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科普 | 光伏離網係統(一)——設計思路2019-05-1291网站光電下載(zǎi)文(wén)件:暫(zàn)時沒有下載文件
在現代日常生活(huó)中,通常我(wǒ)們認為用電(diàn)是理所當然的事情,然(rán)而,當今世界上卻還有超(chāo)過20億人生活在缺電或者無電地區。以我們國家為(wéi)例,由於經濟發展水平的差異,西部(bù)仍(réng)有部(bù)分(fèn)偏遠地區的人(rén)口沒有解決基本(běn)用電問題,無法(fǎ)享受現代文明。光伏離網發電不僅可以解決無電或者少電地區(qū)居民基本用電問(wèn)題,還可以清潔高效地利用當地的可在生能(néng)源,有效解決能源和環(huán)境之間的矛盾。
從目前來看,並網係(xì)統的研究已獲得足夠的重視,技術成熟,但離網係統還麵臨諸多困(kùn)難(nán),製約了光伏離網(wǎng)的(de)應用(yòng)和發展。 光伏離網係統(tǒng)是剛性消費需求,客戶兩極分化,一(yī)種是不(bú)差錢的"土豪",最關心是係統的可靠性,主要是私人(rén)海島業主、別墅業(yè)主、通(tōng)信基站(zhàn)、監控係統等,另一(yī)種是偏遠地區的貧困戶,最關心是產品價格。從項目規模上看,一種是針對單個客戶的小項目或者單個項目的小工程,另一種是針對特定人群的大項目,如國家無電地區光伏扶貧(pín)項目。離網係統對不同的客戶,要采取(qǔ)不同的設計方案(àn),盡量滿足客戶的實際需(xū)要(yào)。 光伏離網發電係統主(zhǔ)要由光伏組件,支架,控製器,逆變器,蓄電池以及配電係統組成。係統電氣方案設計,主要考慮組件,逆變器(控製(zhì)器),蓄電池的選型和計算。設計之前,前期工作要做好,需要(yào)先了解用戶安裝地點的(de)氣候條件,負載類(lèi)型和功率;白天和晚(wǎn)上的用電量,當然,用戶的預算和經濟情況也要了解清楚(chǔ),光伏離網係統,用(yòng)電是靠天氣(qì),沒有100%的可靠性,這一點一定要和客戶講清楚。知道以上這些情況,就可以開始做設計了。 光伏離網(wǎng)係統設計三大原則 1、根據用戶的負載類型和功率確認離網逆變器的功率。家用負載(zǎi)一般分為感(gǎn)性負載和阻性負載,洗衣機、空(kōng)調、冰箱、水泵、抽油煙機等帶有電動機的負載是感性負載,電動機啟(qǐ)動(dòng)功率是額定功率的5-7倍,在計(jì)算逆變器的功率時,要把這些負(fù)載的啟動功(gōng)率考慮進去。逆(nì)變(biàn)器的輸出功率(lǜ)要大於(yú)負載的功(gōng)率。對於監控站,通(tōng)信站等要求(qiú)嚴格的場合,輸出功率是按所以的負載功率之和。但對於一般貧困家庭而言,考慮到所有的負載不可能同時開啟,為了節省成本(běn),可以在負載功率之和乘(chéng)以(yǐ)0.7-0.9的係數。並不是每一(yī)個客戶都會對負載功率(lǜ)很清楚,下(xià)麵的列表是常用家用電器的功率,供設計時(shí)參考。 2、根據用戶每天的用(yòng)電量確認組件功率。組件(jiàn)的設計原則是要滿足(zú)平均天氣條件下負(fù)載每日用電量的需求,也就是說太陽能電池組件的全年發電量要等(děng)於負載全年用電量。因(yīn)為天氣條件有低於和高(gāo)於平均值的(de)情況,太陽能電池組件設計的基(jī)本滿足光照(zhào)最差季節(jiē)的需要,就是在光照最差的季節蓄電池也能夠基本上天天充滿電。