【正文】 系統(tǒng)負荷統(tǒng)計情況 。 n CL?m ax1 ( 25)AAI V KP t?? ?? 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 26 再根據(jù)產(chǎn)品型號及單價等因素，進行經(jīng)濟核算，最后決定蓄電池及光伏方陣容量的最佳組合。 確定太陽能電池組件功率 （ 913） 式中 a 的取值與上式中相同； K—— 為考慮一些未知工作因素而引入的安全系數(shù)，可根據(jù)電壓等級，數(shù)據(jù)準確程度，運行環(huán)境等選取，一般 K 在 — 之間。因此，太陽能電池組件在任何季節(jié)的工作電壓須滿足 f d i AU U U U? ? ? （ 911） 式中 : Uf—— 蓄電池組件浮充電壓； () Ud—— 因阻塞二極管和線路直流損耗引起的壓降； () Ui—— 因溫度升高引起的 壓降。 蓄電池的儲備天數(shù)：蓄電池容量與負載日耗電量相除： i EC DOD??? 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 25 （ 97） 通常取 n = 4～ 11 天即可，如得出的 n 太大，則適當增加所取太陽能電池組件的工作電流，重新進行計算；如 n 過小，則適當減小太陽能電池組件的工作電流，直到 n 處于 4～ 11 d為止。最后求出累積虧欠量∑Δ Ei。如果全年只有一個連續(xù)虧欠期，它就是累積虧欠量之和 。 各月負載耗電量為 LE NL? （ 94） 式中 L 為負載每天耗電量，單位 Ah 各月發(fā)電盈虧量： ALE E E? ? ? （ 95） 若 Δ E 為正，表示該月太陽能電池組件發(fā)電量大于用電量，能給蓄電池組件充電； 若Δ E 為負，表示該月太陽能電池組件發(fā)電量小于耗電量，要用蓄電池組件貯存的電能來補充，蓄電池組件處于虧損狀態(tài)。 方法是先選定一個電流值 IA，按月求出太陽能電池組件的輸出發(fā)電量，對蓄電池組件全年的荷電狀態(tài)進行試驗。 （ 2）最小的峰值時數(shù) Tmin（ h） 根據(jù)月均最小輻射量，可求出最小的峰值時數(shù) Tmin（ h） 算出各月發(fā)電盈虧量 為了滿足負載耗電量的要求方陣輸出的最小電流為： （ 91） 方陣輸出的最大電流為： （ 92） 式中：η 1—— 蓄電池組件充電效率，取 ～ ； η 2—— 太陽能太陽能電池組件表面由于塵污遮蔽或老化引起的修正系數(shù)，通常取 ～ ； η 3—— 太陽能電池組件組合損失和對最大功率點偏離的修正系數(shù)，通常取～ 。 各個月份的 HT 并不相同 ， 所以對應于某個方陣傾角β，有 12 個數(shù)值 ， 其中最小的為取平均值為 HTmin 。由此求出負載每天耗電量 L（ Ah） 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 23 計算方陣面上太陽輻照量 先選擇某個方陣傾角β ， 根據(jù)當?shù)氐臍庀蠹暗乩碣Y料 ， 計算出方陣面上各個月份的太陽輻照 HT(kWh/m2)。 先討論用 于均衡性負載的優(yōu)化設計 優(yōu)化設計步驟 確定每天負載耗電量 : 分別列出各種用電負載的耗電功率并乘以每天平均使用時間 ,累計求和 ,得出負載每天所消耗能量 Q(Wh)。 （ 2）季節(jié)性負載：負載耗電量隨季節(jié)而變化。 （ 4）光伏系統(tǒng)設計的依據(jù)是：按月能量平衡。 （ 2）光伏系統(tǒng)和產(chǎn)品要根據(jù)負載的要求和當?shù)氐臍庀蠹暗乩項l件 ,進行專門的優(yōu)化 設計。 方法： （ 1）優(yōu)化光伏電池入射光照強度 ①追蹤太陽法； ②減少光反射法； ③腐蝕光伏電池表面； ④選擇安裝結(jié)構(gòu)。 （ 2）控制器的最大負載電流 I （ 87） 式中 PL—— 用電設備的總功率； U—— 控制器負載工作電壓（即蓄電池電壓）； K—— 損耗系數(shù)， K 取 。 逆變器的確定 逆變器的功率＝阻性負載功率 (～ )＋感性負載功率 (5～ 7) 方波逆變器和準正弦波逆變器大多用于 1kW 以下的小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)； 1kW 以上的大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)，多數(shù)采用正弦波逆變器。