苏州市职业大学实习（实训）报告名称 离网太阳能光伏发电系统配置方案设计2018 年 9 月 3 日至 2018 年 9 月 7 日共 1 周学院（咅匕）电子信息工程学院班 级 16应用电子技术2学号姓名学院（部）负责人张欣系主任陈伟元指导教师（校内）索迹指导教师（校外）程光军苏州市职业大学实习（实训）任务书名 称：离网太阳能光伏发电系统配置方案设计起讫时间：2018年9月3日至2018年9月7日学院（部）： 电子信息工程学院班 级：16应用电子技术2张欣指导教师：学院（部）负责人目录1绪论 11.1 设计背景 11.2 设计意义 32 光伏发电系统组成及工作原理 62.1 光伏发电系统组成 62.2光伏发电系统工作原理 73 施工环境分析及系统方案设计 73.1 气象资料及地理状况 73.2 系统设计方案 84 离网太阳能光伏发电系统配置方案设计 84.1 负载计算 84.2 太阳能电池板容量及配置设计及选型 94.3 太阳能电池板安装角度设计 94.4 蓄电池容量及配置设计及选型 94.5 控制器和逆变器配置设计 104.6 系统配置清单 115 总结 11参考文献 121 绪论1.1 设计背景据分析,2001 年以来我国能源消费结构并没有发生显著的改变。石化能源 , 特别是煤炭消费在一次能源消费中一直居于主导地位 ,所占的比重分别达到九成 和六成以上。对于新能源行业而言,认为这为其提供了福音。综合观察中国的股市行 业,也正说明了这一点,中国绿色能源类股票价格飞扬 ,更多的闲散资金纷纷投入 新能源以及环保行业。同时,中国将超过欧洲,成为世界最大的可替代能源增长市 场。在此背景下,新能源行业应该抓住这次契机,积极发展风电、太阳能等,提高新 能源的比重据估算 ,每年辐射到地球上的太阳能为 17.8 亿千瓦 ,其中可开发利用 5001000 亿度。但因其分布很分散,能利用的甚微。地热能资源指陆地下 5000 米 深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150C以上 的高温地热能资源为 140 万吨标准煤,一些国家已着手商业开发利用。世界风能 的潜力约 3500 亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,今后输能储能技术如有 重大改进,风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,理论 储量十分可观。限于技术水平,现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利 用技术尚不成熟,故只占世界所需总能量的很小部分,今后有很大发展前途。风能和水力发电全是靠机械运动，会有机械的磨损要及时进行维修，维修的 费用占很大的比重。并且受地理环境影响较高只能在局部地区推广，但是推广地 区人员稀少，无法及时用掉所产生的电能，造成了资源的浪费。光伏可以适应多 种气候，并且使用寿命长等特点。核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境?， 故核能电厂的热污染较严重。核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较 高。 核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。兴建核电厂较易引发政治歧 见纷争。核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境， 会对生态及民众造成伤害。光伏是真正的绿色清洁无污染、无辐射能源。我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积 2/3 以上地区年日照时数 大于 2,000 小时，年辐射量在 5,000MJm2 以上。据统计资料分析，中国陆地 面积每年接收的太阳辐射总量为3.3X1038.4X103MJ/m2，相当于2.4X104 亿吨标准煤的储量。根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准， 我国太阳能资源地区分为 以下四类：一类地区（资源丰富带）：全年辐射量在 6,700&370MJ/m2。相当于 230kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部、新 疆南部、河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、 西藏东南部等地。二类地区（资源较富带）：全年辐射量在5,4006,700MJ/m2，相当于 180 230kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山 西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福 建南部、江苏中北部和安徽北部等地。三类地区（资源一般带）：全年辐射量在4,2005,400MJ/m2。相当于 140180kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东 的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。四类地区：全年辐射量在 4,200MJ/m2 以下。主要包括四川、贵州两省。 此区是我国太阳能资源最少的地区。一、二类地区，年日照时数不小于 2,200 小时，是我国太阳能资源丰富 或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 23 以上，具有利用太阳能的 良好资源条件。世界上水能可经济开采资源0.9TW，风能可经济开采资源2TW,目前核能 的发展受到很大的限制，无法大量推广。因此太阳能是唯一可以保证人类能源需 求来源，其资源120, 000TW，实际开采高达600TW。并且太阳光伏发电具有 体积小，重量轻，寿命长 20 到 25（工作 25 年，效率下降 20%），零排放，无 噪声，无污染，可在荒漠地区建设；运行可靠，无机械转动，使用安全，太阳资 源永不枯竭，各地区差别不大，可实现分布式电站；生产资料丰富，硅材料储量 丰富，为地壳上除氧之外的丰富度排列第二，达到26%之多；不单独占地；可以 安装到建筑上；规模大小皆宜，安装容易，建设周期短，安装成本低，能量回收 期短。据预测，光伏发电在 21 世纪会占据世界能源消费的重要地位，不但要代替 部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。