屋顶太阳能发电系统设计论文.doc

小型屋顶太阳能发电系统设计 姓名：xxxx 学号：xxxxxx 摘要：太阳能作为一种洁净的可再生能源，有着矿物能源不可比拟的优越性。中国的太阳能资源十分丰富，为各种太阳能利用系统提供了巨大的市场。传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源 美国通过“千万太阳能屋顶”计划。从2012投资2.5亿美元，2013-2021年每年投资5亿美元，用于对1MW及以下的屋顶太阳能发电系统进行50%的安装补助。目标是在未来十年之内安装1000万套屋顶太阳能发电系统。有望使美国成为全球最大的光伏市场。国内推出总计280MW光伏项目招标。该项目是国家第二批光伏发电招标项目，也是迄今为止中国最大规模的光伏项目招标，超过去年全国装机容量140MW一倍，对于国内光伏市场的启动无疑具有积极的推动作用。 关键词：发电系统 太阳能 一、方案设计 并网型光伏太阳能发电系统 基本工作原理：常规电力系统中的所有在运行机组，无论容量大小，全部并网发电，待并发电机组必须同时满足以下三个条件才允许并网运行，缺一不可： 频率相等 相位与相序相同 电压相等 太阳能光伏电站同样必须同时满足上述三个并网条件才允许并网发电。光伏发电系统是 直流发电器，需经逆变器将直流电换成频率、相位和电压与电网完全相同的交流电，通过并网控制器与电网并联，成为电力系统中一台特定的小机组。白天，阳光充足，并网光伏电站全容量发电，向负载供电，多余的电能或储存、或向电网输电；夜间，电站停止运行，由储能装置或电网向负载供电。 并网型光伏发电系统可分为双向互补型和单向供给型。 双向互补型 单项供给型 典型屋顶太阳能并网光伏发电系统的组成： 太阳能电池方阵 太阳能电池方阵是并网型光伏发电系统的主要部件，由其将接受到的太阳光能直接转换为电能。住宅并网型光伏系统光伏器件的突出特点和优点是与建筑相结合，目前主要有两种形式：建筑与光伏系统相结合（BAPV）和建筑与光伏元件相结合（BIPV）。 并网逆变器 将太阳能电池方阵发出的直流电转换为交流电，并且对转换的交流电的频率、电压、电流、相位、有功与无功、同步、电能品质等进行控制。 控制器 对系统进行控制和监测。 对于并网光伏发电系统来说，主要用于城市与建筑结合的并网光伏发电系统（BIPV）和大型荒漠地光伏电站。这类应用已成为光伏发电市场的主流，目前约占到世界光伏发电市场份额的80%。 方案实施 原理设计 太阳能电池发电原理：当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。 并网型光伏发电系统工作原理：白天，阳光充足，并网光伏电站全容量发电，向负载供电，多余的电能或储存、或向电网输电；夜间，电站停止运行，由储能装置或电网向负载供电。 框架设计（具体元件的选择安装） 屋顶太阳能发电系统采用并网光伏发电的形式，可以采用光伏建筑一体化的概念。光伏建筑一体化又分为建筑与屋顶集成（BIPV）和光伏在屋顶附着（BAPV）两种设计。BIPV是将光伏方阵作为建筑材料结构的功能部分，包括用太阳能电池组件取代传统的屋顶材料等；BAPV则是在完整的建筑物上增加光伏方阵，这种施工成本高于BIPV但是制造成本低于BIPV。而且BAPV可以在现有建筑的基础上进行改造，利用灵活，BIPV适合在建筑施工阶段应用。因此，本小型太阳能发电系统选用BAPV。 太阳能电池方阵安装要求： 在建筑屋顶上安装太阳能电池阵列的场合，斜面上安装，要考虑会不会因大雨而排水不畅，要不要增加排水管道。 为使积雪能够靠重力自行滑落，太阳能电池阵列的倾角设计在20—45读为宜。 应做好防火、防水处理，阵列安装基础的自重、风压、积雪最大负荷设计，及基础预留防水螺栓等，并应根据建筑的走向和方位角合理排布逆变器直流输入组件的位置。 安全设计要求（结构、电器控制等）： 设计屋面防雷与楼顶防雷网连接，钢架构强度满足各种条件下的负荷要求，电气设计严格按照国家建筑电气相关法规。 跃层式屋顶太阳能电站： 高层建筑(包括高层住宅建筑)一般都设有电梯井，屋面高低不一，为了充分利用屋面空间，必须采用经过优化设计的轻钢结构，建成高4～5m的跃层式构架，然后在顶部平面安装太阳能电站。跃层式构架属于太阳能电站的组成部分，如果在构架四周用