[物理]第八章 PV发电系统.ppt

第八章. PV发电系统;一、地面用PV发电系统的分类;按发电容量分 按PV发电系统中电池方阵总功率划分。 小型发电系统 电池方阵总功率在5kwp以下，主要用作独立电源、庭院、“光伏建筑一体化”技术（BIPV）等。 大型发电系统 电池方阵总功率在100kwp以上，主要用于工厂、村庄和群体居住地等。 中型发电系统 电池方阵总功率在5kwp-100kwp之间，主要用于学校、医院等。;按安装形式分 分散式：小规模发电，不需直流输电线， 需较多控制器。 集中式：中大规模发电，成本低，系统可靠性高 土地利用率低，需较长输电线，效率低;按应用状况分 离网系统：指太阳能光伏组件发出电通过控制器的控制，将电充入蓄电池，如果供给直流用电设备就直接用，如果供给电视机等交流用电设备还必须得用逆变器变成交流电，离网系统一般做不大，否则蓄电池成本太高，维护成本太高。太阳能路灯就是一个最简单的离网系统。 并网系统：太阳能光伏发电之后，通过逆变器将直流电变成交流电并入国家统一电网，如果装机容量低可以低压侧并网，如果大型并网就要用升压站升到35kV以上的电压并入高压电网。 ;独立光伏发电系统结构;独立系统主要组成部分;并网光伏发电系统结构;并网系统主要组成部分;;;;;;PV应用近年发展迅速，其系统设计也随之发生了变化，一般分为应用系统设计和电站设计。 PV应用系统指具体实例，如PV通讯电源、PV微波中继站、PV泵水等。负载相对固定。 PV电站指PV发电系统规模较大，针对某些场所建立的。如为一个乡镇、村落提供电力等。这些场所负载并不固定，可能还是不断变化的，但供电范围基本确定。 ;决定方阵发电量的因素 光照条件：太阳照在地面太阳电池方阵上的辐射光的光谱，光强受到大气质量、地理位置、当地气候、气象、地形等多方面因素的影响，其能量在一日、一月和一年间都有很大的变化。 太阳电池方阵的光电转换效率：由于转换效率受到电池本身的温度和太阳光强、蓄电池电压浮动等因素的影响，因而方阵的输出功率也随着这些因素的改变而出现一些波动。 负载用电情况：由于用途不同，耗电功率、用电时间、对电源可靠性的要求等各不相同。有的用电设备有固定的耗电规律，如中继站、航标灯等；有些负载用电则没有规律，如水泵。 ;一个完善的太阳电池发电系统需要考虑很多因素，进行各种设计，如电气性能设计、热力设计、静电屏蔽设计、机械结构设计等等，对地面应用的独立电源系统来说，最主要的是根据使用要求，决定太阳电池方阵和蓄电池规模，以满足正常工作的需求。 光伏发电系统总的设计原则是在保证满足负载用电需要的前提下，确定最少的太阳电池组件和蓄电池容量，以尽量减少投资，即同时考虑可靠性及经济性。 ;PV系统设计的一般方法： 负载 了解系统负载的特性、规律。查明负载输出电压、功耗等。掌握运行期间的最大值最小值，是否需要后备电源及与公共电网并网。 资源状况 掌握系统安装地点的经纬度、海拔高度及所在地的气象气候数据。;系统功率 （1）、太阳辐射量计算 计算每日PV方阵上可捕获的太阳入射能，建立辐射量函数。 （2）、系统容量确定 系统容量是指系统峰值功率。是标准条件下，PV方阵输出的最大功率。;系统容量 式中，Ppk为系统设计容量，单位kWp Lm为负载年平均每日所需电能，kWh/d； Hsm为年均每日倾斜面单位面积上太阳辐射能， kWh/（m2d） ; PV方阵工作温度对太阳电池组件输出电能有一定影响， P0=PPk[1+α(t - 25)] 式中，P0实测输出功率，W； α为太阳能电池组件输出的温度系数， （典型值-0.4%℃），1/℃； t为太阳电池组件的工作温度，℃。; 峰值功率Ppk一般指工作在25℃时的值。而实际工作温度可能达50℃，甚至60℃以上。因此，PV方阵设计值应比理论值大10%，即 ; 若PV方阵产生的电能是通过蓄电池向负载提供的，并且还需要逆变器把蓄电池的直流电能转换为交流电能，另外还有匹配损失等，考虑到这些因素，PV方阵的设计输出功率应为 ;（3）、PV方阵参数设计 PV方阵、蓄电池组和负载三者并联，蓄电池工作在浮充电状态，PV方阵的工作电压应高于蓄电池组浮充电压，二者应满足负载工作电压。 PV方阵工作电压