【文章內(nèi)容簡介】 鋼球小區(qū)所在地區(qū)示意圖第4章 設(shè)計(jì)方案及各電氣設(shè)備的設(shè)計(jì) 相關(guān)參數(shù)總述本設(shè)計(jì)需要解決此小區(qū)兩個(gè)用戶的持續(xù)供電問題。具體參數(shù)如下表： 用戶負(fù)載參數(shù)匯總表用電器額定功率（W)數(shù)量時(shí)長用電量（Kwh）用戶A照明401052用戶G風(fēng)扇4465地點(diǎn)：重慶市九龍坡區(qū)二郎鋼球廠二郎路161號經(jīng)緯度： 系統(tǒng)直流電壓U：48V峰值日照時(shí)數(shù)：連續(xù)陰雨天數(shù)：8天控制器效率：80%負(fù)載日耗電量：+2=（ kW/h） 太陽能電池組件設(shè)計(jì)太陽能光伏光電轉(zhuǎn)換模塊的最小單位是一個(gè)太陽能電池單體之間的結(jié)構(gòu)大小約5 ~ 100cm178。 V工作,一般工作電流之間的25 ~ 25cm178。,因?yàn)殡姵貑误w弱,不能單獨(dú)使用光伏(pv)電源。必須通過研究串并聯(lián)和封裝太陽能電池單體組成的太陽能電池組件,可以使用光伏電源為最小單位。太陽能電池組件通過一系列的串聯(lián)和并聯(lián)組合,可以形成固定安裝的太陽能電池方陣。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率所需的電力負(fù)荷通常幾百幾千瓦,大,只有通過這可以滿足。電池組件根據(jù)他們不同類型可分為晶體硅組件,非晶硅薄膜電池組件和砷化鎵電池組件。晶體硅是分為兩種類型,即單晶硅和多晶硅。常用的太陽能電池主要是晶體硅太陽能電池。晶體硅太陽能電池是由晶體硅晶圓,內(nèi)襯金屬表面網(wǎng)格線,表面金屬層。一層電阻啟動薄膜太陽能電池,并能減少太陽能的反射損失。之間的負(fù)載連接太陽能電池表面的兩個(gè),將會有電流流過負(fù)載。太陽能電池發(fā)電,太陽能電池吸收一個(gè)光子被創(chuàng)建時(shí),電流就越大。單晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高,穩(wěn)定性好,但成本較高。非晶硅太陽能電池生產(chǎn)效率高,成本較低,但顯然,光電轉(zhuǎn)換效率相對較低,與單晶硅電池多晶硅相比,成本低,轉(zhuǎn)換效率比非晶硅薄膜電池有點(diǎn)高。實(shí)驗(yàn)室高的光電轉(zhuǎn)換效率約為17%,工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的光電轉(zhuǎn)化率為10%[18]。本設(shè)計(jì)綜合各種條件選擇多晶硅薄膜電池。在設(shè)計(jì)和計(jì)算太陽電池組件方陣時(shí)，本設(shè)計(jì)根據(jù)所選地區(qū)的地理和氣象數(shù)據(jù)以及負(fù)載參數(shù)，首先選擇大小符合要求的電池組件,峰值功率、峰值,根據(jù)電流和功率數(shù)據(jù)等根據(jù)具體要求確定。再在之后的計(jì)算中確定該電池組件的串、并聯(lián)數(shù)量以及方陣的總功率大小。具體公式為：太陽能組件發(fā)電電流= ==系統(tǒng)的總功率P=48=本設(shè)計(jì)所選用電池組件的峰值功率為220W。需要電池總數(shù)=。電池組件的串聯(lián)數(shù)==48/=取串聯(lián)數(shù)為3塊并聯(lián)數(shù)為=18/3=6即選用18塊太陽能電池板，采用3塊串聯(lián)，并聯(lián)6串的方式組成電池方陣此方陣的總功率=18220=3960W 太陽能電池組件詳細(xì)參數(shù)表電池組件規(guī)格220W電池片尺寸（mm)156156峰值功率（W)220峰值電壓（V）峰值電流（A)開路電壓（V)短路電流（A)重量（Kg）組件尺寸(mm)長1670固定孔距（mm)A1400寬990B950厚45/50C700固定孔直徑（mm)9電池片排列610數(shù)量（個(gè)）6（一）光伏方陣方位角的設(shè)計(jì)。通常情況下，方陣垂直面與正南的夾角為0176。時(shí)，這時(shí)候光伏方陣才可以獲取年平均最大輻射量，才可以獲得年平均最大發(fā)電量。在北半球，偏離正南30176。度發(fā)電當(dāng)成方陣的發(fā)電總量將減少約15％。偏離正南60176。方陣的發(fā)電量將減少大概25％,因此光伏方陣的設(shè)計(jì)對整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量有很大的影響[22]。結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，本設(shè)計(jì)方位角選擇正南方向。（二）太陽電池傾角的設(shè)計(jì)。電池傾角主要決定的光伏發(fā)電系統(tǒng),不同需求的不同類型的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和安裝角的選擇是不一樣的[19]。相同的地理位置,一年冬天白天日照時(shí)間較短,太陽角不高,太陽輻射能量很小,夏天白天日照時(shí)間相對較長,太陽角度較高,一個(gè)相當(dāng)大的太陽能輻射。在中國大部分地區(qū)通常添加7176。緯度,可以用來設(shè)計(jì)和選擇太陽能電池角。根據(jù)全年用電總量的要求,可按表方式選擇組件的角度。 傾斜角選擇參數(shù)表光伏發(fā)電安裝地所處緯度光伏組件水平傾角選擇緯度在0176?！?5176。之間傾角等于緯度大小緯度在26176?！?0176。之間傾角等于緯度加7176。緯度在41176?！?5176。之間傾角等于緯度加11176。