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    太陽能離網發電系統技術方案

    日期:2013-06-18 10:28:06

     

       太陽能離網系統主要組成

    離網型光伏發電系統廣泛應用于偏僻山區、無電區、海島、通訊基站和路燈等應用場所。系統一般由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能控制逆變一體機、蓄電池組、負載等構成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉換為電能,通過太陽能控制逆變一體機給負載供電,同時給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池給太陽能控制逆變一體機供電,再給交流負載供電。

    1 離網型光伏發電系統示意圖

    (1) 太陽電池組件

    是太陽能供電系統中的主要部分,也是太陽能供電系統中價值最高的部件,其作用是將太陽的輻射能量轉換為直流電能;

    (2) 太陽能控制逆變一體機

    主要功能分為2部分,MPPT太陽能控制器和DC/AC雙向充放電控制器,其作用是對太陽能電池組件所發的電能進行調節和控制,最大限度地對蓄電池進行充電,并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。同時把組件和蓄電池的直流電逆變成交流電,給交流負載使用。在溫差較大的地方,光伏控制器應具備溫度補償的功能。

    (3) 蓄電池組

    其主要任務是貯能,以便在夜間或陰雨天保證負載用電。

     

    主要組成部件介紹

    2.1 太陽電池組件介紹

     

     

    2 硅太陽電池組件結構圖

    太陽電池組件是將太陽光能直接轉變為直流電能的陽光發電裝置。根據用戶對功率和電壓的不同要求,制成太陽電池組件單個使用,也可以數個太陽電池組件經過串聯(以滿足電壓要求)和并聯(以滿足電流要求),形成供電陣列提供更大的電功率。太陽電池組件具有高面積比功率,長壽命和高可靠性的特點,在25年使用期限內,輸出功率下降一般不超過20%。

    一般來說,太陽電池的發電量隨著日照強度的增加而按比例增加。隨著組件表面的溫度升高而略有下降。

    隨著溫度的變化,電池組件的電流、電壓、功率也將發生變化,組件串聯設計時必須考慮電壓負溫度系數。

    2.2 晶福源離網逆變電源介紹

      晶福源XPI系列單相太陽能離網電源,采用新一代的全數字控制技術,純正弦波輸出;太陽能控制器和逆變器集成于一體,方便使用;可以由太陽能電池板單獨供電工作,也可以接入市電或發電機,實現太陽能/市電互補、太陽能/發電機互補;適用于電力缺乏和電網不穩定的地區,為其提供經濟的電源解決方案。

    3  光伏控制逆變一體機

    產品具有以下優勢

    1)控制逆變一體機:集成太陽能控制器和逆變器,連接簡單,方便使用

    2)太陽能MPPT控制器:采用先進的太陽能最大功率點跟蹤技術,太陽能電池板的利用率可以達到99%以上;允許更高輸入電壓,太陽能電池板選擇和陣列配置更加靈活;節省系統投資成本。

    3)耐沖擊性強:內置工頻隔離變壓器,耐沖擊性強,可帶空調、洗衣機、冰箱等沖擊性強的家用電器。

    4)完善的保護功能:蓄電池過充過放保護和先進的蓄電池管理功能,延長蓄電池壽命,過載保護、短路保護等功能,保護設備和負載安全可靠運行。

    5LCD液晶屏直觀顯示:輸出電壓,市電電壓,負載百分比,電池容量等多種工作運行狀態參數監控,一目了然。

    2.3 蓄電池介紹

    蓄電池主要是用于儲能,以便在夜間或陰雨天給負載提供電能。蓄電池是離網系統中的一個重要組成部分,它的優劣直接關系到整個系統的可靠程度,然而蓄電池卻又是整個系統中平均無故障時間(MTBF)最短的一種器件。如果用戶能夠正常使用和維護,就能夠延長其使用壽命,反之其使用壽命會顯著縮短,蓄電池的種類一般為鉛酸電池、鉛酸免維護電池及鎳鎘電池等,它們各自的特點如下表所示。

    不同種類蓄電池的優缺點比較

    考慮到負載條件、使用環境、使用壽命及成本因素,一般選擇鉛酸免維護電池。用戶千萬不要因貪圖便宜而選擇劣質電池,因為這樣做會影響整個系統的可靠性,并可能因此造成更大的損失。

