独栋居民房屋光伏发电系统设计.docx

PAGE3

独栋居民房屋光伏发电系统设计

摘要

本文以光伏发电系统为例进行研究、设计。首先分析的是光伏发电的现状意义和未来的发展前景，介绍了光伏发电系统国内外研究现状和本论文的研究方向；介绍了包括太阳能电池板、逆变器、控制器和蓄电池的原理。计算了光伏电池板的最佳倾斜角，根据以上内容设计了一套独立光伏发电系统，在满足用户需求的基础上对各个组件进行了选型，使系统的配置最合理、最经济。分析了光伏系统的相关原理。首先，分析了太阳能电池、逆变器、充放电控制器和铅酸蓄电池的工作原理。本文重点研究的部分是光伏发电系统的设计方法。提出了光伏发电系统电气设计的内容和原则，并给出了系统的设计方法。对系统各部分的设计方法进行了分析，研究了光伏阵列组件链接和电池倾斜角设计。对逆变器、充放电控制器和系统进行了匹配设计；提出了设计方法后，本文继续进行对光伏发电系统电气设计的应用分析；对独栋居民用电情况进行了调查分析，确定了一套5kW的光伏发电系统能够满足普通家庭的日常所需，通过对独栋房屋光伏发电系统实例进行设计应用，对前面章节的理论进行验证。在利用光伏发电系统设计方法的前提下，进行了5kW光伏发电系统的设计。最后做了一个系统发电量的预测；分析了光伏发电系统的综合效益问题，从经济效益、社会利益、技术效益、环境效益四个方面进行分析，结果表明，光伏发电系统是一套兼具了一定投资价值以及完全清洁能源的系统，使得大力推广。

关键词：光伏发电；独立发电系统；太阳能

1绪论

1.1光伏发电背景

能源是现代社会存在和发展的基础。随着世界经济和社会的持续发展，能源消耗也在增加。随着时间的推移，化石能源的不足变得越来越明显。在日益紧迫的化石能源供应背景下，可再生能源的大规模开发和利用成为未来各国能源战略的重要组成部分。太阳能是人类无穷无尽的可再生能源。它具有完全的清洁性、绝对安全性、相对普遍性、寿命长、免维护、充分的资源和潜在经济优势，在长期的能源战略中发挥着重要作用。

我们知道，太阳能是一种可持续的清洁能源。现在，世界面临着人口，资源，环境的难题。在探索人类社会可持续发展的过程中，太阳能的使用得到了世界各国的越来越高的评价。作为高效无污染的可再生资源，太阳能逐渐被更多的人所使用。减轻能源不足，减少环境污染，对提高人们的生活水平具有很重要的意义。如果地球能有

105*173瓦的电力受到来自太阳的辐射，那么每年被世界接受的太阳能相当于68兆吨的石油，故对于太阳能的开发和利用有很大的可能性。

在人类的总能耗方面，建筑物的能耗占了30%以上。在建筑物的能源消耗方面，空调、暖气、家用热水的消耗能量约占家庭总能源消耗的25%～35%。基于这种情况，太阳能利用有着不可避免的倾向。

太阳能一般指的是太阳能的辐射能量。自从地球形成以来，生物主要是靠太阳提供的热光而生存的。自古以来，人们就能利用阳光来保存生存物资。但是，随着化石燃料的削减，各国打算进一步开发太阳能。利用太阳能被动利用（光热转换）和光电转换。太阳能发电是新生的可再生能源。

广义上说，太阳能是地球上许多能源的来源，例如风能、化学能、水势能等。目前有太阳能的两种方法：将太阳能变成热能然后用被称为太阳能发电的传统方法来发电另一种是使用被称为太阳能发电的光伏装置将太阳能直接转换成电

1.2光伏发电的优点

自1970年以后，由于第二次石油危机的影响，既存的能源构造完全变化，各国客观地认识到将来的能源构造将发生天翻地覆的改变。许多国家特别是我国加强了对太阳能和其他可再生能源技术的开发、支持。太阳能发电的优点如下：

1.太阳能资源无穷无尽。地球上闪耀的太阳能，比现在人类消耗的能量多6000倍。另外，根据太阳生成的核能源的计算，太阳可以在地球上闪耀超过60亿年；

2.环境保护。太阳光发电本身不需要燃料，没有二氧化碳排放、大气污染、噪音；

3.实施方便。只要有光，就可以使用太阳能发电系统；

4.长寿命、简单维护、高可靠性。晶硅太阳能电池寿命为20-35年，由于是机械旋转部件，所以使用了简单的操作和维护、高可靠性以及自动控制技术，基本上没有手动操作；

5.太阳能电池模块具有简单的结构、小型、轻量、方便的运输、安装，太阳能发电系统的构建期短的优点；

6.系统组合简单。可以将几个太阳能电池组件和电池单元组合起来，成为系统的太阳能电池阵列和蓄电池组，并与逆变器和控制器结合起来。因此，太阳能发电系统的大型化、小型化都很容易。

1.3太阳能资源在我国的分布情况

我国拥有广阔的领土和丰富的太阳能资源。据估计，我国地表每年的太阳辐射能量约为50x1018kj，我国年总日

照量为335-837kj/cm2*a。中间值为586kj/cm2*a。从我国年日射量分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙南部、山西、陕西北部