【文章內(nèi)容簡介】 陽能電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，以組件的串并聯(lián)形式形成太陽能電池方陣，使方陣電壓滿足系統(tǒng)輸入電壓的要求；（2）通過充放電控制器對蓄電池進行充電；（3）并網(wǎng)系統(tǒng)可省略蓄電池環(huán)節(jié)，通過對逆變器的作用，將直流電流轉(zhuǎn)換成交流電流，并輸送到配電柜；（4）經(jīng)過變壓器的控制使得系統(tǒng)輸出電壓滿足公用電網(wǎng)的要求，然后輸送到電網(wǎng)或者直接供負載使用。 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 本文通過軟件PVSYST來輔助設計太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，此處主要分析設計過程中需要考慮到的三個參數(shù)：太陽能電池組件安裝的傾角、太陽能電池方陣之間的間距以及太陽能方陣的串并聯(lián)組合。 PVSYST簡介 PVSYST的一款光伏系統(tǒng)設計輔助軟件，它可以根據(jù)太陽能系統(tǒng)類型及太陽能電池種類的不同，設計各種參數(shù)以計算出太陽能電池的發(fā)電量。該軟件在基礎研究與應用開發(fā)等方面均可使用。同時相對于其它編程軟件而言，它具有方便易學、運用靈活等特點，所以它現(xiàn)在被世界各地的高等學校、科技公司等廣泛使用。通過該軟件可以達到的目標大致可分為： PVSYST安全可靠，運行穩(wěn)定，且不存在數(shù)據(jù)丟失等問題。 PVSYST中儲存有世界上大部分重點城市的參數(shù)，例如地理坐標、水平太陽輻照值、各月平均溫度/風速、太陽軌跡等。并且只需提供城市相應的經(jīng)度、緯度、海拔、時區(qū)等參數(shù)，可快速創(chuàng)建該城市的信息，并幫助設計者獲得以上輻照值等相關(guān)數(shù)據(jù)。 PVSYST內(nèi)置國內(nèi)外大部分電池組件和逆變器等廠家的產(chǎn)品型號及相關(guān)參數(shù)，節(jié)約了用戶查找產(chǎn)品信息的時間。 PVSYST可以計算電池組件在不同的傾角及方位角等設計方案下電池組件所能獲取的太陽能輻照量數(shù)據(jù)，既節(jié)約了設計者的時間，又降低了設計者依靠公式計算或經(jīng)驗所產(chǎn)生的誤差。PVSYST可以允許用戶自定義數(shù)據(jù)庫，擴充、更新數(shù)據(jù)，極大地提高了該軟件的應用范圍。 太陽能電池組件安裝的傾角設計 對于固定式太陽能電池方陣，若無特殊情況，組件應盡可能的朝向赤道傾斜安裝，即北半球朝向正南（方位角為0176。），可以提高全年接收到的太陽年輻照量；對于組件的傾角，不能根據(jù)某些資料提出的：傾角等于當?shù)鼐暥然蛟诋數(shù)鼐暥壬霞?176。 20176。，這明顯有很大的局限性，同緯度的兩個地方，其太陽輻照量的大小等參數(shù)往往相差很大，因此不能一概而論。在同一地點，不同的傾角，組件所接收到的太陽輻照量會有較大的差別，因此如何去選擇最佳的傾角成為了系統(tǒng)設計中重要的一環(huán)。 最佳的傾角，對于同一地區(qū)而言，不同固定不變的，往往需要從實際的需要考慮，例如，對于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)來講，因為配置有蓄電池設備，受限于蓄電池荷電狀態(tài)等因素，所以需要全方面考慮組件上太陽輻射值的連續(xù)性、均勻性與極大性，既要使年發(fā)電量最大化，又要保證在太陽輻照量最小的月份，系統(tǒng)的發(fā)電量和蓄電池補充之和依舊能維持負載的正常供電需要。而對于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，不需要安裝蓄電池，且在系統(tǒng)發(fā)電量不足的情況下，可以由公用電網(wǎng)來提供電力，因此，通常情況下，選擇的傾角以年發(fā)電量最大為主要考慮依據(jù)（在國家補貼的情況下，可以將每月多余的電量輸送到公用電網(wǎng)）。當然，以上的并網(wǎng)系統(tǒng)屬于分散式并網(wǎng)，并網(wǎng)系統(tǒng)另一分類為集中式并網(wǎng)，這種大型并網(wǎng)光伏電站需要考慮到的方面就多了，如在夏季，處于用電量高峰季節(jié)，供電缺口在全年的供電缺口中是最大的，那就需要以夏季多發(fā)電的角度去選擇合適的傾角。 本文中以傾斜面上接收到的太陽年輻照量最大的角度作為最佳傾角。如何得到這個最佳傾角，以下是本文所使用的方法：借助于光伏系統(tǒng)設計軟件PVSYST，它可以幫助我們計算出在任意傾角和方位角下，在傾斜面上接收到的太陽輻照量。我們不用通過大量的公式計算就能快速，準確地得到斜面太陽輻照值，根據(jù)這一特點，可以采用列表的方法，將每一度數(shù)下的斜面太陽輻照值列于表格內(nèi)，通過表格我們就能繪制斜面太陽年輻照值與傾角的曲線圖，找出最大值及其所對應的傾角。 太陽能電池方陣之間的間距設計 在設計過程中，電池方陣的安排也非常重要。若組件中一片電池被遮擋，就會很大程度上影響到整個系統(tǒng)個的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，而方陣間距不足就會導致后排被前排遮擋。但也不能因此將間距設計得過長，這對于土地資源缺乏的地區(qū)無疑是種浪費，且增大了建設成本。