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这些因 素相当复杂

  设计一个完善的太阳能分布式光伏发电系统需要考虑很多因素,进行各种设计,如电气性能设计、防雷接地设计、静电屏蔽设计、机械结构设计等,对地面应用的独立分布式光伏发电系统来说,最主要的是根据使用要求,决定太阳能电池方阵和蓄电池的容量,以满足正常工作的需求。分布式光伏发电系统总的设计原则是在保证满足负载用电需要的前提下,确定最少的太阳能电池组件和蓄电池容量,以尽量减少投资,即同时考虑可靠性及经济性。

  独立的太阳能光伏系统的设计思路是,先根据用电负载的用电量,确定太阳能电池组件的功率,然后计算蓄电池的容量,但对于并网的太阳能分布式光伏发电系统又有其特殊性,需要确保分布式光伏发电系统运行的稳定性和可靠性,所以在设计时需要注意以下事项:

  1)太阳照在地面太阳能电池方阵上的辐射光的光谱、光强受到大气层厚度(即大气质量)、地理位置、所在地的气候和气象、地形地物等的影响,其能量在一日、一月和一年内都有很大的变化,甚至各年之间的每年总辐射量也有较大的差别。太阳能分布式光伏发电系统在哪个地区使用,该地日光辐射情况,太阳能电池使用地的经度与纬度。了解并掌握使用地的气象资源,比如月(年)平均太阳能辐照情况、平均气温、风雨等资料,根据这些条件可以确定当地的太阳能标准峰值时数(h)和太阳能电池组件的倾斜角与方位角。

  2)由于用途不同,耗电功率、用电时间、对电源可靠性的要求等各不相同。有的用电设备有固定的耗电规律,有些负载用电则没有规律。而太阳能光伏系统输出功率(W)的大小直接影响着整个系统的参数。太阳能电池方阵的光电转换效率,受到太阳能电池本身的温度、太阳光强和蓄电池浮充电压的影响,而这三者在一天内都会发生变化,所以太阳能电池方阵的光电转换效率也是变量,因而太阳能电池方阵的输出功率也随着这些因素的改变而出现一些波动。

  3)太阳能光伏系统工作的时间(h),是决定太阳能光伏系统中太阳能电池组件大小的核心参数,通过确定工作时间,可以初步计算负载每天的功耗和与之相应的太阳能电池组件的充电电流。

  4)太阳能光伏系统使用地的连续阴雨天数(d)的参数,决定了蓄电池容量的大小及阴雨天过后恢复蓄电池容量所需要的太阳能电池组件功率。确定两个连续阴雨天之间的间隔天数D,是决定系统在一个连续阴雨天过后充满蓄电池所需要的电池组件功率。

  5)蓄电池组是工作在浮充电状态下,其电压随太阳能电池方阵发电量和负载用电量的变化而变化。蓄电池提供的能量还受环境温度的影响。

  6)太阳能电池充放电控制器、逆变器由电子元器件组成成,它本身运行时具有能耗影响其工作的效率,控制器、逆变器选用元器件的性能、质量等也关系到耗能的大小,从而影响到分布式光伏发电系统的效率。

  这些因素相当复杂,原则上需要对每个发电系统单独进行计算,对一些无法确定数量的影响因素,只能采用一些系数来进行估量。由于考虑的因素及其复杂程度不同,采取的方法也不一样。

  设计太阳能分布式光伏发电系统的任务,是在太阳能电池方阵所处的环境条件下(即现场的地理位置、太阳辐射能、气候、气象、地形和地物等),选择的太阳能电池方阵、蓄电池、控制器、逆变器构成的电源系统既要具有高的经济效益,又要保证系统的高可靠性。

  地球上各地区受太阳光照射及辐射的变化周期为一天24h,处在某一地区的太阳能电池方阵的发电量也在24h内周期性的变化,其规律与太阳照在该地区辐射的变化规律相同。但是天气的变化将影响太阳能电池方阵的发电量。如果有几天连续阴雨天,太阳能电池方阵就几乎不能发电,只能靠蓄电池来供电,而蓄电池深度放电后又需尽快地将其补充。设计中应以气象台提供的太阳每天总的辐射能量或每年的日照时数的平均值作为设计的主要数据。由于一个地区各年的数据不相同,为了可靠性应取近十年内的最小数据。根据负载的耗电情况,在日照和无日照时,因均需由蓄电池供电,所以气象台提供的太阳能总辐射量或总日照时数对决定蓄电池的容量大小是不可缺少的数据。

  对太阳能电池方阵而言,负载应包括系统中所有耗电装置(除用电器外还有蓄电池及线路、控制器、逆变器等)的耗用量。太阳能电池方阵的输出功率与组件串并联的数量有关,串联是为了获得所需要的工作电压,并联是为了获得所需要的工作电流,根据负载所消耗的电量,对适当数量的太阳能电池组件,经过串并联即组成所需要的太阳能电池方阵的输出功率。


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