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1、家用分布式光伏系统设计摘要：太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔开展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原那么，不仅可以有效进步同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在建筑物屋顶的光伏发电工程，方便接入就近接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。从发电入网角度出发，根据家庭用电情况可以给出系统施工要求、设计方法以及光伏组件、逆变器的选择等。关键词：太阳能分布式
2、光伏发电系统1.前言太阳能是一种重要的，可再生的清洁能源，是取之不尽用之不竭、无污染、人类可以自由利用的能源。太阳每秒钟到达地丽的能量高达50万千瓦，假设把地球外表0.1%的太阳能转换为电能，转变率5%，每年发电量可达5.61012kW h，相当于目前世界上能耗的40倍。从长远来看，太阳能的利用前景最好，潜力最大。近30年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化消费和市场开拓方丽都获得了长足开展，成为快速、稳定开展的新兴产业之一。本文简单地阐述了皇家用分布式光伏发电系统设讨方法和施工要求，仅供参考。2.太阳能光伏发电应用现状太阳能转换为电自色的技术称为太阳能光伏发电技术（简称PV技术）。太阳能光伏
3、发电不仅可以局部代替化石燃料发电，而且可以减少C02和有害气体的排放，防止地球环榄恶化，因此开展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济开展、环榄保护之间矛盾的最正确途径之一。目前兴旺国家如美国、德国、日本的光伏发电应用领域从航天、国防、转向了民用，如德国的“百万屋顶方案”使许多家庭不仅利用太阳能光伏发电解决了自皇家供电，而且这些家庭还办成了一所所私人的“小型电站”，可以源源不断地为公用电网提供电能。近几年，我国光伏行业开展也非常迅速。国家对光伏发电较为重视，国家和地方政府相继出台了一些列的补贴政策以促进光伏产业的开展，国家发改委施行“送电到乡j、“光明工程”等惠农工程，地方政府也陆续启动
4、了光伏照明工程工程。与此同时，偏远地区消费者逐渐认可光伏产品，越来越多的居民开场使用家用太阳能电源产品。光伏应用市场开展较为迅速。但目前我国的太阳能光伏发电技术和国外相比还有很大差距，主要表现为技术程度较低、电池效率低、本钱高。因此我国还必须不断改良技术，使我国的太阳能光伏发电产业更上新台阶。3.分布式光伏系统构造太阳能光伏发电系统是利用光伏组件半导体材料的“光伏”效应，将太阳光的辐射直接转换为电能的一种新型发电系统。它的规模可大可小，在发电过程中不会排放污染物质，具有安装方便，没有噪音，整个寿命期间几乎无需维护等优点。太阳能光伏发电系统分为两大类，一类是太阳能光伏发电独立系统，另一类是太阳能
5、光伏发电并网系统，本文只讲述后者。太阳能光伏发电并网系统主要包括太阳能光伏组件、光伏汇流箱、直流配电柜、并网型逆变器和交流配电柜等，家用并网型分布式光伏系统由于规模不大，汇流箱和交直流配电柜都用不去lj，整体框架如l到1所示。光伏并同发电系统慨要回严月m门U国一4.tll 1111噩童 E”瞿啕回1太阳能光伏发电并网系统本文涉及的家用太阳rm光伏发电系统为小型分布式光伏系统，因此在设ti过程中应充分考虑实际情况，一般.遵循经济适用原那么，可主运性商、结实耐用、容易维护、充分考虑地理和气候环境的影响。4.安装地点选择家庭分布式光伏系统的选址一般可选摊在自家屋顶或空地上，需要考虑的条件就是可使用而
6、积、房屋构造和浓重要求、地而根j庭情况和气象7.f文条件等假设选挥安装在自家屋顶上，屋丽承重才能必须大于20kg/m2。房屋房梁假如是木质构造的话Jj也不要考虑了，光伏系统使用主f1l良长达25年，木质房梁易R骂坏，建议不要进展安装。假设在人字构造屋顶建立太阳rm光伏电站，不能像地丽电站那样设计最正确倾角，并且考虑前后遮挡间距。为了便于光伏组件和屋顶结合，一般都在屋丽上直接平铺支架，北半球锦朝南而，南半球钳i朝北丽，这样方可最大效率利用光能。支架与屋顶采用央具连接，电池组牛再12装于支架上。这种方式不仅美观，而且可以实现屋顶而积利用最大化，见阁2.在平顶构造屋顶建立太阳能光伏电站，需要架设光伏
