【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)，以組件的串并聯(lián)形式形成太陽(yáng)能電池方陣，使方陣電壓滿(mǎn)足系統(tǒng)輸入電壓的要求；（2）通過(guò)充放電控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；（3）并網(wǎng)系統(tǒng)可省略蓄電池環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)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(guò)變壓器的控制使得系統(tǒng)輸出電壓滿(mǎn)足公用電網(wǎng)的要求，然后輸送到電網(wǎng)或者直接供負(fù)載使用。 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本文通過(guò)軟件PVSYST來(lái)輔助設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，此處主要分析設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮到的三個(gè)參數(shù)：太陽(yáng)能電池組件安裝的傾角、太陽(yáng)能電池方陣之間的間距以及太陽(yáng)能方陣的串并聯(lián)組合。 PVSYST簡(jiǎn)介 PVSYST的一款光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)輔助軟件，它可以根據(jù)太陽(yáng)能系統(tǒng)類(lèi)型及太陽(yáng)能電池種類(lèi)的不同，設(shè)計(jì)各種參數(shù)以計(jì)算出太陽(yáng)能電池的發(fā)電量。該軟件在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)等方面均可使用。同時(shí)相對(duì)于其它編程軟件而言，它具有方便易學(xué)、運(yùn)用靈活等特點(diǎn)，所以它現(xiàn)在被世界各地的高等學(xué)校、科技公司等廣泛使用。通過(guò)該軟件可以達(dá)到的目標(biāo)大致可分為： PVSYST安全可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，且不存在數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題。 PVSYST中儲(chǔ)存有世界上大部分重點(diǎn)城市的參數(shù)，例如地理坐標(biāo)、水平太陽(yáng)輻照值、各月平均溫度/風(fēng)速、太陽(yáng)軌跡等。并且只需提供城市相應(yīng)的經(jīng)度、緯度、海拔、時(shí)區(qū)等參數(shù)，可快速創(chuàng)建該城市的信息，并幫助設(shè)計(jì)者獲得以上輻照值等相關(guān)數(shù)據(jù)。 PVSYST內(nèi)置國(guó)內(nèi)外大部分電池組件和逆變器等廠家的產(chǎn)品型號(hào)及相關(guān)參數(shù)，節(jié)約了用戶(hù)查找產(chǎn)品信息的時(shí)間。 PVSYST可以計(jì)算電池組件在不同的傾角及方位角等設(shè)計(jì)方案下電池組件所能獲取的太陽(yáng)能輻照量數(shù)據(jù)，既節(jié)約了設(shè)計(jì)者的時(shí)間，又降低了設(shè)計(jì)者依靠公式計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)所產(chǎn)生的誤差。PVSYST可以允許用戶(hù)自定義數(shù)據(jù)庫(kù)，擴(kuò)充、更新數(shù)據(jù)，極大地提高了該軟件的應(yīng)用范圍。 太陽(yáng)能電池組件安裝的傾角設(shè)計(jì) 對(duì)于固定式太陽(yáng)能電池方陣，若無(wú)特殊情況，組件應(yīng)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(yáng)年輻照量；對(duì)于組件的傾角，不能根據(jù)某些資料提出的：傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥然蛟诋?dāng)?shù)鼐暥壬霞?176。 20176。，這明顯有很大的局限性，同緯度的兩個(gè)地方，其太陽(yáng)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(diǎn)，不同的傾角，組件所接收到的太陽(yáng)輻照量會(huì)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(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。 最佳的傾角，對(duì)于同一地區(qū)而言，不同固定不變的，往往需要從實(shí)際的需要考慮，例如，對(duì)于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)講，因?yàn)榕渲糜行铍姵卦O(shè)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(yáng)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(yáng)輻照量最小的月份，系統(tǒng)的發(fā)電量和蓄電池補(bǔ)充之和依舊能維持負(fù)載的正常供電需要。而對(duì)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(lái)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(guó)家補(bǔ)貼的情況下，可以將每月多余的電量輸送到公用電網(wǎng)）。當(dāng)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(lèi)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?xún)A斜面上接收到的太陽(yáng)年輻照量最大的角度作為最佳傾角。如何得到這個(gè)最佳傾角，以下是本文所使用的方法：借助于光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件PVSYST，它可以幫助我們計(jì)算出在任意傾角和方位角下，在傾斜面上接收到的太陽(yáng)輻照量。我們不用通過(guò)大量的公式計(jì)算就能快速，準(zhǔn)確地得到斜面太陽(yáng)輻照值，根據(jù)這一特點(diǎn)，可以采用列表的方法，將每一度數(shù)下的斜面太陽(yáng)輻照值列于表格內(nèi)，通過(guò)表格我們就能繪制斜面太陽(yáng)年輻照值與傾角的曲線(xiàn)圖，找出最大值及其所對(duì)應(yīng)的傾角。 