光伏发电系统设计方案详细参数.docx

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光伏发电系统设计方案详细参数

显示屏光伏供电系统

设计方案

光伏发电系统在高速公路显示屏中

应用方案

1.项目概况

1.1项目背景及意义

本项目拟先设计一个独立系统，安装在高速公路显示屏路边，用于演示光伏发电系统在高速公路显示屏中应用的情况，为日后大面积推广提供参考。

1.2光伏发电系统的要求

本项目设计一个3kWp的小型系统，平均每天发电45kWh,可供一个0.7kW的负载工作65小时。

可以满足高速公路显示屏正常用电的需要。

2.系统方案

2.1现场资源和环境条件

石家庄位于北纬38.03；东经114.26。

石家庄年总降水量为401.1-752.0毫米。

其中西部山区雨量为628.4-752.0毫米；其它地区为401.1-595.9毫米。

冬季常降大雪，总雪量为19.2-26.8毫米。

春季降水偏少，总雨量为11.0-41.7毫米。

夏季雨量分布不均，降雨量为234.9-516.4毫米。

年总日照时数为1916.4-2571.2小时，其中春夏日照充足，秋冬日照偏少。

2.2太阳能光伏发电系统原理

太阳能光伏发电是一种新型的发电方式,基本原理是光生伏特效应原理,也就是当太阳光照射在某些特殊材料上,会引起材料中电子的移动,形成电势差,从而由太阳光能直接转换为电能。

这其中的特殊材料也就是光伏发电的的最基本元件被称为太阳电池半导体,即太阳能电池（片）,它包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。

光伏发电系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、控制器等几大部分组成,由这些电子元器件构成的系统,安装维护简便,运行稳定可靠。

白天太阳能电池组件将太阳辐射出的光线转变为电能,储存在蓄电池里,在夜间或需要时,从蓄电池里将电能释放出来,用于照明和其他用途。

太阳能电池组件是发电设备,蓄电池是储能设备,控制器、逆变器是充放电控制保护和直交流变换设备。

2.3太阳能光伏发电主要部件

（1）太阳能电池板：

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。

其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

（2）太阳能控制器：

太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。

在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。

其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。

（3）蓄电池：

一般为胶体电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。

其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来，保证了整个系统工作的连续性和稳定性。

（4）逆变器：

在很多场合，都需要提供220VAC的交流电源。

由于太阳能的直接输出，为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。

在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。

2.4太阳能光伏发电原理图

2.5显示屏耗电量的一般情况

显示屏平均每平米功率为50W，显示屏大小约12米*1.2米=14.4平米，总功率约720W，启动功率约2300W，使用24h的耗电量约为18kW·h（以lkW·h即为通常所说的1度电）。

2.6配置方案

太阳能组件

功率

200W（21V,7.1A）

数量

50片

连接方式

4串12并

控制器

充电电压

120V

最大电流

80A

数量

3

逆变器

规格

48V，3KW，输出电压：

220VAC，50HZ

数量

1

蓄电池

规格

3000AH，2V

数量（节）

24

连接方式

24串

2.6.1电池组件

本系统拟采用保定嘉盛光电科技有限公司生产的SF-200多晶硅电池组件。

保定嘉盛光电科技有限公司（产品商标为“GainSolar”）（简称“嘉盛光电”）成立于2007年，英利集团旗下全资子公司，是一家全球领先的光伏离网系统及产品制造商。