目前世界光伏产业以31.2%的 年平均增长效高速发展，位于全球能源发电市场增长率的首位，预计到 2040 年 光伏发电将占据世界发电总量的20%以上，到2050 年光伏发电将成为全球重要 的能源支柱产业。中国科学院党组已正式批准启动计划实施太阳能行动计划，该计划以 2050 年前后太阳能作为重要能源为远景目标，并确定了2015 年分布式利用、2050 年 替代利用、2035 年规模利用三个阶段目标。随着我国光伏产业的高速发展和应用领域的拓展，从事太阳能光伏系统集成 设计和安装的技术人员不断增加。由于太阳能光伏技术属于跨学科的新兴学科， 它涉及气象、光学、半导体、电力、电子、计算机和机械等多种学科技术，要求 从业的技术人员应掌握广泛而深入的技术知识，才能合理设计使用和充分发挥价 格较昂贵的光伏系统设备的作用。1.2 设计意义能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消 费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越明显。在化石 能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能 源战略中的重要组成部分。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、确实的长寿命和免维护性、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。众所周知，太阳能是一种可持续利用的清洁能源，当前世界面临人口、资源、 环境的挑战，在寻求人类社会可持续发展的进程中，太阳能利用日益为世界各国 所重视，太阳能作为一种高效、无污染的可再生资源，目前已逐渐被各行各业所 利用。这对缓解我国能源紧张状况，减少环境污染，同时提高人们的生活水平， 具有非常重要的意义。地球以173X105瓦的功率接收来自太阳的辐射能，全球 每年得到的太阳能相当于 68万亿吨石油，其开发和利用有着极大的潜力。在人类总耗能中，建筑耗能占 30以上，在建筑用能中，空调、供暖与家 用热水所消耗的能量约占家庭全部耗能量的 25一 35。基于这种情况，利用 太阳能发电是必然的趋势。20世纪 70 年代后，家用太阳能发电在世界范围内受到高度重视并取得了长 足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分，并被认为是 二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。研究便于普及型的家庭式太阳能发电 系统对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。随着常规能源的大量消耗，使得可再生能源越来越多的受到 21 世纪人类的 关注。对能源资源消耗所引发的气候变化等一系列问题，不仅是对中国提出的挑 战，也是对世界提出的挑战,能源短缺使太阳能光伏发电越来越受青睐。太阳能 之所以受到世界各国越来越多的关注主要是因为其具有以下优点： (1)太阳的历 史寿命长，与人类的历史(约 30 万年)相比，太阳具有很长的寿命，所以对人类 来讲,太阳能几乎是无限的能源：(2)太阳是十分强大的能源供应体，太阳光 40min 内赐予地球的能量如果能够都为人类所利用的话，估计就能满足全世界一年的能 源消耗；(3)太阳能不会造成环境污染、能源损失等社会问题； (4)能量获取简单 直接，在使用现场就能从太阳光获得能量。中国已成为继美国之后的世界第二大电力消费大国，但电力对中国经济发展 的制约作用已开始显现，国内数以百万计的企业亟待进行节电改造。随着人们生 活水平不断提高，社会经济活动和交流日益频繁与扩大，生活用电量不断增加， 如何充分利用电力、节约电能、保障电力品质，已经成为我国亟待解决的问题， 利用太阳能光伏发电必定是最好的选择。随着太阳能光伏发电在人们生活中被逐 步认识和大量应用，广泛使用绿色能源对减少二氧化碳和其它有毒气体的排放， 防治大气污染，保护生态环境具有重要意义。因此，研究开发太阳能发电的绿色 能源具有强烈的紧迫性。光伏并网系统通常可以看作是大电网的组成部分，它可以传输有功功率和无 功功率到与之相连接的电力系统中。按照有无储能装置，光伏并网系统可分为有 储能装置光伏并网系统和无储能装置光伏并网系统。根据功率级别和光伏阵列的 分布情况，可将光伏并网系统分为集中型大型光伏并网系统和分布式小型光伏并 网系统。光伏并网发电就是利用并网逆变器将光伏系统连接到大电网中，将光伏 系统所产生的电能传输到大电网中，由电网进行分配，为当地的负荷供电。随着 对系统稳定运行要求的逐步升高，光伏并网发电已成为当今社会光伏发电系统主 要采用的运行方式。独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，因此其建设地点一般选在与电 网隔离的偏远地区，比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏 发电系统中不可缺少的，这是由于太阳能发电一般选择在白天，然而负荷用电是 全天24h实施，这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下， 其供电可靠性很难得到保障，然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产 生十分重要的社会价值。关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面：通过在建筑物屋顶安装光 伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联，进而构成光伏建筑一体化系统；通过 建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板，利用光伏玻璃幕墙替 代原有幕墙，提高墙面积屋顶的太阳能吸收量，这就同时实现了建材功能与发电 功能，是对光伏发电成本的有效控制。与此同时，在墙体外饰材料研究方面也出 现了全新的彩色光伏模块，这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑 物外观更具美学欣赏价值。所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电 系统的过程，混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势，扬 长避短，从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况 的影响，在冬季风力较大地区，就可通过光伏发电和风力发电的混合模式，尽可 能减少天气变化对发电系统的影响，进而达到控制负载发电率的目