六層別墅太陽能供電系統(tǒng)方案設(shè)計一、單晶硅發(fā)電系統(tǒng)安裝位置：深圳市龍崗裝機容量：10kW支架安裝：固定角度輸出形式：微電網(wǎng)，單臺逆變器、逆變器輸出功率可調(diào)負載供電：負載均為交流220V供電。負載進線位置：第六層的監(jiān)控室。光伏發(fā)電系統(tǒng)給整棟樓照明和風機系統(tǒng)供電采用小型微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，要求負載連續(xù)工作不斷電樓頂可供組件使用面積為300平米（25*12）總體方案交流微電網(wǎng)主要有一條交流380V母線，該系統(tǒng)有10kW單晶硅發(fā)電系統(tǒng)、用戶負載、PCS儲能系統(tǒng)和用戶負載組成。交流母線處的單晶硅發(fā)電系統(tǒng)總功率為10kW，由單晶硅太陽能電池板、單晶硅并網(wǎng)逆變器、Modbus-TCP分布式控制器、直流斷路器、防雷器、直流電流表、直流電壓表、交流斷路器、三相電量表、環(huán)境監(jiān)測、太陽能支架等組成。單晶硅太陽能電池板組成的太陽能電池陣列通過防雷器、直流斷路器、直流電流表和電壓表接入到單晶硅并網(wǎng)逆變器的直流輸入端，逆變器的交流輸出端接一塊計量單晶硅發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的三相交流電量表，再經(jīng)過交流接觸器并到交流母線；同時逆變器出來接PCS儲能系統(tǒng)，PCS同樣經(jīng)過三相電量表。交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)采用多代理分層控制模式，中間層的微網(wǎng)中心控制器（MGCC）負責最大化微網(wǎng)價值的實現(xiàn)和優(yōu)化微網(wǎng)操作對微網(wǎng)起到總體控制作用；下層控制器主要包括分布式電源控制器和負荷控制器，負責微網(wǎng)的暫態(tài)功率平衡和切負荷管理。為了三相負載平衡，負載分配如下：^80V母線的U相、V相各接2個電機和7個燈，叩相分配接2個電機和6個燈。二、自然資源深圳是中國南部海濱城市。位于北回歸線之南，東經(jīng)113°46'至114°37'，北緯22°27'至22°52'。深圳地處北回歸線以南，屬亞熱帶海洋性氣候，氣候溫和，雨量充沛，日照時間長。夏無酷暑，時間長達6個月。春秋冬三季氣候溫暖，無寒冷之憂。年平均氣溫為22.3°C，最高氣溫為36.6°C，最低氣溫為1.4°C，無霜期為355天。年均日照2060個小時，太陽年輻射量5225兆焦耳/平方米。每年5至9月為雨季，年平均降雨量為1924.7毫米。夏秋兩季偶有臺風，但受山巒阻擋，直接襲擊市區(qū)約兩年一次。通過RETScreen4軟件查詢到深圳市的峰值日照時數(shù)。

等日的太陽惶射打日的太IB蝠水平域度等日的太陽惶射打日的太IB蝠水平域度平方米舊度汗方祟日3.173T72.9532S3.123.73猝4.304.Q64.544194.974仙<5644&4.3E4.434.234.C73.794.483.133.&I上河電做set凰時27.6D>&-=.-二，二/1-=.E/J---,J=?■-r-T?二三四五A七A丸十二_十十_L網(wǎng)電里

弟晶時■111711720.^431.02&I145I睥12311工1.3161.2431.12J4j05 1.JD 13.M3TOC\o"1-5"\h\z年平均跋 3^14j05 1.JD 13.M3曰年擰太士I臨引一斗平為耳物TH曰年擰太士I臨引一斗平為耳物TH臨甲-佝此＜1■:US,IF士 1.4B三、 用戶負載燈，30W燈一層4個共20個（每天開5小時），燈日用電量P1=0.03*20*5=3kWh;400W的軸流風機每層一個共6個（每天開12小時），；風機日用電量P2=6*0.4*12=28.8kWh；負載類型為阻性和感性負載。實際用電量：P=3kWh+28.8kWh=31.8kWh。四、 配置計算單晶硅發(fā)電系統(tǒng)的總功率為10kW，單塊太陽能電池板的功率為250W。按照已選用的單晶硅太陽能電池板和單晶硅并網(wǎng)逆變器參數(shù)確定單晶硅陣列。初步確定由太陽能電池板數(shù)量為10KW/250W=40塊，每組串由20塊光伏組件串聯(lián)組成。