7、支架和设计最正确倾角和组件前后问距，见怪13.图2人字屋顶安装芫式图3孚顶屋顶去装7亏式假设选梅安装在自家空地上，可以采用锚悦和混凝土条基做交架根底，见倒4 丰OI刽详细:ii;哪种那么需要从地质情况和本钱综合考虑了。另外，支架根底强度的设计还要以当地气象条件做恨掘。国4锚桩基础l图5水泥条基础需要注意一点，考ffiflj组件的热胀冷缩效应，安装时上下左右组件之间的间隔要到达3cm左右为佳。5.家用分布式光伏系统设i;l5.1光伏组伶目前使用较多的两种太阳能电池板是单晶硅和多晶硅太阳电池组件。目前主流的组件是250Wp多晶硅太阳电池组伶我国太阳能资源分布情况如下一类地区年日R(l3200330
8、0小时，辐射最75009250MJ/m2,营藏高原、甘肃北音JI、宁夏北部和新疆南部等地。二类地区年日!Kt30003200小时，辐射最58507500MJ/m2,问：七西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、囚藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。三类地区年日照22003000小时，辐射最50005850MJ/m2,山东、河南、沟:lt东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏中北部和安徽北部等地。四类地区年日RH14002200小时，辐射最41505000MJ/m2,长江中下游、福建、浙江和广东的一局部地
9、区。五类地区全年日P.H时数约10001400小时，辐射蠢33504190MJ/m2，四川、货州两省。此区是我国太阳能资源寂少的地区。结合如今的光伏发电技术，lkWp的多晶硅太阳能电池组件五类区域年发电量大致如下：地区lkVp拨电量（k,7-h)一类地区166620妇二类地区13001666 类地区1111n300 四类地区9221 111 五类地区744922 用户可以根据系统的安装地点和自己年用电量情况来合理选手牵装机规模。5.2光伏组伶阵列安装朝向和角度假如安装地点是平丽，那么要计算光伏支架的倾角，北半球朝酶，南半球相反考盖I跟踪系统虽然能逃步系统效率，但需要维护，而且会增加故障率，再结
10、合费用、实用性等因素，家庭分布式光伏系统采用固定的光伏方阵较好。从气象站得到的资料，均为程度而上的太阳能辐射蠢，需要换算成光伏阵列倾斜丽的辐射蠢才能进展发电量的i-1-算对于某一顶角剧定安装的光伏阵:y1J，所或受的太阳辐射能与倾角有关较简便的辐射量计算经历公式为：R 13=Ssin 自）sinD式中：RF一一倾斜光伏阵歹，n丽上的太阳能总辐射最S一一程度而上太阳直接辐射量。一一傲射辐射最。一一中午时分的太阳高度角。一一光伏阵:y-11顷角根据当地气象局提供创太阳能辐射数据，披上述公式可以计算出不同倾斜而的太阳辐射量，确定太阳能光伏阵洲安装倾角。如今用得很多的是利用RETScreen软件来分析
11、不同倾角是斜而上的细RH度，再根据组伶的相关参数计算出不同顷角的年发电量，最后I&年发电量最大所对应的倾角。5.3太阳电池方阵间距i:I算计算当太阳能电池组伶子阵前后安装时的最小间距D。一般确定原那么冬至当天早9:00至下午3:00太阳能电池组伶方阵不应被遮挡。6.并网逆变器的选择6.1选型并网逆变苦苦主要分高频变压器型、低；！现变压器型和无变压器型三大炎。根据所设计系统以及业主的详细要求，主要从平安性和效率两个层而来考虑变压器炎型。家用分布式光伏系统是小系统，不需要很高的技术指标，逆变苦苦不带隔离变压器时，能源转换效率更高，再结合本钱等因素，选择无变压器型较为合理6.2容量匹配设计二网系统设
12、计中要求电池阵列与所接逆变器的功率容量相匹配，一般的设计思路是组牛标称功率组件串联数组件并联数电池阵lj功率在容量设计中，并网逆变器的最大输入功率应近似等于电池阵:Y1J功率，己实现逆变器资源的最大化利用。6.3 MPP电压范围与电池组电压匹配恨；居太阳能电池的输出特性，电池组件存在功率最大输出点，并网逆变吉普具有在特点输入电压范回内自动追踪最大功率点的功能，因此电池在轩lj的输出电压应处于逆变器MPP电压范回以内。电池组件电压组牛串联数电池阵列电压一般的设计思路是电池阵列的标称电压近似等于二网逆变器MPP电庄的中间值，这样可以illi左MPPT的最正确效果。6.4最大输入电流与电池组电流匹配
