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风光互补发电系统方案

光伏发电系统在别墅中的应用方案

1.项目概况

1.1项目背景及意义

本项目拟先设计一个独立系统，安装在别墅屋顶上，用于演示光伏发电系

统在别墅中应用的情况，为日后大面积推广提供参考。

1.2光伏发电系统的要求

本项目设计一个5kWp的小型系统，平均每天发电25kWh,可供一个1kW的

负载工作25小时。可以满足别墅正常用电的需要（一般家庭每天用电量在10kWh

左右）。

2.系统方案

2.1现场资源和环境条件

长春北纬43°05’～45°15’；东经124°18’～127°02’。长春市年平均气温

4.8°C，最高温度39.5°C，最低温度-39.8°C,日照时间2,688小时。夏季，东南风

盛行，也有渤海补充的湿气过境。年平均降水量522至615毫米，夏季降水量

占全年降水量的60%以上；最热月（7月）平均气温23℃。秋季，可形成持续

数日的晴朗而温暖的天气，温差较大，风速也较春季小。

2.2太阳能光伏发电系统原理

太阳能光伏发电是一种新型的发电方式,基本原理是光生伏特效应原理,

也就是当太阳光照射在某些特殊材料上,会引起材料中电子的移动,形成电势

差,从而由太阳光能直接转换为电能。这其中的特殊材料也就是光伏发电的的最

基本元件被称为太阳电池半导体,即太阳能电池(片),它包括有单晶硅、多晶硅、

非晶硅和薄膜电池等。光伏发电系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、

控制器等几大部分组成,由这些电子元器件构成的系统,安装维护简便,运行稳

定可靠。白天太阳能电池组件将太阳辐射出的光线转变为电能,储存在蓄电池里,

在夜间或需要时,从蓄电池里将电能释放出来,用于照明和其他用途。太阳能电

池组件是发电设备,蓄电池是储能设备,控制器、逆变器是充放电控制保护和直

交流变换设备。

2.3太阳能光伏发电主要部件

(1)太阳能电池板：

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价

值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储

起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质

量和成本。

(2)太阳能控制器：

太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过

充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温

度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。

(4)蓄电池：

一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电

池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时

候再释放出来，保证了整个系统工作的连续性和稳定性。

(5)逆变器：

在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能

的直接输出，为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出

的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要

使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成

5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。

2.4太阳能光伏发电原理图

2.5家用电器耗电量的一般情况

（1）电视机一般家用47cm彩色电视机功率为75W，使用13.3h的耗电量为上

1kW·h；36cm黑白电视机功率为40W，使用25h耗电量为1kW·h（以lkW·h

即为通常所说的1度电）。

（2）收录机一般手提式双喇叭的收录机功率为12W，使用84h耗电量为lkW·h。

（3）电子管收音机一般六灯的功率45W，使用22．3h所耗电量为1kW·h。

（4）日光灯40W日光灯使用25h耗电量为1kW.h。

（5）电饭锅一般家庭用500W的电饭锅使用2h耗电量为1kW。

（6）电熨斗一般功率为300W，使用3.3h耗电量为1kW.h。

（7）电风扇36cm的电容式电动机的功率为50W，使用20h耗电量1kW·h。

（8）洗衣机一般功率为250W，使用4h