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离网太阳能光伏发电系统设计

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(1.东北电力大学电气工程学院电气工程及其自动化专业08级毕业生,吉林吉林132012；2.东北电力大学

电气工程学院，吉林，吉林132012)

摘要：太阳能光伏发电是可再生能源利用的一种重要形式。本文主要是对光伏发电控制系统的仿真研究。

首先介绍了目前国内外太阳能光伏发电技术的背景及其意义。接着对太阳能光伏发电系统进行概述，介绍了

它的组成和分类。本文以太阳能光伏发电系统为研究对象，先对其整体结构进行设计，再对蓄电池和光伏阵

列容量进行计算，最后对DC-DC变换器、DC-AC逆变器和光伏阵列进行仿真。

关键词：光伏电池；DC-DC变换器；逆变器；并网；仿真

１引言

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对

的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略

中具有重要地位并且得到广泛的应用。光伏发电系统是利用半导体界面的光生伏特效应而将光

能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进

行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电系统

装置。

２太阳能光伏发电系统原理

目前，电力系统是以大容量集中发电，高压输电和大电网联网运行的方式进行电能的生产、

输送和分配，全世界90%的电力都是由这种集中单一的大电网提供的。近年来以可再生能源为

主的分布式发电技术得到了快速发展，与传统电力系统相比克服了大电网系统的一些弱点，并

以其环保性能与大电网形成了良好的互补性，成为世界能源系统发展的热点之一。

根据不同场合的需要，太阳能光伏发电系统一般分为独立供电的光伏发电系统、并网光伏

发电系统、混合型光伏发电系统三种。

３独立光伏发电系统的设计

3.1独立光伏发电系统的设计

整个电路有如下几个部分：光伏电池阵列、蓄电池、DC-DC电路、DC-AC电路、负荷。

如图3-1。

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图3-1整体电路结构

控制器：白天给发电机供电接三相交流电，晚上切换到两相给电灯供电，实现自动切换。

充放电控制器：阴雨天放电，正常天气充电

3.2蓄电池容量的设计

(1)蓄电池选择NP65-12，浮充电压为1.2V。

(2)蓄电池容量Be(AH)计算

蓄电池的容量由下列公式(3)计算决定

Be=(PL*24*D)/(Kb*V)

符号含义

D:连续不日照天数(一般在3至7天)

Kb:安全系数(放电深度(一般为70%),逆变器效率(根据厂家数据),线损(一般为5%)

等)

V:系统电压(V)

PL：负荷的消费电力

PL=（2*4+5*4）/（4+4）=3.5kwh

Be=(PL*24*D)/(Kb*V)

=（3.5*24*1）、（0.8*324）

=324Ah

3.3光伏阵列的容量设计

太阳电池采用38D97x400型组件，组件的标准功率为38w，工作电压为17.1v，工作电流

为2.22A，安装地水平面上接收的平均日辐射量为13572（KJ/m2），Kop值为1.1548,最佳倾角

44.9o。

太阳能电池组组件串联数Ns

Ns=Ur/Uoc=(Uf+Ud+Uc)/Uoc

=(324+0.7+1.2)/17.1

=19

Ur:太阳能电池方阵输出最小电压；

Uoc:太阳能电池组件的最佳工作电压；

Uf：蓄电池组浮充电压；

Ud：二极管压降，一般取0.7；

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