13、电池组阵列的最大输出电流应小子逆变器最大输入电流。为了减少组件到逆变器过程中的直流损糙，以及防止电流过大对逆变哥哥造成过热或电气损坏，逆变器最大输入电流值与电池阵列的电流值的差值应尽量大一些。电池组件短路电流组件并联数电池阵歹lj最大输出电流6.5转换效率二网逆变榕的效率标示一般分最大效率和欧洲效率，通过加权系数修正的欧洲效率更为科学。逆变苦苦在J主它条件i满足的情况下，转换效率应越高越好。7.接入方案7.1电气接线民本方案主要适用于自发自用余量上网接入用户电网）的家用光伏电站系统，见怪首先需要在家庭户内配电箱内安装一台微型武断臣iiiio一台具有双向计量功能的智能电能袭。通过该空气开关控制接
14、入电网，增加一个明显的开断点，满足自动断开、羽草功能，低电压失电要求，符合电网平安运行要求：双向ti最功能的智能电能表精度不低于2.0级，作为ti最关口。其次，需要在并网交流配电箱内安装一台精度不低于2.0级的ti最多功能衰，作为校核电能衰，咆能表电流电压囚fil1I接线接入低压侧尽量回路。lHh，、也11息，崎rt瓢但唱”i哺伽二：，”也刷刷.it!JII g回T:咽，r凡r；、刷H，民.I It.I电M口”RL.J 图b电气主延续国7.2光伏电缆的选型光伏系统中电缆的选挥主要考虑如下因素：1）电缆的绝缘性能：2）电缆的耐热阻燃性能：3）电缆的防潮，防光：4）电缆的敷设方式5）电缆芯的类型（
15、钢芯，铝芯）；的电缆的大小规格。光伏系统中不同的部件之间的连接，因为环境和要求的不闷，j在择的电缆也不一样。以下分另1jy1J出不饲连接局部的技术重要求1）组件与组伶之间的连接必须进展测试，画中I热90，防酸，防化学物质，防潮，防邸晒电缆ii：用在户外，直接:J;.;ia在阳光下光伏系统的直流局部应:iii;用耐氧化、耐高温、耐紫外线的电缆。2）方阵内部和方阵之间的连接：可以露天或者埋在地下，主要求防潮、防晒。建议穿管安装，导管必须耐热90。3）方阵和i笙变苦苦之间的接线：必须进展测试耐热90，防酸，防化学物质，防潮，防邸晒。电缆使用在户外，直接暴露在阳光下，光伏系统的直流局部.选用耐氧化、耐
16、高温、附紫外线的电缆电缆大小规格设训，必须遵循以下原那么：1）交流负载的连接，选取的电缆额定电流为ti算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。变苦苦的连接，选取的电缆锁定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。方阵内部和方阵之间的连接，选取的电缆额定电流为tt算所得电缆中最大连续电流的1.56倍。2）考虑温度对电缆的性能的影响。3）考虑电压降不要趟过2%。的适当的电缆尺径选取基于两个因素，电流强度与电5111电压损失。8.防常设计为了保证本工程光伏并网发电系统平安可巢，防止因窗击、i良泊等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防筒接地装置必不可少。太阳能光伏电站为三级防窗建筑物，防常
17、平Qj妥地涉及flj以下的方而1、尽量防止避需针的投影落到j光伏组牛上2、地线是避筒、防翁的关键。防Jr.需电感应：包指设备、机架、金属管道、电缆的金属外皮膏B重要可接地，每件金属物品都要单独接到l按地干线，不允许串联后再接到接地干线上。9.维护怆修设计光伏发电系统的使用与维护的好坏直接影响着系统的使用寿命，影响着系统的运行本钱和发电效率。一般惰况下，无需对太阳能电池组件进展外表消治处理，但对暴露在外的接线接点要进展定期检查，维护。1）遇有大风、暴雨、冰雹、大雪奇事情况，$.采取措施保护太阳能方阵，以免银坏。2太阳能方阵的采光而$.经常衍、持i宵沽，如有灰尘或其它污物，应先用消水冲洗，再用干净纱布将7）迹轻轻擦干，切勿用硬物或腐蚀性溶剂冲洗、j剧式。3）运输中Ji.注意防，I卡太阳rm电池组件受到碰撞，以免损坏。防止太阳rm电池组件方阵架在运输过程中有太大变形4逆变器等电气设备是全自动控制l设备，无需人工操作。如无电压输出，i省检查空气开关是否会上、保险众是否；熔断。逆变器无输出，检查前而板的状态指示灯判断原因：假设一切指示正常，检查逆变器的输出保险是否熔断。S）逆变器等电气设备接地每半年测一次接地电阻。