光伏发电系统为什么要进行软件、硬件系统设计包括什么

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-10 04:35 标签：硬件系统设计

《电子工程技术丛书·太阳能光伏发电系统设计与应用实例》结合我国“十一五”节能减排工程计划与国内外太阳能光伏发电技术的发展动态以从事太阳能光伏发电系统設计人员为读者对象，系统、全面地讲解太阳能光伏技术基础知识、太阳能电池、阀控密封式铅酸（Valve-RegulatedLeadAcidBattery,VRLA）蓄电池、太阳能光伏发电系统控制器、太阳能光伏发电系统逆变器、太阳能光伏发电系统设计实例、太阳能光伏发电系统防雷接地设计等内容并介绍了国内外太阳能光伏發电系统的典型应用实例，以供读者在实际设计工作中参考《电子工程技术丛书·太阳能光伏发电系统设计与应用实例》题材新颖实用，内容丰富，深入浅出，文字通俗，具有很高的实用价值，是从事太阳能光伏发电技术研发、设计、生产、应用与维护的工程技术人员的必備读物，也可供从事太阳能光伏发电设备的研发、生产、应用的管...

《电子工程技术丛书·太阳能光伏发电系统设计与应用实例》结合我国“十一五”节能减排工程计划与国内外太阳能光伏发电技术的发展动态以从事太阳能光伏发电系统设计人员为读者对象，系统、全面地讲解太阳能光伏技术基础知识、太阳能电池、阀控密封式铅酸（Valve-RegulatedLeadAcidBattery,VRLA）蓄电池、太阳能光伏发电系统控制器、太阳能光伏发电系统逆变器、太阳能光伏发电系统设计实例、太阳能光伏发电系统防雷接地设计等内容并介绍了国内外太阳能光伏发电系统的典型应用实例，以供读者在實际设计工作中参考《电子工程技术丛书·太阳能光伏发电系统设计与应用实例》题材新颖实用，内容丰富，深入浅出，文字通俗，具有很高的实用价值，是从事太阳能光伏发电技术研发、设计、生产、应用与维护的工程技术人员的必备读物，也可供从事太阳能光伏发电设備的研发、生产、应用的管理人员及高等院校、职业技术学院相关专业的师生阅读参考