其每組串的輸出參數(shù)如下：輸出功率：20X250W=5kW工作電壓：20X30.30V=606V工作電流：由于串聯(lián)仍為8.25A開路電壓:20X37.30V=746V短路電流：由于串聯(lián)仍為8.76A經(jīng)計算可看出組串的工作電壓606V與逆變器額定工作電壓可匹配且在MPPT范圍內(nèi)，開路電壓746V也遠小于逆變器最大輸入電壓1000V；X作電流8.25A和短路電流8.76A也在逆變器的允許的小于25A的范圍內(nèi)；功率也與逆變器輸入匹配;陣列由兩組串組成也沒有超過逆變器最大輸入6串的范圍。綜上單晶硅發(fā)電系統(tǒng)的光伏陣列由兩組串組成，每組串由20塊250W的單晶硅太陽能組件串聯(lián)組成。通過RETScreen4軟件可初步計算出發(fā)電量。通過計算總發(fā)電量二組件容量X峰值日照時數(shù)X效率=10kWX4.02X93%（二10kWX4.02kwh/m2/d：1000W/m2X1dX93%=37.386kWh）

光電千瓦單晶硅10.00%1罰％源氏度450.4睥平方米67類型電力客墾制造商模型效率太陽能電池正常的運行溫度溫度系數(shù)太甫能收集器的面積15J6%12.66S雜項損失 %15J6%12.66S效率 %容量 千瓦雜項損失 %概要總結(jié)容星要索 %上網(wǎng)電量 兆瓦時太陽能系統(tǒng)支架系統(tǒng)設(shè)計下面通過計算確定太陽能陣列安裝的方位角、傾斜角和前后排間距。方位角太陽電池陣列的方位角是方陣的垂直面與正南方向的夾角（向東偏設(shè)定為負角度，向西偏設(shè)定為正角度）。一般情況下，方陣朝向正南（即方陣垂直面與正南的夾角為0°）時，太陽電池發(fā)電量是最大的。在偏離正南（北半球）30°度時，方陣的發(fā)電量將減少約10%?15%;在偏離正南（北半球）60°時，方陣的發(fā)電量將減少約20%?30%。這里我們確定我們的方位角為正南方。l傾斜角傾斜角是光伏組件與水平面間的夾角。光伏組件水平傾角的設(shè)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。對于一年四季發(fā)電量要求基本均衡的情況，可以按以下表方式選擇組件傾角。光伏發(fā)電系統(tǒng)所處緯度光伏組件水平傾角緯度0°---25°傾角等于緯度緯度26°---40°傾角等于緯度加5°s10°緯度41°----55°傾角等于緯度加10°s15°緯度＞55°傾角等于緯度加15°s20°深圳市緯度為22.6°，通過查詢緯度與傾角關(guān)系表確定光伏陣列的傾角確定為22.6°。前后排間距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(shè)計，則會影響光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，尤其在冬季。光伏方陣前后間距或與前方遮擋物之間的間距的設(shè)計與光伏系統(tǒng)所在緯度、前排方陣或遮擋物高度有關(guān)。我們可以通過下面的公式計算出光伏陣列前后排的最小間距。D=0.707H/tan〔arcsin（0.648cos①一0.399sin①）〕D 為前后間距；①------為光伏系統(tǒng)所處緯度（北半球為正，南半球為負）；H-------為后排光伏組件底邊至前排遮擋物上邊的垂直高度；已知太陽能電池板的尺寸為1640*992*40mm通過上面計算和深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)樓樓頂?shù)默F(xiàn)場環(huán)境最終確定，太陽能陣列的方位角為正南（0°）,傾斜角為22.6°，前后排的間距取600mm。太陽能陣列支架采用規(guī)格為U41*41*2.0的熱浸鍍鋅C型鋼，采用室外開放式防水、防銹結(jié)構(gòu)，也能抗擊12及臺風，且安裝維護方便。五、系統(tǒng)設(shè)備器件選型單晶硅組件組件選型主要考慮一下幾個因素：組件功率、組件的效率、組件尺寸、組件輸出電壓電流、組件價格、組件質(zhì)量、與逆變器的兼容等綜合考慮。一般選用大功率高效能的板子。這里我們選用適用于居民和商業(yè)屋頂?shù)耐厝招履艿?50W單晶硅太陽能電池板。