【毕业设计】10kw小型光伏发电系统设计

它主要由太阳能电池方阵和逆变器两部分组成。

如下图所示白天有日照时，太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上，或将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电。

图并网发电原理图带有蓄电池的发电系统原理及组成太阳能电池发电系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。

它由太阳能电池方阵控制器蓄电池组直流交流逆变器等部分组成，其系统组成如图所示。

控制器蓄电池组直流交流逆变器交流负载直流负载太阳能电池方阵太阳能电池组件个太阳能电池只能产生大约伏的电压，远低于实际使用所需电压。

为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池连接成组件。

太阳能电池组件包含定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。

如个组件上，太阳能电池的数量是片，这意味着个太阳能组件大约能产生伏的电压。

通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有定的防腐防风防雹防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。

当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。

太阳能电池的可靠性在很大程度上取决于其防腐防风防雹防雨等的能力。

其潜在的质量问题是边沿的密封以及组件背面的接线盒。

这种组件的前面是玻璃板，背面是层合金薄片。

合金薄片的主要功能是防潮防污。

太阳能电池也是被镶嵌在层聚合物中。

在这种太阳能电池组件中，电池与接线盒之间可直接用导线连接组件的电气特性主要是指电流电压输出特性，也称为ⅤⅠ特性曲线，如图所示。

ⅤⅠ特性曲线可根据图所示的电路装置进行测量。

ⅤⅠ特性曲线显示了通过太阳能电池组件传送的电流与电压在特定的太阳辐照度下的关系。

如果太阳能电池组件电路短路即，此时的电流称为短路电流如果电路开路即，此时的电压称为开路电压。

太阳能电池组件的输出功率等于流经该组件的电流与电压的乘积，即。

电流短路电流最大工作电流电压开路电压最大工作电压图太阳能电池的电流电压特性曲线Ⅰ当太阳能电池组件的电压上升时，例如通过增加负载的电阻值或组件的电压从零短路条件下开始增加时，组件的输出功率亦从开始增加当电压达到定值时，功率可达到最大，这时当阻值继续增加时，功率将跃过最大点，并逐渐减少至零，即电压达到开路电压。

太阳能电池的内阻呈现出强烈的非线性。

在组件的输出功率达到最大点，称为最大功率点该点所对应的电压，称为最大功率点电压又称为最大工作电压该点所对应的电流，称为最大功率点电流又称为最大工作电流该点的功率，称为最大功率。

随着太阳能电池温度的增加，开路电压减少，大约每升高每片电池的电压减少，相当于在最大功率点的典型温度系数为。

也就是说，如果太阳能电池温度每升高，则最大功率减少。

所以，太阳直射的夏天，尽管太阳辐射量比较大，如果通风不好，导致太阳电池温升过高，也可能不会输出很大功率。

由于太阳能电池组件的输出功率取决于太阳辐照度太阳能光谱的分布和太阳能电池的温度，因此太阳能电池组件的测量在标准条件下进行，测量条件被欧洲委员会定义为号标准，其条件是光谱辐照度大气质量系数太阳电池温度在该条件下，太阳能电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率，表示为。

在很多情况下，组件的峰值功率通常用太阳模拟仪测定并和国际认证机构的标准化的太阳能电池进行比较。

通过户外测量太阳能电池组件的峰值功率是很困难的，因为太阳能电池组件所接受到的太阳光的实际光谱取决于大气条件及太阳的位置此外，在测量的过程中，太阳能电池的温度也是不断变化的。

在户外测量的误差很容易达到或更大。

如果太阳电池组件被其它物体如鸟粪树荫等长时间遮挡时，被遮挡的太阳能电池组件此时将会严重发热，这就是热斑效应。

这种效应对太阳能电池会造成很严重地破坏作用。

有光照的电池所产生的部分能量或所有的能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。

为了防止太阳能电池由于热班效应而被破坏，需要在太阳能电池组件的正负极间并联个旁通二极管，以避免光照组件所产生的能量被遮蔽的组件所消耗。

充放电控制器连接盒是个很重要的元件它保护电池与外界的交界面及各组自立运行或者并网运行时有相同容量的功率。

由显示单元，可显示输出功率累计电量运行状态及异常等内容。

带有通信功能，使用标准计量软件，可由机计量其电流电压等值。

可全自动运行。

主要技术参数为额定容量直流额定电压，直流额定电流直流电压输入范围交流输出功率因数，频率，三相输出电流失真度，各次逆变器效率。

配电室设计由于并网发电系统没有蓄电池及太阳能充放电控制器及交直流配电系统，因此，如果条件允许的话可以将并网发电系统逆变器放在并网点的低压配电室内，否则只要单独建座平米的低压配电室就可以了。

并网发电系统的防雷为了保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行，要对这套系统采取防雷措施。

主要有以下几个方面地线是避雷防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择光电厂附近土层较厚潮湿的地点，挖米深地线坑，采用扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用铜芯电缆，接地电阻应小于欧姆。

在配电室附近建避雷针，高米，并单独做地线，方法同上。

太阳电池方阵电缆进入配电室的电压为，采用管地埋，加防雷器保护。

此外电池板方阵的支架应保证良好的接地。

并网逆变器交流输出线采用防雷箱级保护并网逆变器内有交流输出防雷器。

系统建设及施工项目的施工包括配电室及太阳电池支架的基础制作配电室，太阳电池支架制作安装太阳能电池方阵的安装电气设备的安装调试系统的并网运行调试。

施工顺序基础及配电室土建施工太阳电池支架制作安装太阳电池方阵安装调试电气仪表设备安装调试并网运行调试试运行竣工验收。

施工准备技术准备技术准备是决定施工质量的关键因素，它主要进行以下几方面的工作先对实地进行勘测和调查，获得当地有关数据并对资料进行分析汇总，做出切合实际的工程设计。