    2)、蓄電池的檢查

        蓄電池都會有自放電現象(SELF-DISCHARGE),如果長期放置不用,會使能量損失掉,因此需定期進行充放電。工程技術人員可以通過測量電池開路電壓來判斷電池的好壞,以12V電池為例,若開路電壓高于12.5V,則表示電池儲能還有80%以上,若開路電壓低于12.5V,則應該立刻進行補充充電,若開路電壓低于12V,則表示電池存儲電能不到20%,電池已處于彈盡糧絕的地步。

    免維護電池由于采用吸收式電解液系統,在正常使用時不會產生任何氣體,但是如果用戶使用不當,造成電池過充電,就會產生氣體,此時電池內壓就會增大,會將電池上方的壓力閥頂開,嚴重的會使電池鼓脹、變形、漏液甚至破裂,這些現象都可以從外觀上判斷出來,如發現上述情況應立即更換電池。

    3)、使用和保養

    雖然免維護電池在使用時不需要人工進行專門的維護工作,但是在使用時還是有一定的要求,如果使用不當會影響電池的使用壽命。影響電池使用壽命的因素有以下幾點:安裝、溫度、充放電電流、充電電壓、放電深度和長期充電等。

      ■電池安裝

    電池應盡可能安裝在清潔,陰涼、通風、干燥的地方,并要避免受到陽光、加熱器或其他輻射熱源的影響。電池應正立放置,不可傾斜角度。每個電池之間端子的連接要牢固。

      ■環境溫度

    環境溫度對電池的影響較大。環境溫度過高,會使電池過充電產生氣體;環境溫度過低,則會使電池充電不足,這都會影響電池的使用壽命。因此一般要求環境溫度在25左右。

    2.4 市電和柴油發電機互補

    考慮到一些經常停電地區和電壓不穩定地區,用戶為了能持續用電,一般自己購買了柴油發電機,晶福源離網電源還在系統中加入了市電和柴油機互補功能??梢詫崿F穩壓和給蓄電池充電功能。當有市電的時候,可以選擇給蓄電池充電,當市電不穩定時,可以通過離網電源中的穩壓器向負載供電。離網電源留有柴油機接口,在陰雨天或者光照度不夠時,可以由柴油機供電,離網電源提供穩壓功能。

    案例介紹

    3.1 客戶基本需求

    現有客戶需設計一套離網光伏發電系統,當地的日平均峰值日照時數按照4小時考慮,現場負載為10盞熒光燈,每盞為80W,電視機為150W,洗衣機為250W,總功率為1200W,實際同時運行最大功率為800W,每天使用電量約8000瓦時。陰雨天按兩天計算。

    選用某公司200W單晶硅光伏組件,其技術參數如下表:

    離網電源選型

     

    按照實際運行最大功率800W計算,建議選擇XPI-1.5KVA離網電源,該電源視在功率為1.5KVA,輸出額定功率為1.0KW,可以滿足用戶要求。

    離網電源參數表

    3.2 太陽電池組件設計

    選擇離網電源后,再根據離網電源的太陽能輸入功率選擇太陽能組件。原則是功率不能超過額定輸入功率,電壓和電流在PV輸入電壓電流范圍內,XPI-1.5KVA離網電源,太陽能輸入功率為1200W,可以選用6200W的太陽能組件,推薦使用MPPT控制方式的離網電源。使用3塊太陽能組件串聯,再兩路并聯。

    額定電壓V   30.3*3=90.9VDC  70-150V范圍內。

    額定電流A   8.27*2=16.54A   小于30A

    3.4 蓄電池組設計

    蓄電池組的容量計算,參考公式:C=P×t×T /(V×K×η2),式中:

    C——蓄電池組的容量,單位Ah;

    P——負載的功率,單位W;

    t——負載每天的用電小時數,單位H;

    V——蓄電池組的額定電壓,單位V;

    K——蓄電池的放電系數,考慮蓄電池效率、放電深度、環境溫度、影響因素而定,一般取值為0.40.7。該值的大小也應該根據系統成本和用戶的具體情況綜合考慮;

    η2——逆變器的效率;

    T——連續陰雨天數(一般為23天)。

    根據公式計算:

    C= P×t×T /(V×K×η2)

    = 8000×2/24×0.5×0.9

    =1481Ah 1500AH

    得出,系統需配置的蓄電池組容量為1500Ah,同時要滿足直流電壓24V的要求,可采用122V/1500Ah 的蓄電池進行串聯。

    所屬類別: 解決方案

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