独立光伏电站集中供电及用户光伏系统分散供电的设计安装及维修方案.doc
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1、 独立光伏电站集中供电及用户光伏系统分散供电的设计安装及维修方案 独立光伏电站是独立光伏系统中规模较大的应用。它的主要特点就是集中供电,如在一个十几户的村庄就可建立光伏电站来利用太阳能,当然这是在该村庄地理位置较偏远,无法直接利用电力公司电能的情况下,所能用到的方法。用这种方式供电便于统一管理和维护。而户用系统是采用分散供电的方式提供电能,如果要在该村庄安装户用光伏系统,这样每一户都得需这么一套光伏系统,它比起独立光伏电站来,所需的元器件规格要小,控制器、逆变器和蓄电池及负载都比较小,但是独立光伏电站和户用光伏系统基本结构是完全一致的,我们将它们统称为独立光伏系统,下面我们就介绍这种独立光伏系
2、统的设计,安装和维修。独立光伏系统的设计 如图8.27,所示,系统设计工作从收集太阳能数据和计算负载大小开始,然后确定系统各部分规格,(蓄电池、控制器、逆变器),然后选择适当的导线进行安装,这才是整个的设计过程,当然一个完整的系统设计还应包括操作和维修的计划。操作和维修 计划系统设计系统规格负载计算太阳能数据 图8.27 系统设计框图 在系统设计正式开始之前,设计者应尽量做到:(1)设计尽量简单化,这样可以提高系统的可靠性。(2)了解系统的效率,适当设计系统效率,若不合实际地把效率定在99%以上,其成本是昂贵的。(3)在估算负载时要考虑周到,并要有一定的裕度。(4)反复计算核查当地的天气资源,
3、获得该地区的太阳辐射能资源,对太阳辐射的错误估计将会大大影响系统的作用。(5)在设计系统前了解安装地点,去当地考察一下,这样对设备安置走线,保护和地带特性都有所了解。此外还要做到:仔细安装系统,安全第一,定期维修。 系统设计者知道在设计光伏系统中,每一个决定都将影响到它的成本。如果由于不现实的要求而使系统过大,将使系统首期成本有不必要的增长。若使用不耐用的部分,则维修和替换成本将增加。如果在系统设计过程中选择不正确则很容易使整个系统寿命周期成本翻一番。在设计您的光伏系统时要符合实际、灵活的原则。 对太阳辐照前面已经讲过这里就不再重复了。 任何一个光伏系统设计者的第一项工作是确定系统的负载。这些
4、负载估算是设计及独立光伏系统成本的重要因素之一。一个电器所需的功率可以测量出来或由制造商提供。然后把电器每日,每周,每月所用的时间估算出来。对户用系统(和其它许多系统)负载所用的时间是可以控制的。实际上,每个电器所估算使用时间须再加裕量(如10%等),不过这将增加光伏系统的规格和成本。对于经常使用的物品的替代(或考虑大的或可变负载决定他们是否可省去由其它来源的能量供电),如用荧光灯替代白炽灯,它们在提供同样的光强时荧光灯与白炽灯相比耗电很少。由于使用了逆变器,增加了系统复杂性,在直流变交流过程中产生1015%的损失,这样在估算负载时需考虑这一项。如果使用直流负载如直流节能灯等,就可以避免直流变
5、交流的这部分损失,直流灯和电器通常较贵,但效率高,使用寿命长,而交流电器种类繁多,但效率通常较低。 对独立光做系统的工作电压的选择决定于负载所需的电压和总的电流。 如果系统电压设置成为与最大负载电压相等,则这些负载可直接到系统的输出端。然而,对于限制电流为100A的系统的任何部分,在任何电源电路中电流应在20A以下,使电流低于推荐值就可使用标准的、普通的电气设备和导线。当负载需要交流电源时,直流系统电压应根据逆变器的特性而定。 一些基本的规则有:(1)直流负载电压通常是12V或12V的倍数,如24V、36V,48V等,对直流系统,系统电压应为最大负载所需的电压。大多数直流光伏系统在12V下小于
6、1千瓦。此时最大电流应为1000/12=83。3A。、(2)如果负载需不同的直流电压,选择具有最大电流的电压作为系统电压,对于负载所需电压与系统电压不一致时可用直流直流转换器来提供所需的电压。(3)独立光伏系统的绝大多数交流负载在120V下工作。研究逆变器的有关说明,会得到关于总的或瞬时所需交流功率的说明。选择一个能满足负载和保持直流电流小于100A的逆变器。在忽略功率因子和损耗的情况下,下列等式成立: 交流功率=(交流电压)(交流电流) 直流功率=(直流电压)(直流电流) 例如:如果交流负载是2400瓦,交流电压是120V,则交流电流需20A。(不包括逆变器损耗)直流功率也为2400瓦,如果
7、是12V逆变器则应为200A,这是不可行的。用24V或48V逆变器使电流输入为100A或50A。切记,当电流值升高时,导线和开关的成本亦会升高。 选择逆变器是相当重要的,它影响系统的特性和成本。通常,效率和功率调整能力在较高直流电压下更好,如一个48V的系统通常比一个12V的系统更有效。在确定系统电压时,应从各方面收集关于逆变器,可用性,成本和容量信息等。 另一个需要考虑的因素是当电压增加时,在阵列和存储子系统中基本结构单元也变大了。例如,一个48V系统有4块光伏组件串联而形成了基本的结构单元。给系统增加一点电流意味着要买4块附加的光伏组件。然而高的电压具有只需小的电流就可以达到同样功率的优点
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