嘉盛光电前身为英利集团离网组件车间，经过多年发展，公司产品及服务覆盖离网组件、全玻组件（BIPV）、独立系统和应用产品。

凭借集团大平台优势，以及自身实力的快速提升，嘉盛光电2012年实现销售收入2.2亿元人民币，销售渠道覆盖全国主要省市，并借助集团海外分支机构在全球开展销售业务。

嘉盛光电致力于为客户提供高品质的光伏离网系统及产品，公司通过了ISO9001质量管理体系认证，TUV、UL、CE、CQC、RoHS和鉴衡金太阳认证等产品认证。

该太阳能电池片转换效率高，表面玻璃为高透光低铁钢化玻璃，边框材料为轻质电镀铝合金。

SF-200多晶硅电池组件性能

SF-200多晶硅太阳能电池的机械特性（仅供参考）

2.6.2充电控制器

控制器参数

型号（昊升）

WS100-120

蓄电池额定电压

48V

太阳能额定功率

4000W

卸载开始电压（出厂值）

145V

卸载控制方式

PWM脉宽调制

显示方式

LED指示/外置显示

显示内容

待机指示灯、充电循环指示灯、错误指示灯、充电电流指示灯

工作温湿度范围

-20~+55℃/35~85%RH（但无结露）

静态电流

≤30mA

温度补偿（可选）

-4mV/℃/2V,–35℃--+80℃,精度：

±1℃

通信方式（可选）

外接

为了更好的服务于客户，我公司可根据客户要求调整和配置参数。

性能特点

1.数字化设计，结构简单，功能强大，稳定可靠；

2.卸载采用无触点功率器件，寿命长；

3.具有防过充、防反接、开路、太阳能防反充、防雷等完善的保护功能；

4.高性能控制器卸载方式采用高频PWM方式，实现限压控制，保证最佳的充电效果；

5.外接显示设备，直观清楚可见。

2.6.3逆变器

性能参数

型号（昊升）

HS3000-48-220

额定蓄电池电压

48VDC

额定输出电压

220VAC

输出频率

50±0.05Hz

空载电流

0.9A

输出波形

纯正弦波

过载能力

120%1分钟,150%10秒

逆变效率

94%

波形失真率

≤3％

动态响应

5%

噪音

≤40dB

绝缘强度

1500VAC,1分钟

工作温湿度范围

-20~+55℃/35~85%RH（但无结露）

使用海拔

≤4000m

为了更好的服务于客户，我公司可根据客户要求调整和配置参数。

性能特点

1.数字化设计，结构简单，功能强大，稳定可靠；

2.采用环形隔离变压器空载损耗，逆变效率高；

3. 纯正弦波，自动稳压、稳频输出，波形失真率≤3%；

4. 较强的过载能力，120%过载可正常工作1分钟；150%过载可正常工作10秒钟；

5.高可靠性；高稳定性；高抗震动性；低噪声，噪音≤40dB；

6.输入输出回路完全隔离设计，提高了产品的运行稳定性；

7.具有过压、欠压、过载、过热、短路、防雷等完善的保护功能和报警提示功能；

8.市电切换功能，保证了负载工作的连续性和稳定性。

2.6.4蓄电池

蓄电池采用蓝天胶体蓄电池。

天津蓝天电源公司是由中国电子科技集团公司第十八研究所投资设立，是集研究、开发、设计、生产、商贸、投资于一体的综合性高科技公司，公司注册资本17723万元。

其投资主体和技术依托单位中国电子科技集团公司第十八研究所是中国成立时间最早、规模最大、专业覆盖面最广、技术实力雄厚的化学和物力电源研究所，公司拥有多项领先技术和国际竞争力的产品，产品性能优良、质量可靠，目前为止研制和生产了30多个系列，500多个品种规格的电池及相关产品。

技术参数

电池型号

（蓝天）

额定电压（V）

容量（AH）

外形尺寸

重量（KG）

长

宽

高

总高

CNJ-3000

2

3000

712

352

341

359

193.5

性能特性

1.采用适合的正负极合金配方，使电池更加适合深度充放电循环的使用特点。

2.胶体电解液的设计，有效地抑制AGM阀控铅酸蓄电池中无法避免的电解液分层现象，并能够更好地抑制活性物质的脱落和极板的硫酸盐化现象，从而延缓了电池在使用过程中的性能衰降，改善了电池的深充放循环寿命。