但在有些地區,最差季節的光照度(dù)遠遠低於全年平均值,如(rú)果還按最差(chà)情況設計太陽能電池組件(jiàn)的功率,那麽在一年中的其(qí)他時候發電(diàn)量就會遠遠超過實際所需,造成浪費。這時隻能考慮適(shì)當加大蓄電(diàn)池的設計容量,增加電能儲存,使蓄電池處於(yú)淺放電狀(zhuàng)態,彌補光照最差(chà)季節發電量的不足對蓄電濁(zhuó)造(zào)成的傷害。組件的發電量並不能完全轉化為用電,還要考(kǎo)慮控製器的效率和機器的損耗以及蓄電池的損耗,太(tài)陽能控(kòng)製器有(yǒu)PWM和MPPT兩種類型,PWM控製器效率約85%,輸入(rù)電壓範圍比較窄,但價格比較低,MPPT控製器效(xiào)率約95%,價格比較高。蓄電池在充放電過程中,也會有10-15%的損耗。離網係統可用的電量=組件總功率*有(yǒu)效日(rì)照時間*係統效率(lǜ)。 有一些離網用戶,沒有裝過電表,對自己的用電情況不是十分清楚,還有一些(xiē)離網(wǎng)係統,是新建的,這時就(jiù)需(xū)要去估算每天的用電量,對於燈泡、電風扇、電吹風(fēng)這樣(yàng)的負載,用電量(liàng)等於功率乘以時間;但空調,冰箱這(zhè)樣的負載,是間隙性工作的,電視(shì),電腦,音響這樣的(de)負載(zǎi),工作時(shí)很少在滿功率狀態(tài),計算電(diàn)量時,就要綜合考慮了。 空調是家(jiā)用電器耗電量最大的負載,1匹空調的電功率是735W,也就是說1小時滿負荷運行消耗0.735度電,空調還有一個指標"製冷(lěng)量",單(dān)位(wèi)也是(shì)W,1匹空調製(zhì)冷量約2300W,空調的耗電和室內外溫度差,房間麵積,空調的能效率有很大關係,1台1P的空(kōng)調,晚上用8小時(shí),耗電1-5度不等。 3、根據用戶晚上用電量或者期望待機(jī)時間確(què)定蓄電池(chí)容量。蓄電池的任務是在(zài)太陽能輻(fú)射量不足時,保證係統負載的正常(cháng)用電。對於重要的負載,要(yào)能在幾天內保證係統的正常工作,要考慮連續陰雨(yǔ)天(tiān)數。對於一般(bān)的負載如太陽能路燈等可根據經驗或需要在2~3天內選取。重(chóng)要的負載如通信、導航、醫院救治等(děng)則在(zài)3~7天內選取。另外還要(yào)考慮光伏(fú)發(fā)電係統(tǒng)的安裝地點,如果在偏遠的地方,蓄電池容量要設計(jì)得較大,因為維護(hù)人(rén)員(yuán)到達現場就需要很長時間。實際應用中,有的移動通信基站由於山高路遠,去一次很不方便(biàn),除了配置正常蓄電(diàn)池組外,還要配備一組備用蓄(xù)電池組,對於一般(bān)貧(pín)困家庭而言,主要考慮價格,則不(bú)用考慮(lǜ)陰雨天,太陽好的時候多用。太陽不好的時候(hòu)少用,沒有太陽則不用。選擇負載時,盡量使(shǐ)用節能設備,如LED燈,變頻(pín)空調(diào)。蓄電池的設計主要包括蓄電池容量(liàng)的設計計算和蓄電池組(zǔ)串(chuàn)並聯(lián)組合的設計(jì)。在光伏(fú)發電係統中,大部分使(shǐ)用的都是鉛酸蓄電池,考慮(lǜ)到電池的壽命(mìng),一般取放電深度為0.6-0.7之間。蓄電池設計容量=(負載日均用電量(liàng)*連續陰雨天數)/蓄電池(chí)放(fàng)電深度。 離網用戶的需求是多種多樣的,根據用戶的要求設計光伏係統。這時候就要靈活處理,不一定要按上述的原則去設計(jì)。
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