一般確定間距的原則為冬至日（）當天的上午九點到下午三點，方陣不應該被遮擋。 借助于PVSYST，可以建立方陣模型，并可模擬出陰影曲線圖。在傾角確定的情況下，設定方陣高度，通過對間距的調(diào)整，可以觀察方陣的陰影曲線圖。在陰影曲線圖中，黃色部分為太陽全年的路徑圖；第一條虛線為陰影臨界角：當間距確定時，如果太陽高度角低于此值，則會發(fā)生陰影；后面兩條虛線分別表示陰影占20%、40%時候的臨界角；落在黑色虛線以內(nèi)的黃色部分，即代表發(fā)生陰影的時間段及高度角。通過調(diào)整間距，使冬至日（）上午九點下午三點這段時間內(nèi)不產(chǎn)生陰影，第一條虛線落在紅點處，此時的間距就是最佳間距。 方陣模型 陰影曲線圖 太陽能方陣的串并聯(lián)組合設計 太陽能電池方陣中的電池組件通過串并聯(lián)或混合聯(lián)等方式組合成為一個單元。在所有電池組件的性能等參數(shù)相同的前提下，多個電池組件通過串、并聯(lián)混合的形式連接時，即能夠增加方陣的輸出電壓，又能夠增加方陣的輸出電流，以此來達到逆變器等設備對電路中的電壓電流等參數(shù)的要求。 但方陣中的所有電池組件的性能等參數(shù)相同是完全不可能實現(xiàn)的，這會導致每個單元的工作電流受到其中電流最小的組件的限制；每個單元的輸出電壓會受到其中電壓最低的組件的限制。因此，方陣的串并聯(lián)組合會導致連接損失，即方陣的總效率不可能達到所有組件的效率之和，往往要略低一點。針對這一情況，應把性能參數(shù)相近的電池組件組合在一起，可以減少效率損失。 此外，逆變器的選擇與電池方陣息息相關(guān)，方陣的最大功率點(MPP)電壓范圍、極端溫度下的開路電壓Voc、短路電流Isc要分別不超過逆變器的MPP電壓范圍、最大輸入電壓、最大輸入電流。具體計算過程在下一章中分析。3 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)模擬設計本章主要內(nèi)容為：通過PVSYST來初步設計100kWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，借助光伏設計軟件PVSYST，它的快速計算能幫助我們以列表法的形式找出最佳的安裝傾角；模擬太陽運行軌跡，發(fā)現(xiàn)方陣電池面上出現(xiàn)陰影的時間，能幫組我們找出最合理的方陣前后間距；計算出合理的電池組件串并聯(lián)方式。最終在PVSYST上構(gòu)造上海地區(qū)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，并計算出該系統(tǒng)的發(fā)電量以及綜合效率PR值。最后補充不同環(huán)境下的系統(tǒng)發(fā)電情況，通過對比的方式，了解各種系統(tǒng)的優(yōu)缺點。 概況地點：上海市；地理坐標： 176。、176。；氣候：屬北亞熱帶季風性氣候，日照充分，雨量充沛；春秋較短，冬夏較長?！妗ⅰ?。利用軟件PVSYST導入天氣狀況,。方案設計：建設100kW太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。 上海天氣情況 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 太陽能電池組件安裝的傾角設計該并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)以傾斜面上接收到的太陽年輻照量最大的角度作為最佳傾角。通過PVSYST的計算，列出斜面太陽輻照值傾角度數(shù)表格。傾角度數(shù)(度)13176。14176。15176。16176。17176。18176。19176。20176。21176。斜面太陽年輻照值(kWh/m2)130313061309131113131315131613171318(度)22176。23176。24176。25176。26176。27176。28176。29176。30176。(kWh/m2)131913191319131913191318131713151314(度)31176。32176。33176。34176。35176。36176。37176。38176。39176。(kWh/m2)131213101307130513021299129512911287， 24176。就是我們所需要的最佳傾角。以下為PVSYST計算出的最佳傾角時組件的太陽輻照值與發(fā)電量。、 最佳傾角時組件的太陽輻照值示意圖 最佳傾角時組件的發(fā)電量示意圖 太陽能方陣的串并聯(lián)組合設計（1）從PVSYST中選擇太陽能電池組件和逆變器。、 逆變器參數(shù)產(chǎn)品型號Sunny Central 100 LV輸入?yún)?shù)(直流)最大輸入功率110kW最大輸入電壓650VMPP電壓范圍250600V最大輸入電流430輸出參數(shù)(交流)最大輸出功率100kW額定輸出功率100kW額定交流電壓400V最大輸出電流145A頻率50Hz/60Hz最大效率%歐洲效率%一般參數(shù)尺寸（高/寬/厚）21202000850mm重量 電池組件參數(shù)產(chǎn)品型號REN 220M/250電池性能參數(shù)峰值功率（Pmax）250Wp峰值工作電壓（Vmpp）峰值工作電流（Impp）開路電壓（Voc）短路電路（Isc）組件效率%功率偏差（正）+5%標準測試條件（STC）：太陽能輻照通量1000W/m2，組件溫度25℃。溫度特性溫度系數(shù)（Pmax）%/℃溫度系數(shù)（Voc）