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资源描述:
户用光伏离网系统典型设计 由于经济发展水平的差异, 还有小部分偏远地区, 没有解决基本用电问题, 无法享受现 代文明,光伏离网发电可以解决无电或者少电地区居民基本用电问题。 户用光伏离网发电系统主要由光伏组件、 支架、控制器、 逆变器、 蓄电池以及配电系统 组成。系统电气方案设计,主要考虑组件、逆变器(控制器)、蓄电池的选型和计算。设计 之前, 前期工作要做好, 因为离网系统都是定制的,没有一个统一的方案, 需要先了解用户 负载类型和功率,白天和晚上的用电量, 安装地点的气候条件。光伏离网系统,用电要依赖 天气,没有 100的可靠性。 离网系统由于必须配备蓄电池,且占据了发电系统 30- 50的成本。而且铅酸蓄电池的 使用寿命一般都在 3- 5 年,过后又得更换,从经济性来说,很难得到大范围的推广使用, 只适合缺电的地方使用。 离网系统和并网系统不一样, 组件和逆变器并不是按照一定的比例去配置, 而是要根据 用户的负载,用电情况和当地的天气条件来设计 1、根据用户的负载类型,及功率确认离网逆变器的功率 家用负载一般分为感性负载和阻性负载,洗衣机、空调、冰箱、水泵、抽油烟机等带有 电动机的负载是感性负载,电动机启动功率是额定功率的 3-5 倍,在计算逆变器的功率时, 要把这些负载的启动功率考虑进去。 逆变器的输出功率要大于负载的功率。 但对于一般贫困 家庭而言,考虑到所有的负载不可能同时开启,为了节省成本,可以在负载功率之和乘以 0.7-0.9 的系数。下面的列表是常用家用电器的功率,供设计时参考。 2、根据用户每天的用电量确认组件功率 离网系统可用的电量 组件总功率 * 太阳能发电平均时数 * 控制器效率 * 蓄电池效率。 组件 的设计原则是要满足平均天气条件下负载每天用电量的需求, 也就是说太阳能电池组件的每 天发电量要稍大于负载每天用电量。 因为天气条件有低于和高于平均值的情况, 太阳能电池 组件的设计基本满足光照最差季节的需要, 就是在光照最差的季节蓄电池也能够基本上天天 充满电。 但在有些地区, 最差季节的光照度远远低于全年平均值, 如果还按最差情况设计太 阳能电池组件的功率,那么在一年中的其他时候发电量就会远远超过实际所需,造成浪费。 这时只能考虑适当加大蓄电池的设计容量, 增加电能储存, 使蓄电池处于浅放电状态, 弥补 光照最差季节发电量的不足对蓄电浊造成的伤害。 组件的发电量并不能完全转化为用电, 还 要考虑控制器的效率和机器的损耗以及蓄电池的损耗。 组件的安装角度要考虑用户的地理位置, 尽量满足夏季和冬季的要求, 在我国, 太阳能 电池的方位角一般都选择正南方向,以使太阳能电池单位容量的发电量最大, 最理想的倾 斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大,而冬季和夏季发电量差异尽可能小时的倾斜角。 灯泡、 电风扇、 电吹风这样的负载, 用电量等于功率乘以时间; 空调、 冰箱这样的负载, 是间隙性工作的,空调的耗电和室内外温度差、房间面积、空调的能效率有很大关系, 1 台 1P 的空调,晚上用 8 小时,耗电 1-5 度不等。 3、根据用户晚上用电量,或期望待机时间确定蓄电池容量 蓄电池的任务是在太阳能辐射量不足时,保证系统负载的正常用电。对于重要的负载, 要能在几天内保证系统的正常工作, 要考虑连续阴雨天数。 对于一般的负载如太阳能路灯等 可根据经验或需要在 2~ 3 天内选取。对于一般贫困家庭而言,主要考虑价格,则不用考虑 阴雨天,太阳好的时候多用。太阳不好的时候少用,没有太阳则不用。选择负载时,尽量使 用节能设备, 如 LED灯、 变频空调。 蓄电池的设计主要包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池 组串并联组合的设计。 在光伏发电系统中, 大部分使用的都是铅酸蓄电池, 考虑到电池的寿 命,一般取放电深度为 0.5-0.7 之间。蓄电池设计容量 (负载日均用电量 *连续阴雨天数) / 蓄电池放电深度。 4、 5kVA户用系统设计方案 客户的用电需求 照明 200 瓦每天工作 6 小时, 冰箱 50 瓦每天工作 24 小时, 一匹变频 空调工作 12 小时,电视机 50 瓦每天工作 10 小时。还有洗衣机,台式电脑,电饭锅,电风 扇等不定时家电,客户安装地点在云南迪庆。 ( 1)统计负载总功率 照明 200 瓦,冰箱 50 瓦,空调 750W,电视机 50 瓦,洗衣机算 300W,台式电脑 200W, 电饭锅 1200W,电风扇 100W,总计 2850W,选用古瑞瓦特 SPF 5000 控制逆变一体机,输出 功率为 4.0KW。 ( 2)每天用电统计 照明 1.2 度电,冰箱 1 度,空调 2 度,电视机 0.5 度,洗衣机算 1 度,台式电脑 0.5 度,电饭锅 1 度,电风扇 0.5 度,平均总计 7.7 度,实际上平均每天约 6-10 度电左右。云 南迪庆光照条件较好,平均每天算 4.5 小时,设计采用 9 块 280W组件,共 2.52kW,平均每 天能发电 11.34 度,离网系统效率较低,一般约 0.8 ,平均每天可用电 9 度,因此基本上可 以满足 99以上的用电需求。 ( 3)计算蓄电池 户用的电器大部分都是在晚上用,白天可能只有 20左右,为了增加蓄电池的寿命,可 以适当增加蓄电池的容量,每天充放电深度低,这个项目设计采用 4 节 12V250AH的胶体铅 酸蓄电池,总容量 12000VAH,可利用的电量约 8.4 度,平均晚上用电 6 度电,放电深度约 50。
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