菲华娱乐主管-注册《光伏发电工程技术》课程 项目二 光伏发电系统设计 光伏发电系统设计概述 学习内容 01 光伏发电系统设计内容 02 光伏发电系统设计原则 1 光伏发电系统设计内容 1 一般来说 ，光伏发电系统的设计分为软件设计（理论分析计算）和硬件设计，软件设 计先于硬件设计。 系统软件设计包括负载用电量的计算，太阳能光伏阵列辐射量的计算，系统容量、蓄 电池容量的计算及发电、储能、使用三者之间的相互匹配的优化设计，光伏阵列倾角选 择与阵列间间距的计算，系统运行情况预测和经济效益分析等内容。 系统硬件设计包括光伏组件和蓄电池的选型，光伏阵列支架的选型，逆变器的选型， 控制器的选型，防雷接地、配电设备和低压配电线路的设计和选型等内容。 2 光伏发电系统设计原则 1 （1 ）成本原则 对于离网光伏发电系统，应用在充分满足负载用电的情况下，应尽量减少光伏 阵列及蓄电池的容量，以达到可靠性和经济性的最佳组合。 （2 ）科学原则 光伏发电系统要根据负载的要求和当地的气象及地理条件（如纬度、太阳能辐 射值、最长连阴雨天数等），进行专门的优化设计。 （3 ）安全原则 设计光伏发电系统要考虑防雷接地、系统安全隐患等方面的问题。 （4 ）可靠原则 并网光伏发电系统必须考虑与电网电力系统的结合完美与兼容性。 2 光伏发电系统设计原则 1 （5 ）高效原则 为了增加光伏阵列的输出能量，应尽量让光伏组件更长时间暴露在阳光下，且 避免光伏组件之间互相遮光以及被高大建筑物遮挡阳光。 （6 ）可扩展性 随着太阳能光伏发电技术的发展，光伏发电系统的功能也越来越强大。这就要 求光伏发电系统能适应系统的扩充和升级，光伏发电系统的太阳能电池组件应为 并联模块化结构组成，在系统需扩充时可以直接并联加装光伏组件；控制器或逆 变器也应采用模块化结构，在系统需要升级时，可直接对系统进行模块扩展。 2 光伏发电系统设计原则 1 （7 ）智能化 所设计的光伏发电系统，在使用过程中在使用过程中尽量避免人工操作和维护 ，控 制器可以根据光伏组件和蓄电池容量情况控制负载端的输出，所有功能都由微处理器 自动控制，还应能实时检测光伏发电系统的工作状态，实时采集光伏发电系统主要部 件的状态数据并上传至控制中心，通过计算机分析，实时掌握设备的工作状态。若发 光伏发电系统工作状态发生异常，则能发出故障报警信号，以便维护人员及时处理。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 （1 ）负载的特性和用电特点 光伏发电系统设计的第一项工作是了解负载特性和负载的用电特点。 负载是直流负载还是交流负载，如是交流负载还要考虑逆变器的设计。 负载是冲击性负载（如电动机、电冰箱等）还是非冲击性负载（如电热水器、 直流灯等），如是冲击性负载，在容量设计和设备选型时，应留有合理余量。 从负载使用时间的角度考虑时，仅在白天使用的负载，多数可以由太阳能电池 板直接供电，不需要考虑蓄电池的配备；对于在晚上使用的负载，蓄电池的容量 是设计时应侧重考虑的因素。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 （2 ）光伏阵列的方位角和倾角 光伏阵列的方位角是阵列的垂直面与正南方向的夹角（设定向东偏为负角度， 向西为正角度 ）。在北半球一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的 夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 倾角是光伏阵列平面与水平地面的夹角。斜面上接收太阳总辐射量达到最大值 （阵列一年中发电量最大）时，称为最佳倾角。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 离网光伏发电系统的方阵最佳倾角按照最低辐射度月份倾斜面上受到较大辐射 量来选取。推荐方阵倾角在当地纬度的基础上再增加5°～15°。可根据具体情况， 如总体装机量、风压雪压等等因素，进行综合考虑或优化。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 并网光伏发电系统的方阵最佳倾角按照全年发电量（或辐射量）最优来选取。 倾角等于当地纬度时可常使全年在方阵表面上的太阳辐射能达到最大，全年发电 量也最大。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 光伏水泵系统的方阵最佳倾角按照夏天发电量（或辐射量）最优来选取。倾角 等于当地纬度减小5°～15°时可常使夏天在方阵表面上的太阳辐射能达到最大， 发电量也最大。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 特殊情况：对于安装在屋顶上的光伏方阵，其倾角就等于屋顶的倾角；对于安装 在建筑物正面的光伏方阵，其倾角等于90°。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 （3 ）阴影对发电量的影响 如果光伏组件或阵列不能被日光直接照到时，那么只有散射光用来发电，此时 的发电量比无阴影的要减少约10% ～20%。产生的热斑效应还将烧坏组件。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 （3 ）阴影对发电量的影响 光伏电站设计之初，大家要特别考虑地势差异，远处山脉树木、或建筑物可能 存在的阴影，考虑到组件前后阵列的间距可能带来的阴影等。在电站安装时要特 别注意设备选型，同等条件下可以关注逆变器MPPT路数，争取最大的减少阴影 带来的影响。电站安装完成后，要定期巡视组件阵列，清洁、清除组件表面及周 边各类固定遮挡物，切莫忽视遮挡给电站带来的影响。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 （4 ）最长连续阴雨天数 最长连续阴雨天数是指需要蓄电池向负载维持供电的天数，也称为系统自给天 数。 连续阴雨天数的大小直接影响蓄电池的容量。在考虑蓄电池容量时，必须考虑 第一个连续阴雨天使蓄电池放电后，还没有来得及补充，就迎来第二个连续阴雨 天，系统设计要保证在第二个连续阴雨天内正常工作。 确定最长连续阴雨天数的主要依据是光伏发电系统所在的地区的光照数据、系 统总负载和负载类型以及用户对供电可靠性的要求等。 对于非重要用户或风光互补发电系统，最长连续阴雨天数的选择范围为2 ～3天。 对于没有备用电源的重要负载（如移动通信这样的设备电源），可定为5 ～7天。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 对于非重要用户或风光互补发电系统，最长连续阴雨天数的选择范围为2 ～3天。 对于没有备用电源的重要负载（如移动通信这样的设备电源），可定为5 ～7天。 3 光伏发电系统设计考虑的因素 1 （5 ）峰值日照时数 1）日照时间是指太阳光在一天当中从日出到日落实际的照射时间。 2 ）日照时数是指某个地点，一天当中太阳光达到一定的辐照度（一般以气象台测定 2 的120W/m 为标准）时直到小于此幅度所经过的时间。日照时数小于日照时间。 3 ）平均日照时数是指某地的一年或若干年的日照总时数的平均值。 2 4 ）峰值日照时数是将当地的太阳能辐射量折算成标准测试条件下（1 000W/m ）的 时数。 2 如某地某天的日照时间是9h，但不可能在这9h中太阳的辐射强度都是1 000W/m ， 2 而是从弱到强、再从强到弱变化的，若测得这天累计的太阳辐射量是1 000Wh/m ， 则这天的峰值日照时数就是3.6h 。对太阳能光伏发电系统的发电量，一般都采用平均 峰值日照时数作为参考值。 谢谢观看！

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