第7章 光伏系统的设计.pptx

第7章 光伏系统的设计;§1 光伏系统设计的总体目标;§1 光伏系统设计的总体目标;建设一座合理、完善的大型光伏电站，是一项复杂的系统工程，需要进行一系列设计，如光伏系统的容量设计、结构设计、电气设计（包括辅助设备选配），方阵支架设计，防火、防雷、接地等安全设计，热环境设计，建筑设计，包装、运输、安装、调试及运行设计，维护及检测设计，以及人员培训、资料管理等，最后还要进行成本核算及经济和社会效益介析等。;2.1 并网光伏系统的容量设计;（2）性能比PR PR（Performance Ratio）又称系统综合效率，是衡量光伏系统性能的一个重要指标，定义为光伏系统输出给电网的电能与方阵接收到的太阳能量之比，计算式如下： 式中，Yf是光伏电站单位功率的发电量（单位：kW·h/kW），有 ;式中，EPV为光伏电站平均每年（或每月）的发电量；P0为光伏电站的额定容量。 Yr是当地水平面上的峰值日照时数（h），有 式中，H为当地水平面上平均每年（或每月）的太阳总辐照量；G为标准测试条件下，地面太阳辐射强度，G=1000W/m2。;并网光伏电站中，PR的大小与系统设计、安装，零部件质量的好坏、平衡部件（包括逆变器、控制设备等）的效率和连接线路等造成的损失，以及运行维护情况等很多因素有关，大致可以分为以下几个方面： ① 失配损失 在太阳电池方阵实际安装时，往往由于组件数目很多，来不及进行挑选，而随意搭配，这样整个方阵的总功率就会小于各个组件的功率之和。;②连接损失 组件之间或组件到汇流箱、逆变器等需要用电缆连接，由于电缆本身具有电阻，加上有大量的连接点，安装时稍有不慎，就会造成接触不良。有些连接电缆线径太细，也会造成较大的线路损耗。 ③遮蔽损失 太阳电池方阵没有及时清冼、被树木，建筑物或前排方阵等物体遮挡都会影响光伏系统的发电量，造成遮蔽损失。;太阳电池组件很多都向大型发展，往往串联的电池片很多，即使被遮蔽的面积不大，也会对输出功率造成很大影响。;④温度影响 太阳电池组件的额定功率是在标准测试条件下测定的，如果在运行时，太阳电池的温度高于25℃，其输出功率将会减少。特别是在南方，夏天温度较高时，太阳电池方阵的输出功率会有一定程度的下降。 ⑤平衡系统(BOS)的效率 在光伏系统中，除了光伏方阵以外，还有控制器、逆变器、变压器等平衡部件，也会消耗能量。 ⑥停机故障;（3）太阳辐照量 太阳辐照量无疑是影响光伏电站发电量的另一个决定性因素。同样功率的光伏方阵，安装在不同地区，发电量就不一样。 如果能够得到运行期间的太阳辐射数据，就可确定光伏电站的发电量。然而，由于太阳辐射的随机性，一般无法精确预测运行时每天的太阳辐照量。所以在设计光伏电站时，通常只能采用当地气象台提供的太阳辐射的历史资料作为参考依据，为了尽量接近实际情况，应采用当地多年（至少10年，最好20年以上）太阳辐射量的数据取平均值。;需要指出的是，气象部门提供的太阳辐照量数据都只是水平面上的太阳辐射资料，而太阳电池方阵通常是倾斜放置的，因此需要将水平面上太阳辐照量换算成倾斜方阵面上的辐照量。 太阳电池方阵与地面的倾角不同，各个月份接收的太阳辐照量也不一样，因此在当地太阳辐照条件一定的情况下，可以通过调整太阳电池方阵的倾角来增加接收到的太阳辐照量，以达到提高光伏系统发电量的目的。 如果方阵倾角选择不当，即使相差1%，对于一个兆瓦级光伏电站，每年就会损失上万度的电能。;2. 并网光伏系统发电量的估算 （1）确定现场参数 现场参数包括光伏电站容量（功率）、当地气象殁地理条件、多年（至少10年）水平面上的太阳辐射值及各月平均值等。 （2）得出方阵最佳倾角 对于并网光伏系统，所产生的电能可以全部输入电网，能够得到充分的利用，因此确定太阳电池方阵的倾角就比较简单，只要取方阵面上全年能接收到最大辐照量所对应的倾角，就是太阳电池方阵的最佳倾角。;（3）确定性能比PR 对于不同的光伏电站，实际使用情况千变万化，因此性能比PR也各不相同。 国际能源署(IEA)光伏发电项目组(PVPS)对于并网光伏系统做了大量的调查和分析，最近的研究指出，一般的并网光伏系统其PR在0.6~0.8之间；对于按照最佳倾角安装在屋顶和地面的并网光伏系统，推荐分别用PR=75%和PR=80%来进行计算。最近又有研究报告指出，在德国，PR值高的光伏电站可以超过80%，最好的光伏电站甚至超过了85%。;（4）计算公式 并网光伏系统每年的发电量可用如下公式进行估算： 式中Eout为并网光伏电站全年输出的电能(kW·h/y)；Ht为光伏方阵面上全年接收到的太阳总辐照量与标准测试条件下的地面太阳辐射强度G=1000W/m2相除后得到的峰值日照时数(h)；P0为光伏系统额定功率(kW)；PR为系统性能比。;例：计划在上海地区的厂房屋顶