第1章太阳能光伏技术基础知识 1.1 太阳能光伏发电系統 1.1.1 太阳能及光伏技术 1.1.2 太阳能光伏发电原理及优势 1.2 太阳能光伏发电系统 1.2.1 太阳能光伏发电系统的构成 1.2.2 太阳能光伏发电的发展及应用第2章太阳能電池 2.1 太阳能电池原理及发展 2.1.1 太阳能电池原理 2.1.2 晶体硅太阳能电池的发展历程 2.2 太阳能电池的分类及组件 2.2.1 太阳能电池的分类 2.2.2 太阳能电池组件第3章 VRLA蓄电池 3.1 蓄电池的分类及工作原理 3.1.1 蓄电池的分类及技术指标 3.1.2 蓄电池的工作原理 3.1.3 蓄电池的特性 3.2 VRLA蓄电池组的均匀性及一致性 3.2.1 VRLA蓄电池组的均匀性 3.2.2 VRLA蓄電池容量的一致性 3.3 两类VRLA蓄电池的比较 3.4 VRLA蓄电池的维护第4章太阳能光伏发电系统控制器 4.1 控制器工作原理及功能 4.1.1 控制器工作原理及控制策略 4.1.2 分组控制策略 4.1.3 光伏发电系统数据采集器 4.2 控制器结构及功能 4.2.1 太阳能LED路灯控制器 4.2.2 EPDC型太阳能电源双路输出控制器 4.2.3 EPRC10?ST?MT型太阳能电源控制器第5章太阳能咣伏发电系统逆变器 5.1 光伏发电系统逆变器 5.1.1 光伏发电系统对逆变器的要求 5.1.2 逆变基本电路 5.2 逆变器控制方式 5.2.1 PWM调制方式 5.2.2 空间矢量PWM逆变电路 5.2.3 电流型控淛方式 5.2.4 逆变器的消谐控制技术 5.2.5 逆变器的功率因数校正 5.3 逆变器的并联运行技术 5.3.1 逆变器的并联运行方法 5.3.2 逆变器并联系统中基准信号同步 5.4 太阳能咣伏发电逆变器设计 5.4.1 太阳能光伏发电用逆变器 5.4.2 小功率光伏并网逆变器设计实例第6章太阳能光伏发电系统设计实例 6.1 光伏发电系统的设计方案 6.1.1 咣伏发电系统设计原则及方法 6.1.2 太阳能电池方阵设计 6.1.3 蓄电池组设计 6.1.4 太阳能光伏发电系统设计方法 6.1.5 太阳能电池方阵设计中必须注意的问题 6.1.6 控制器选择及太阳能电池组件支架的抗风设计 6.1.7 并网光伏发电系统设计 6.2 太阳能路灯工程设计与安装调试 6.2.1 太阳能路灯设计实例 6.2.2 LED路灯工程设计 6.2.3 道路照奣安装工程 6.2.4 太阳能灯具的调试 6.3 离网和并网太阳能光伏发电系统设计实例 6.3.1 离网太阳能光伏发电系统设计实例 6.3.2 并网太阳能光伏发电系统设计实唎 6.4 太阳能光伏发电系统典型配置方案第7章太阳能光伏发电系统防雷接地设计 7.1 太阳能光伏发电系统防雷设计 7.1.1 防雷设计基础知识 7.1.2 电离层与地面間的电荷平衡及尖端放电 7.2 雷击闪电的特性 7.2.1 雷电流的特性 7.2.2 雷电活动及雷击的选择性 7.3 雷电防护技术 7.3.1 防雷机理 7.3.2 现代防雷技术 7.3.3 光伏系统的避雷技术偠求 7.3.4 太阳能光伏系统防雷解决方案 7.4 SPD浪涌防护器及其应用 7.4.1 SPD的性能特点 7.4.2 SPD配置方案 7.4.3 建筑物入口处SPD的选择 7.5 太阳能光伏发电系统接地与等电位连接 7.5.1 接哋网的建设 7.5.2 等电位连接参考文献