3.自放电小，使电池具有更长的搁置寿命，减少存放期间电池维护的频度和工作量。

4.浮充电压低，浮充电流小，电池充电效率高；充电接受能力好，欠充电恢复能力强。

5.生产中严格的一致性工艺要求，使电池个体间的差异缩小；电池容量、开路电压及自放电三道参数的匹配，使电池组中的个体特性曲线更加一致，整体性能更加优异。

6.氧循环优于普通的电解液电池，失水少，延长了电池的使用寿命。

7.凝胶电解液方式的设计以及内嵌铜芯极柱组合式使得电池安全性进一步提高，电解液渗漏的可能性进一步降低。

8.电池的电解质采用含有二氧化硅的胶体物质，呈凝胶状态，不流动；胶体注入时为稀溶胶状态，亲水性好，分散均匀，可充满电池内所有空间。

电池在高温及过充电的情况下，耐过充电能力强，不易出现干涸现象，胶体电池热容量大，散热性好，不易产生热失控现象，电池可在较为恶劣的环境下工作。

3.工程费用概算

种类

规格

数量

单价

合计

太阳能电池板

200W

50片

1200元

60000元

太阳能专用电池

2V3000AH

24块

5250元

144000元

逆变器

48V-220V

1个

11000元

11000元

控制器

48V

3个

10000元

30000元

支架

3米，5米立杆（200*200*3方杆），各3根；6米、7米横杆共6根，1.5米左右横称100根，2*0.75米光板支架50套；地笼400*400*1000mm

6套；

3套

31000元

电池支架

3000Ah

24

600

14400元

电缆

（青蝎）

支路2.5mm；总线25mm

600+67米

3+100

8500元

合计

298900元

4.经济和社会效应

独立系统:

它由太阳能电池采集阳光，转化为电能，通过控制和逆变设备，把直流电转换成目前家庭通用的220V交流电。

目前采用高性的胶体蓄电池作为储能装置，有可有效地为业主在任意时间连续提供电力。

它的配置主要包括:

太阳能电池板（光伏组件）,控制器,逆变器等设备,主要应用于与国家电网离得比较远的高速公路显示屏,比如,在一些山区,林地或离城市较远的郊区.这种高速公路显示屏由于配高低压电线和安装成本昂贵（包括输电线路,电线竿/电塔安装）,比较适合安装太阳能独立系统.

1.优势特点

1.使用寿命长,无需专人维护.其中太阳能电池寿命长达25年以上.

2.自给自足，蓄电池作为蓄能装置，把白天太阳能电池收集的电能储存起来，方便业主使用，阴雨天气,可按用户要求连续供电（3-10天）;

3.一次投资,终身受益,太阳能清洁无辐射,无污染.

4.绿色能源,安全环保.间接地减少对大气二氧化碳等温室气体的排放。

5.安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得，不受地域限制

6.无须消耗燃料，无机械转动部件,无须另外架输电线路，可以按照业主的要求，方便地与任意地面或建筑物相接合.

7.建造的周期很短，实际建造时间按规模大小来算。

8.不破坏建筑的外观。

太阳能电池板一般安装在倾斜面，不会破坏原有建筑外观，甚至有时会增加其建筑的美感。

2.减排效果:

光伏发电属于清洁可再生能源，无论从能源角度，还是从环境角度，都是未来发展的重点，光伏离网发电的推广应用，无疑会带来良好的环境效益。

每KWh电耗煤：

目前我国发电耗煤为平均390g标煤/KWh（能源基础数据汇编，国家计委能源所，1999。

1,p16）按照EPIA的估计，光伏发电取代柴油发电机的CO2减排效果为1Kg/KWh;光伏并网发电的平均减排效果为0.6Kg/KWh。

到2020年，全世界光伏发电的累计安装量将达到195GWp，其中大约50％为光伏并网发电。

2000－2020年通过光伏发电达到的CO2的减排量将是7亿吨，仅2020年当年CO2的减排将达到1.64亿吨，相当于4400万辆汽车或75个大型火力发电厂的排放量。

5.结束语

以上所提方案是根据用户提供的数据设计的，如果有任何异议可向本公司来电咨询，我司将按照客户要求一一做出具体的完善和修改。

这样才能充分的发挥风光互补发电系统的清洁、环保、低碳、节约能源等众多优势。

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