准备好施工中所需规范，作业指导书，施工图册有关资料及施工所需各种记录表格。

组织施工队熟悉图纸和规范，做好图纸初审记录。

技术人员对图纸进行会审，并将会审中问题做好记录。

会同建设单位和设计部门对图纸进行技术交底，将发现的问题提交设计部门和建设方，并由设计部门和建设方做出解决方案书面并做好记录。

确定和编制切实可行的施工方案和技术措施，编制施工进度表。

现场准备物资的存放准备座临时仓库主要贮存并网发电系统的逆变器太阳电池太阳电池支架线缆及其它辅助性的材料。

物资准备施工前对太阳能电池组件方阵支架并网逆变器等设备进行检查验收，准备好安装设施及使用的各种施工所需主要原材料和其他辅助性的材料。

设备安装部分太阳电池组件安装和检验预埋太阳电池阵列架基柱，检查其横列水平度，符合标准再进行铁架组装。

检测单块电池板电流电压，合格后进行太阳电池组件的安装。

最后检查接地线铁架紧固件是否紧固，太阳电池组件的接插头是否接触可靠，接线盒接插头须进行防水处理。

检测太阳电池组件阵列的空载电压是否正常，此项工作应由组件提供商技术人员完成。

总体控制部分安装参照产品说明书的要求，对并网逆变器太阳电池组件交流电网的低压配电室按相应顺序连接，观察并网逆变器的各项运行参数，并做好相应记录，将实际运行参数和标称参数做比较，分析其差距，为以后的调试做准备检查和调试根据现场考察的要求，检查施工方案是否合理，能否全面满足要求。

根据设计要求供货清单，检查配套元件器材仪表和设备是否按照要求配齐，供货质量是否符合要求。

对些工程所需的关键设备和材料，可视具体情况按照相关技术规范和标准在设备和材料制造厂或交货地点进行抽样检查。

现场检查验收检查太阳电池组件方阵水泥基础配电室施工质量是否符合要求，并做记录。

此项工作应由组件提供商技术人员完成。

调试是按设备规格对已完成安装的设备在各种工作模式下进行试验和参数调节。

系统调试按设备技术手册中的规定和相关安全规范进行，完成后须达到或超过设备规格所包含的性能指标。

如在调试中发现实际性能和手册中的参数不符，设备供应商须采取措施进行纠正，达标后才具备验收条件并网电站建设流程图现场勘查工程规划定位放线场地平整太阳电池基础电站配电室建设支架太阳电池安装电站围栏建设电缆连接敷设设备安装定位图并网电站建设流程图并网发电系统配置表序号名称规格单位数量备注太阳能电池组件块支架线缆套逆变器台并网型相线接线箱台避雷器及接地设备套避雷针高米配电室平方米太阳能光伏电站系统概算名称规格数量单价总金额备注太阳能光伏组件单晶硅晨煜公司制造太阳能专用逆变器接电箱并网发电系统光电场配套图纸说明光电场详细设计方案将在实地考察后具体设计。

配套图纸整体方阵正视图单体侧视图方阵正视图方阵侧视图。

河北农业大学太阳能并网发电系统设计注释图代表电池板图代表水泥堆图图制图邢晓波比例审核日期整体方阵正视图序号河北农业大学太阳能并网发电系统设计制图邢晓波比例审核日期序号单体侧视图注释电池板与支撑钢用的螺丝，角钢之间的连接用的螺丝，角钢与槽钢之间用的螺丝。

槽钢与底座用的锚栓。

后底座连接角钢后支撑角钢太阳能电池板底座槽钢底座地基图前支撑角钢支撑角钢河北农业大学太阳能并网发电系统设计制图邢晓波比例审核日期序号图图安装说明每块为组，将电池板固定在槽钢上，然后将槽钢镶嵌在水泥面与水平面成角上。

每组是个方阵共个方阵。

注释图代表电池板图代表号槽钢焊接框方阵正视图水泥面南水平面河北农业大学太阳能并网发电系统设计制图邢晓波比例审核日期序号方阵侧视图四经济和社会效益太阳能光伏发电是的系统它是由采集太阳光，转化为电能，通过控制和逆变设备，把直流电转换成为目前家庭用的的交流电，采用控阀式免维护密封太阳能专用蓄电池作为储能装置，能有效地为用户在任意时间提供电力。

这种的光伏电站目前主要应用于与国家电网离得比较远的别墅，边远山区，城市郊区，农村，边防等。

系统优点结构简单，体积小且轻，使用方便，免维护易安装，易运输，建设周期短，次性投资，长期受益，无辐射，无污染，节能环保。

清洁能源，安全，无噪声，零排放可靠性高，寿命长，可长年太阳能几乎无处不有，所以光伏发电应用范围广转换效率高。

节能减排般发电量的计算都是平均值，也就是说在太阳能系统计算中，每天都是晴天。

这样的话，实际每天有个小时的光照，但是计算中有效光照可能只有个小时地区不同，此数值不同