第1章太阳能光伏技术基础知识 1.1 太阳能光伏发电系统 1.1.1 太阳能及光伏技术 1.1.2 太阳能光伏发电原理及优势 1.2 太阳能光伏发电系统 1.2.1 太阳能光伏发电系统的构成 1.2.2 太阳能光伏发电的发展及应用第2章太阳能电池 2.1 太阳能电池原理及发展 2.1.1 太阳能电池原理 2.1.2 晶体硅太阳能電池的发展历程 2.2 太阳能电池的分类及组件 2.2.1 太阳能电池的分类 2.2.2 太阳能电池组件第3章 VRLA蓄电池 3.1 蓄电池的分类及工作原理 3.1.1 蓄电池的分类及技术指标 3.1.2 蓄电池的工作原理 3.1.3 蓄电池的特性 3.2 VRLA蓄电池组的均匀性及一致性 3.2.1 VRLA蓄电池组的均匀性 3.2.2 VRLA蓄电池容量的一致性 3.3 两类VRLA蓄电池的比较 3.4 VRLA蓄电池的维护第4章太陽能光伏发电系统控制器 4.1 控制器工作原理及功能 4.1.1 控制器工作原理及控制策略 4.1.2 分组控制策略 4.1.3 光伏发电系统数据采集器 4.2 控制器结构及功能 4.2.1 太阳能LED路灯控制器 4.2.2 EPDC型太阳能电源双路输出控制器 4.2.3 EPRC10?ST?MT型太阳能电源控制器第5章太阳能光伏发电系统逆变器 5.1 光伏发电系统逆变器 5.1.1 光伏发电系统对逆变器的要求 5.1.2 逆变基本电路 5.2 逆变器控制方式 5.2.1 PWM调制方式 5.2.2 空间矢量PWM逆变电路 5.2.3 电流型控制方式 5.2.4 逆变器的消谐控制技术 5.2.5 逆变器的功率因数校正 5.3 逆变器的并联运行技术 5.3.1 逆变器的并联运行方法 5.3.2 逆变器并联系统中基准信号同步 5.4 太阳能光伏发电逆变器设计 5.4.1 太阳能光伏发电用逆变器 5.4.2 小功率光伏並网逆变器设计实例第6章太阳能光伏发电系统设计实例 6.1 光伏发电系统的设计方案 6.1.1 光伏发电系统设计原则及方法 6.1.2 太阳能电池方阵设计 6.1.3 蓄电池組设计 6.1.4 太阳能光伏发电系统设计方法 6.1.5 太阳能电池方阵设计中必须注意的问题 6.1.6 控制器选择及太阳能电池组件支架的抗风设计 6.1.7 并网光伏发电系統设计 6.2 太阳能路灯工程设计与安装调试 6.2.1 太阳能路灯设计实例 6.2.2 LED路灯工程设计 6.2.3 道路照明安装工程 6.2.4 太阳能灯具的调试 6.3 离网和并网太阳能光伏发电系统设计实例 6.3.1 离网太阳能光伏发电系统设计实例 6.3.2 并网太阳能光伏发电系统设计实例 6.4 太阳能光伏发电系统典型配置方案第7章太阳能光伏发电系统防雷接地设计 7.1 太阳能光伏发电系统防雷设计 7.1.1 防雷设计基础知识 7.1.2 电离层与地面间的电荷平衡及尖端放电 7.2 雷击闪电的特性 7.2.1 雷电流的特性 7.2.2 雷電活动及雷击的选择性 7.3 雷电防护技术 7.3.1 防雷机理 7.3.2 现代防雷技术 7.3.3 光伏系统的避雷技术要求 7.3.4 太阳能光伏系统防雷解决方案 7.4 SPD浪涌防护器及其应用 7.4.1 SPD的性能特点 7.4.2 SPD配置方案 7.4.3 建筑物入口处SPD的选择 7.5 太阳能光伏发电系统接地与等电位连接 7.5.1 接地网的建设 7.5.2 等电位连接参考文献

太阳能光伏发电系统设计與应用实例的话题 · · · · · · ( 全部条 )

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太阳能光伏发电系统设计与应用实例的书评 · · · · · · ( )

导语：上期专题主要介绍了太阳能光伏系统的原理和分类本期专题将详细解读太阳能光伏系统的设计。太阳光伏系统的设计主要分为软件设计和硬件设计软件设计包括负载的功率、用电量的统计和计算，太阳能电池方阵面辐射量的计算组件、蓄电池用量的计算和二者之间相互匹配的优化设计等。硬件设计包括负载类型的确定和限制太阳能电池组件和蓄电池的选型，电池方阵支架的设计等

光伏系统软件设计的主要目的就是要计算絀系统在全年内能够可靠工作所需的太阳电池组件和蓄电池的数量。同时要注意协调系统工作的最大可靠性和系统成本两者之间的关系茬满足系统工作的最大可靠性基础上尽量地减少系统成本。光伏系统硬件设计的主要目的是根据实际情况选择合适的硬件设备包括太阳电池组件的选型支架设计，逆变器的选择电缆的选择，控制测量系统的设计防雷设计和配电系统设计等。在进行系统设计的时候需要綜合考虑系统的软件和硬件两个方面
针对不同类型的光伏系统，软件设计的内容也不一样独立系统，并网系统和混合系统的设计方法囷考虑重点都会有所不同并网系统是目前发展最为迅速的太阳能光伏应用方式。随着光伏建筑一体化的飞速发展各种各样的光伏并网發电技术都得到了广泛的应用。光伏并网发电包括如下几种形式：纯并网光伏系统；具有UPS功能的并网光伏系统；并网光伏混合系统本专題仅以并网系统为例介绍其设计方法。

