V,。,外形尺寸：,1150mm1000mm35mm,。,3.7 阵列构成计算实例组件并联个数Pn组件串联个数Sn组件,04,光伏系统的工程实例,04光伏系统的工程实例,对于光伏发电系统的设计，其首要原则就是根据安装地点的具体情况选择合适的组件安装方式，然后根据现场可安装面积进行发电系统容量估算，然后结合客户用电情况及意向确定最终的光伏发电系统安装容量。下面我们将以河南森源集团有限公司,22KW,分布式光伏发电工程为例，详细阐述光伏设计工程中的一些实际问题。,从图中我们可以看出该安装地点东西长,30,米，南北宽,18,米，面积,540,平方米，由于屋顶平面西侧为电梯机房，高度约,5,米，考虑电梯机房在安装地点的投影面积，在该机房东侧,11,米内不考虑安装光伏组件。该分布式光伏发电工程选用光伏组件的功率为,250W,，尺寸为,1640mm*992mm,，光伏方阵长度为,17.8,米，宽度为,2.6,米，光伏组件的安装方式如左图所示。,对于光伏发电系统的设计，其首要原则就是根据安装地点的具体情况,考虑安装地点屋顶承重能力，将多个光伏阵列并行分布在安装楼面，需确定光伏组件阵列间距离以避免南部的方阵对北部方阵形成遮阴。,考虑安装地点屋顶承重能力，将多个光伏阵列并行分布在安装楼,上节所述分布式工程安装于企业楼顶，可利用面积较大，可将多个光伏方阵并列布置。而对于居民用户，其屋顶平面安装面积不大，如果将多个光伏方阵并列布置可能造成其安装空间的浪费。在此，对比不同安装方式的情况下光伏组件的安装容量，并以单位面积安装容量来评估该安装方式的适用性。,方式一:,组件规格：250W 尺寸：1640992,方阵形式：两个组件竖向排列形成一个光伏方阵,排列方式：共计两排光伏方阵,女儿墙高度1米，光伏组件距地面0.208米。,根据上一节方阵间隔计算方式，满足其正常发电要求的效果图如上图所示。,根据上图中所示安装方式，安装4块光伏组件所占用的面积为：,11.60.992=11.5平方米,组件最高处离安装地面距离为1.9米,安装容量为：250*4=1000W,单位面积安装容量P1=1000/11.5=87W。,方式二:,组件规格：250W 尺寸：1640992,方阵形式：四个组件横向排列形成一个光伏方阵,排列方式：共计一排光伏方阵,女儿墙高度1米，光伏组件距地面0.284米。,根据上一节方阵间隔计算方式，满足其正常发电要求的效果图如右图所示。,根据图5中所示安装方式，安装4块光伏组件所占用的面积为：,5.581.64=9.15平方米,组件最高处离安装地面距离为2.34米,安装容量为：2504=1000W,单位面积安装容量P2=1000/9.15=109W。,方式一,方式二,上节所述分布式工程安装于企业楼顶，可利用面积较大，可将多个光,方式比较,比较可知，,P,2,P,1,如果仅仅以单位面积安装容量来评价两种组件安装方式的话，方式二更适用于居民用户，能够尽量避免居民用户水平安装空间有限的缺点，利用其垂直空间进行组件布置，充分利用居民用户的空间优势。,方式比较比较可知，P2 P1,如果仅仅以单位面积安装容量,T,H,A,N,K,S,THANKS,