選取深圳拓日新能源型號為TPSM6U功率為250的單晶硅組件（詳見附件）逆變器逆變器選型主要考慮一下幾個因素：逆變器類型（并/離、單/三相）逆變器功率、直流輸入電壓電流、交流輸出電壓頻率諧波、輸出功率是否可調(diào)、通訊功能、價格、質(zhì)量、與雙向儲能變流器的兼容等綜合考慮。我們確定功率10kW，輸出三相380V，需要輸出功率可調(diào)。選取合肥陽光電源型號為SG5KTL-D的組串型逆變器（詳見附件）儀表儀表主要有直流部分的直流電流、電壓表、三相電量表，選型主要考慮一下幾個因素：測量電壓電流范圍、精度、顯示方式、輸出形式（模擬量、通訊接口協(xié)議）、尺寸、價格等。直流電壓、電流表：根據(jù)組串輸出的電流電壓，確定電流電壓表量程范圍，（電壓0-1000V，電流0-50A）根據(jù)系統(tǒng)要求確定輸出形式（RS485、Modbus-RTU協(xié)議）。選取蘇州迅鵬SPA-96BDA型直流電流表（詳見附件）選取蘇州迅鵬SPA-96BDV型直流電壓表（詳見附件）三相電量表：根據(jù)需要監(jiān)控的參數(shù)，選擇功能完善的產(chǎn)品，輸出電流、電壓、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電度、無功電度、通訊（RS485Modbus-RTU協(xié)議）。選取珠海大唐型號為DTM734的三相電量表（詳見附件）低壓電氣低壓電氣主要是系統(tǒng)的保護器件，我們單晶硅發(fā)電系統(tǒng)的低壓電氣主要包括直流斷路器、防雷器、交流斷路器、交流接觸器等。斷路器：主要是根據(jù)需要保護的線路電流和電壓、極數(shù)、安裝方式，確定斷路器的額定電流、殼架等級額定電流、斷路器短路分斷能力等參數(shù)。本系統(tǒng)都采用的是施耐德的斷路器。施耐德斷路器選型有一個“施耐德電氣易選通”軟件。防雷器：作為電控柜里的防雷器件，由于輸入的直流電壓較高，一般都選用光伏專用的光伏防雷器。接觸器：接觸器作為通斷負載電源的設(shè)備，接觸器的選用應(yīng)按滿足被控制設(shè)備的要求進行，除額定工作電壓與被控設(shè)備的額定工作電壓相同外，被控設(shè)備的負載功率、使用類別、控制方式、操作頻率、工作壽命、安裝方式、安裝尺寸以及經(jīng)濟性是選擇的依據(jù)4.線纜選型光伏發(fā)電系統(tǒng)的線纜主要包括直流部分光伏線纜、交流輸出線纜、控制線、網(wǎng)線等。線纜：線纜選型的幾個關(guān)鍵指標線纜材質(zhì)、線芯數(shù)量、橫截面積、絕緣材質(zhì)。主要是考慮經(jīng)過電纜上的電流、電壓、使用環(huán)境等。控制線：作為信號線一般用0.75mm。根據(jù)控制要求選用不同的顏色。網(wǎng)線：現(xiàn)在使用的UTP可分為3類、4類、五類、超五類、六類、超六類。其中：3類UTP適應(yīng)了以太網(wǎng)（10Mbps）對傳輸介質(zhì)的要求，是早期網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸介質(zhì);4類UTP因標準的推出比3類晚，而傳輸性能與3類UTP相比并沒有提高多少，所以一般較少使用；五類UTP因價廉質(zhì)優(yōu)而成為快速以太網(wǎng)（100Mbps）的首選介質(zhì)；超五類UTP的用武之地是千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。單晶硅發(fā)電控制系統(tǒng)一、 I/O口輸入:KM，并網(wǎng)（電量表），逆變器狀態(tài)等輸出：指示燈1（光伏組件是否工作），依據(jù)：采集光伏方陣輸出的電壓；指示燈2（逆變器是否工作），依據(jù)：檢測逆變器工作狀態(tài)；指示燈3（PCS是否工作），檢測雙向逆變器狀態(tài)；指示燈4（是否并網(wǎng)），依據(jù)：采集電量表信息。二、 數(shù)據(jù)采集電流表；電壓表；蓄電池（通過雙向逆變器數(shù)據(jù)）；電量表的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電量等參數(shù)。三、 控制器PCS中雙向逆變器工作狀態(tài)（狀態(tài)位于內(nèi)存器中，通信獲取）逆變器工作狀態(tài)。（狀態(tài)位于