太陽(yáng)能電池方陣之間的間距設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)過(guò)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(huì)很大程度上影響到整個(gè)系統(tǒng)個(gè)的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，而方陣間距不足就會(huì)導(dǎo)致后排被前排遮擋。但也不能因此將間距設(shè)計(jì)得過(guò)長(zhǎng)，這對(duì)于土地資源缺乏的地區(qū)無(wú)疑是種浪費(fèi)，且增大了建設(shè)成本。一般確定間距的原則為冬至日（）當(dāng)天的上午九點(diǎn)到下午三點(diǎn)，方陣不應(yīng)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(xiàn)圖。在傾角確定的情況下，設(shè)定方陣高度，通過(guò)對(duì)間距的調(diào)整，可以觀察方陣的陰影曲線(xiàn)圖。在陰影曲線(xiàn)圖中，黃色部分為太陽(yáng)全年的路徑圖；第一條虛線(xiàn)為陰影臨界角：當(dāng)間距確定時(shí)，如果太陽(yáng)高度角低于此值，則會(huì)發(fā)生陰影；后面兩條虛線(xiàn)分別表示陰影占20%、40%時(shí)候的臨界角；落在黑色虛線(xiàn)以?xún)?nèi)的黃色部分，即代表發(fā)生陰影的時(shí)間段及高度角。通過(guò)調(diào)整間距，使冬至日（）上午九點(diǎn)下午三點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)不產(chǎn)生陰影，第一條虛線(xiàn)落在紅點(diǎn)處，此時(shí)的間距就是最佳間距。 方陣模型 陰影曲線(xiàn)圖 太陽(yáng)能方陣的串并聯(lián)組合設(shè)計(jì) 太陽(yáng)能電池方陣中的電池組件通過(guò)串并聯(lián)或混合聯(lián)等方式組合成為一個(gè)單元。在所有電池組件的性能等參數(shù)相同的前提下，多個(gè)電池組件通過(guò)串、并聯(lián)混合的形式連接時(shí)，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(lái)達(dá)到逆變器等設(shè)備對(duì)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(shí)現(xiàn)的，這會(huì)導(dǎo)致每個(gè)單元的工作電流受到其中電流最小的組件的限制；每個(gè)單元的輸出電壓會(huì)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(huì)導(dǎo)致連接損失，即方陣的總效率不可能達(dá)到所有組件的效率之和，往往要略低一點(diǎn)。針對(duì)這一情況，應(yīng)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(diǎn)(MPP)電壓范圍、極端溫度下的開(kāi)路電壓Voc、短路電流Isc要分別不超過(guò)逆變器的MPP電壓范圍、最大輸入電壓、最大輸入電流。具體計(jì)算過(guò)程在下一章中分析。3 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容為：通過(guò)PVSYST來(lái)初步設(shè)計(jì)100kWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，借助光伏設(shè)計(jì)軟件PVSYST，它的快速計(jì)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(yáng)運(yùn)行軌跡，發(fā)現(xiàn)方陣電池面上出現(xiàn)陰影的時(shí)間，能幫組我們找出最合理的方陣前后間距；計(jì)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(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，并計(jì)算出該系統(tǒng)的發(fā)電量以及綜合效率PR值。最后補(bǔ)充不同環(huán)境下的系統(tǒng)發(fā)電情況，通過(guò)對(duì)比的方式，了解各種系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。 概況地點(diǎn)：上海市；地理坐標(biāo)： 176。、176。；氣候：屬北亞熱帶季風(fēng)性氣候，日照充分，雨量充沛；春秋較短，冬夏較長(zhǎng)。℃、℃。利用軟件PVSYST導(dǎo)入天氣狀況,。方案設(shè)計(jì)：建設(shè)100kW太陽(yáng)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(shè)計(jì) 太陽(yáng)能電池組件安裝的傾角設(shè)計(jì)該并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)以?xún)A斜面上接收到的太陽(yáng)年輻照量最大的角度作為最佳傾角。通過(guò)PVSYST的計(jì)算，列出斜面太陽(yáng)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(yáng)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(jì)算出的最佳傾角時(shí)組件的太陽(yáng)輻照值與發(fā)電量。、 最佳傾角時(shí)組件的太陽(yáng)輻照值示意圖 最佳傾角時(shí)組件的發(fā)電量示意圖 太陽(yáng)能方陣的串并聯(lián)組合設(shè)計(jì)（1）從PVSYST中選擇太陽(yáng)能電池組件和逆變器。、 逆變器參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)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(hào)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(kāi)路電壓（Voc）短路電路（Isc）組件效率%功率偏差（正）+5%標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC）：太陽(yáng)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）