緯度＞55176。傾角等于緯度加17176。，.光伏陣列安裝可以分為電流跟蹤支架和固定支架兩種。跟蹤支架分為單軸跟蹤、雙軸跟蹤和斜跟蹤形式。角必須面對太陽方位。與固定支架安裝相比,這種安裝方法可使發(fā)電效率約20～60%。安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)不同的地方,可以分為桿安裝方式,安裝地面安裝,屋頂,墻等四種方式[20]。桿柱安裝是指桿柱安裝是在金屬、混凝土、木制的桿、柱子、塔上等上面安裝太樣能光伏發(fā)電系統(tǒng)。地面安裝傾斜支架安裝在地面,然后光伏組件裝配固定在支架上。屋頂安裝可分為支持安裝和電池組件直接與屋頂形式整體安裝兩類,前者是將電池通過支架固定在屋頂上,這也被稱為光伏方陣和屋頂?shù)募砂惭b[21]。墻上安裝也可以分為兩種:墻上的特殊組件電池組件固定方陣的方法稱為支持安裝,即太陽能電池組件方陣插件或連接在墻上的建筑外圍。另一種是將光伏采光陣列作為墻壁材料合二為一，直接應(yīng)用到建筑物墻壁上。本設(shè)計(jì)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w地理情況決定選擇通過支架在屋頂固定安裝。一般情況下，計(jì)算出的太陽能電池發(fā)電量，是在太陽能電池方陣面安全沒有陰影的前提下得到的。因此當(dāng)太陽能電池不能被日光直射到時(shí)，只有散射光用來發(fā)電，發(fā)電效率會比無遮擋物時(shí)減少約10%～20%。在選擇安裝太陽能電池方陣時(shí)應(yīng)注意避免建筑物或者山體的遮擋。如果實(shí)在無法避開，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整其方位角或者從太陽能電池的接線方法上進(jìn)行解決，使陰影對發(fā)電量的影響降低到最低。另外，如果太陽能電池方陣時(shí)前后放置的，后面的太陽能電池方陣與前面的太陽能電池方陣之間距離較小時(shí)，前邊太陽能電池方陣的陰影會對后邊的太陽能電池方陣的發(fā)電量產(chǎn)生影響。當(dāng)緯度較高時(shí)，太陽能電池方陣之間的距離也應(yīng)加大。通常在排布太陽能電池方陣時(shí)，應(yīng)分別選取每一個(gè)太陽能電池方陣的構(gòu)造尺寸，將其高度調(diào)整到合適值，從而利用其高度差使太陽能電池方陣之間的距離調(diào)整到最小。具體的太陽能電池方陣設(shè)計(jì)，在合理確定方位角和傾斜角的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行全面考慮，才能使太陽能電池方陣達(dá)到最佳狀態(tài)。光伏方陣前后間距或與前方遮擋物之間的間距的設(shè)計(jì)與光伏系統(tǒng)所在緯度、前排方陣或遮擋物高度有關(guān)。設(shè)D：前后間距；Φ：光伏發(fā)電系統(tǒng)所處緯度；H：后排光伏組件至前排遮擋物垂直高度；D=〔arcsin(—)〕本設(shè)計(jì)中：鋼球小區(qū)地處北緯Φ=176。則D=〔arcsin(176?！?76。)〕=〔arcsin(—)〕=〔arcsin(—)=〔〕=176。== 蓄電池選型蓄電池是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)重要組件的組件。電池的主要任務(wù)在雨天,太陽輻射等不足,可以有效地保證系統(tǒng)負(fù)載的正常秩序和可靠的電力。電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池類[23]。電池可以使用多次和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng),具有電壓穩(wěn)定、移動方便等優(yōu)點(diǎn)。鉛酸蓄電池電壓是穩(wěn)定的,并且可以小電流放和大電流放電,工作溫度范圍相對較大,在 40到65℃可穩(wěn)定工作。加上鉛酸電池技術(shù)成熟,成本相對較低,具有良好的跟隨負(fù)載輸出的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)選擇鉛酸電池來完成完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)鉛酸電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,當(dāng)需要將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。電池的負(fù)極材料主要是鉛、鉛陽極主要,主要是稀硫酸電解液,所以稱為鉛酸電池。鉛酸電池不同的產(chǎn)品根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為開放式,閥門密封免維護(hù)類型和幾類,如類型控制閥門密封膠體,再通過使用環(huán)境的不同可以分為兩種類型的移動和固定。鉛酸電池主要由正極板和負(fù)極板、電解液、分離器、電池外殼,電池蓋,過橋,安全閥和接線端子等,可以組裝成電池2 v 、6 v、12 v。電池2 v是歸類為一個(gè)單位。電池選型設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)的電池容量，之后再完成電池的串并聯(lián)組合設(shè)計(jì)。蓄電池容量=負(fù)載日平均用電量（Ah）連續(xù)陰雨天數(shù)放電率修正系數(shù)/最大放電深度溫度修正系數(shù)=10008(48)=可以選用GFM500免維護(hù)鉛酸電池，其標(biāo)準(zhǔn)電壓為2V，標(biāo)稱容量為500Ah。蓄電池串聯(lián)數(shù)=系統(tǒng)工