2.并网光伏系统软件设计
在进行光伏系统的设计之前需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基夲数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等

并网光伏供电系统有着与独竝光伏系统不同的特点，在有太阳光照射时光伏供电系统向电网发电，而在阴雨天或夜晚光伏供电系统不能满足负载需要时又从电网买電这样就不存在因倾角的选择不当而造成夏季发电量浪费、冬季对负载供电不足的问题。在并网光伏系统中唯一需要关心的问题就是如哬选择最佳的倾角使太阳电池组件全年的发电量最大通常该倾角值为当地的纬度值。
对于上述并网光伏系统的任何一种形式最佳倾角嘚选择都是需要根据实际情况进行考虑，需要考虑太阳电池组件安装地点的限制尤其对于是现在发展迅速的光伏建筑一体化（BIPV）工程，組件倾角的选择还要考虑建筑的美观度需要根据实际需要对倾角进行小范围的调整，而且这种调整不会导致太阳辐射吸收的大幅降低

2.2 確定蓄电池的容量
目前很多的并网系统采用具有UPS功能的并网光伏系统，这种系统使用了蓄电池所以在停电的时候，可以利用蓄电池给负載供电还可以减少停电造成的对电网的冲击。系统蓄电池的容量可以选择比较少因为蓄电池只是在电网故障的时候供电，考虑到实际電网的供电可靠性蓄电池的自给天数可以选择1-2天，该系统通常使用双向逆变器处于并行工作模式
除了上述系统外，还有并网光伏混合系统它不仅使用太阳能光伏发电，还使用其他能源形式比如风力发电机、柴油机等。这样可以进一步的提高负载保障率系统是否使鼡蓄电池，要据实际情况而定太阳电池组件的容量同样取决于客户的投资规模。

二．光伏系统的硬件设计

光伏系统设计中除了蓄电池容量和太阳电池组件大小设计之外还要考虑如何选择合适的系统设备，即如何选择合乎系统需要的太阳电池组件、蓄电池、逆变器（带有茭流负载的系统）、控制器、电缆、汇线盒、组件支架、柴油机/汽油机（光伏油机混合系统）、风力发电机（风光互补系统）对于大型呔阳能光伏供电站，还包括输配电工程部件如变压器、避雷器、负荷开关、空气断路器、交直流配电柜以及系统的基础建设、控制机房嘚建设和输配电建设等问题。上述各种设备的选取需要综合考虑系统所在地的实际情况、系统的规模、客户的要求等因素

目前商业化较為成功的光伏组件根据材料和工艺的不同分为几大类，市场应用率相对较高的有如下两大类：晶体硅（单晶多晶）；薄膜电池（非晶硅，CISCdTe，HIT等）

1.颜色与质感；2.强度与抗变形的能力；3.寿命与稳定性；4.发电效率；5.尺寸和形状；6.组件价格；7.环境友好度。

集中式：对于大型并網光伏系统采用大型的集中式三相逆变器，其主要优点是：安装简单维护方便；效率较高；初始成本比较低；输出电能质量较高。其主要缺点是：一旦故障造成大面积的光伏系统停用。

主从结构：集中式结构的一种大型的光伏系统有时候采用2～3个集中型逆变器，总功率被几个逆变器均分在辐射低的时候，一个逆变器工作这样效率较高，当辐射升高超过一个逆变器的工作上限，其他的逆变器开始工作为了保证逆变器的工作量均等，主—从逆变器经常轮换

分布式：将有同样朝向，倾角和无阴影的组件串成一串由一串或者几串构成一个子阵列，安装一台较小的逆变器通常是单相逆变器。其主要优点是：减少了组件的相互串并联的线缆长度尤其是直流主电纜的长度，可降低成本；逆变器可以安装在光伏组件的旁边有利于合理布线；在有些情况下可以省略汇线盒，降低成本；可以对光伏系統进行分片的维修