太陽方陣傾斜面上的平均峰值日照時數(shù)（在水平面輻射量） （ 82） 式中 年均太陽總輻 射量 —— 當?shù)?8~10 年氣象數(shù)據(jù)， MJ/m2； Kop—— 斜面輻射最佳輻射系數(shù)； —— 單位換算系數(shù)， 1kW?h=106J 106J＝ 1MJ=1kW?h/。確定的原則是： (1)在條件允許的情況下，盡量提高系統(tǒng)電壓，以減少線路損失； LQdFC KDU? 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 20 (2)直流電壓的選擇要符合我國直流電壓的標準等級，即 12V、 24V、 48V 等；直流電壓 的上限最好不要超過 300V，以便于選擇元器件和充電電源。 蓄電池容量的計算方法一般用下式計算 （ 81） 式中 C—— 蓄電池的容量， Ah ； d—— 最長無日照用電天數(shù) ， d ； F—— 蓄電池放電容量的修訂系數(shù)，通常 F 取 ； QL—— 所有用電設備總用電量， W/h； D—— 蓄電池放電深度，通常 D 取 ； K—— 包括逆變器在內(nèi)的交流回路的損耗率，通常 K 取 ； U—— 系統(tǒng)的直流電壓。如果月平均耗電量變化小于 10%，可看作是平均耗電量都相同的均衡性負載。 （ 3）太陽電池方陣容量計算 （ 4）蓄電池容量計算 （ 5）逆變器容量計算 負載用電量測算 負載用電量的測算是光伏發(fā)電系統(tǒng)設計和造價的關(guān)鍵因素之一。 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 19 第 8 章 光伏系統(tǒng)一般設計 設計步驟 （ 1）地理及氣候信息 包括地理緯度、年平均總輻射量、平均氣溫及極端氣溫等。 （ 3） 電池方陣與控制器或直流接線箱之間的連接電纜，也要求使用通過 UL 測試的多股軟線，截面積規(guī)格根據(jù)方陣輸出最大電流而定。 （ 2） 蓄電池與逆變器之間的連接電纜，要求使用通過 UL 測試的多股軟線，盡量就近連接。依據(jù)組件功率大小的不同，該類連接電纜有截面積為 、 、 等三種規(guī)格。 電纜選型 在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中低壓直流輸送部分使用的電纜，因為使用環(huán)境和技術(shù)要求不同，對不同部件的連接有不同的要求，總體要考慮的因素 有：電纜的絕緣性能、耐熱阻燃性能、搞老化性能及線徑規(guī)格等。這種跟蹤方案跟蹤精度高，工作過程穩(wěn)定，應用于目前許多大型太陽能發(fā)電裝置。在運行當中，以過程控制為主，傳感器瞬時測量作反饋，對程序進行累積誤差修正。在視日運動軌跡跟蹤的基礎上加兩個高精度傳 感器。視日運動軌跡跟蹤在計算太陽角度的過程中會產(chǎn)生誤差，從而影響跟蹤精度，并且跟蹤裝置的機械執(zhí)行機構(gòu)的精密程度也會影響到裝置的跟蹤精度。光電跟蹤靈敏度高，結(jié)構(gòu)設計較為方便；但受天氣的影響很大，如果在稍長時間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，太陽光線往往不能照到硅光電管上，導致跟蹤裝置無法對準太陽，甚至會引起執(zhí)行機構(gòu)的誤動作 。 在雙軸跟蹤中極軸式全跟蹤采用赤道坐標系，高度角 — 方位角式全跟蹤采用地平坐標 目前，國內(nèi)常用的光電跟蹤有重力式、電磁式和電動式，這些光電跟蹤裝置都使用光敏傳感器如硅光電管。如果能夠在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤 太陽就可以獲得最多的太陽能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求而設計的。工作原理基本相似。②焦線南北水平布置 ,東西跟蹤；③焦線東西水平布置 ,南北跟蹤。視日運動軌跡跟蹤系統(tǒng)可分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩種。 跟蹤設計 目前國內(nèi)外跟蹤太陽的主要方法可以分為三種：視日運動軌跡跟蹤、光電跟蹤、視日運動 軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合。 ； β—— 方位角 ， 176。 ； ?—— 當?shù)爻嗑暯?， 176。 圖 71 光伏方陣間距圖 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 17 cosDL?? （ 71） / tanhLH? （ 72） a r c s i n ( s i n s i n c o s c o s c o s )h ? ? ? ? ? ? ? （ 73） a r c s i n ( c o s c o s / c o s h )? ? ? ? （ 74） 式中， D—— 相鄰兩電池方陣間距 ， m； L—— 太陽光在方陣后面的陰影長度 ， m； H—— 電池板垂直高度 ， m； h—— 太陽高度角 ， 176。 ，上午 9:00 的時角 ω＝ 45176。 首先計算冬至日上午 9:00 太陽高度角和太陽方位角。 ) 光伏方陣前后兩排間距或與前方遮擋物之間的間距設計 光伏方陣前后間距或與前方遮擋物之間的間距如果不合理設計，則會影響光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，尤其在冬季。 方位角的計算公式： 方位角＝ [一天中負荷的峰值時刻 (24h)l2]15176。 方陣的方位稍微向西偏 20176。 時，發(fā)電量將減小約 10%～ 15%； 偏正南 60176。 方位角設計 方位角：電池方陣的垂直面與正南方向的夾角，正南為 0，（北半球）偏西為正，偏東為負。 ③ 均衡性負載 要求系統(tǒng)的全年日均發(fā)電量相差不大，即要求光伏方陣傾角調(diào)整至每 天接收到的太陽輻照量相等。這類負載的用電量與太陽輻照量剛好相反，這種光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作條件是最差的一種。對于夏季型負載的離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，要求系統(tǒng)的夏季發(fā)電量較大，即要求光伏方陣傾角調(diào)整至夏季接收到的太陽輻照量最大。而在一般區(qū)域，夏季太陽輻照量較大，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量較大；冬季太陽輻 照量較小，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量也小。 （ 3）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列中最佳傾角的確定 負載根據(jù)工作時間的不同，可以分為夏季型負載和冬季型負載和均衡性負載。 對于要求夏季發(fā)電量較多情況，可以采用所在緯度減 11176。 對于要求冬季發(fā)電量較多情況，可以采用所在緯度加 11176。 （ 2） 在我國大部分地區(qū)通?？梢圆捎盟诰暥燃?7176。 傾角等于緯度加 15176。 15176。 55176。 10176。 40176。 25176。 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 15 第 7 章 方陣傾角方位角間距跟蹤系統(tǒng)設計 傾角設計 光伏組件水平傾角的設計主要取決于光伏發(fā)電 系統(tǒng)所處緯度和對一年四季發(fā)電量分配的要求。 （ 4）條件許可時，防雷接地系統(tǒng)應盡量單獨設置，不與其它接地系統(tǒng)共用。包括光伏電池組件 外框、支架，控制器、逆變器、配電柜外殼，蓄電池支架、金屬穿線管外皮及蓄電池、逆變器的中性點等，要求接地電阻≤ 4Ω 。避雷針 (帶 )、引下線、接地體等，要求接地電阻小于 30Ω考慮單獨設置接地體。一般在光伏發(fā)電系統(tǒng)直流線路部分采用直流電源防雷器，在逆變后的交流線路部分，使用交流電源防雷器。多根引下線的分流作用可降低引下線的引線壓降，減少側(cè)擊的危險，并使引下線泄流產(chǎn)生的磁場強度減小。 （ 3）根據(jù)現(xiàn)場狀況，可采用避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等不同防護措施對直擊雷進行防護，減少雷擊概率。 沈陽能源大廈建筑一體化光伏發(fā)電系