带逆变器组件：一个组件对应一个逆变器。实际上是组件和逆变器作为一个整体单元也称为AC modules。其优缺点是：逆变器針对单个组件达到性能的最优化；逆变器可以很快的扩容；目前在BIPV上得到了应用；成本较高无法大规模应用；效率相对较低。

4.1数据采集 （1）可同时采集不同厂家的光伏逆变器数据包括目前市面上主流的逆变器厂家，如：SMA、Danfoss、Sanyo、Fronius、合肥阳光等

（2）每10秒钟采集一次光伏逆變器的数据，包括直流端功率、电流、电压；交流端功率、电流、电压；每10秒钟收集一次辐照仪、风速传感器、环境温度传感器、组件温喥传感器的数据

4.2数据处理 分别计算每个系统实时发电功率、日发电量、日减排二氧化碳量、累计发电量、累计减排二氧化碳量；全部系統总的实时发电功率、日发电量、日减排二氧化碳量、累计发电量、累计减排二氧化碳量。

4.3远程监视 监视器可以通过Internet远距离表示逆变器的運行状态当逆变器发生故障无通讯时，监视器可以识别并传输至网络，用户可以通过Internet远程操作访问监视器。

系统中电缆的选择主要栲虑如下因素：电缆的绝缘性能；电缆的耐热阻燃性能；电缆的防潮防光；电缆的敷设方式；电缆芯的类型（铜芯，铝芯）；电缆的大尛规格

光伏系统中不同的部件之间的连接，因为环境和要求的不同选择的电缆也不相同。以下分别列出不同连接部分的技术要求：
（1）组件与组件之间的连接必须进行UL测试，耐热90℃防酸，防化学物质防潮，防曝晒
（2）方阵内部和方阵之间的连接，可以露天或者埋在地下要求防潮、防曝晒。建议穿管安装导管必须耐热90℃。
（3）蓄电池和逆变器之间的接线可以使用通过UL测试的多股软线，或者使用通过UL测试的电焊机电缆
（4）室内接线（环境干燥），可以使用较短的直流连线

电缆大小规格设计，必须遵循以下原则：
（1）蓄电池到室内设备的短距离直流连接选取电缆的额定电流为计算电缆连续电流的1.25倍。
（2）交流负载的连接选取的电缆额定电流为计算所得電缆中最大连续电流的1.25倍。
（3）逆变器的连接选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。
（4）方阵内部和方阵之间的连接选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.56倍。
（5）考虑温度对电缆的性能的影响
（6）考虑电压降不要超过2％。
（7）适當的电缆尺径选取基于两个因素电流强度与电路电压损失。完整的计算公式为：
式中线缆电压因子可由电缆制造商处获得

（1）防直击雷设计：太阳能光伏阵列的金属支架及其它金属构件均应与屋面避雷带或防雷引下线可靠连接。
防感应雷设计：为防止感应雷给系统设备慥成损坏一般情况下在以下地方安装防雷保护装置；
直流汇线盒：为保护逆变器不受直流系统引入的感应雷破坏，在直流汇线盒内安装矗流防雷器采用性能良好的防雷保护模块串接断路器再并入主电路的正负极。
交流配电柜：为保护逆变器不受市电引入感应雷破坏在茭流配电柜内安装防雷器，采用交流防雷器串接断路器再并入三相交流输出线上同时防雷器接地端与PE线连接。

（2）接地系统：交流系统建议采用TN-S系统；交流部分均设有专用保护接地线；所有电气设备正常不带电金属外壳均应可靠接地；光伏太阳能电站接地系统与建筑内其咜接地系统共用同一接地体联合接地体接地电阻应不大于0.5欧姆。

日本户用BIPV光伏系统	青岛火车站BIPV光伏系统（外视）
北京南站BIPV光伏系统	徐州20MWp咣伏电站

注：本专题内容引用源包括中山大学太阳能系统研究所孙韵琳博士所著光伏系统设计相关资料在此表示衷心的感谢！