太阳能光伏系统的应用

　　摘要：结合某项目的太阳能光伏照明设计，具体阐述并网发电系统的构成及功能，并对光伏发电的效益做一定的分析。

　　关键词：太阳能光伏发电系统;太阳能光伏电板;并网光伏发电;逆变器

　　Abstract: With the solar photovoltaic lighting design of some project, this paper elaborates the grid-connected generation system structure and function, and analyzes the photovoltaic power generation benefit.

　　Key words: solar photovoltaic systems; solar photovoltaic panels; grid-connected inverter; photovoltaic

　　中图分类号：S214 文献标识码： A文章编号：2095-2104(2012)

　　前言

　　太阳能作为清洁、无污染、方便易得的可再生建筑能源，越来越受到人们的青睐，它在建筑中的应用有着其他能源不可比拟的优越性，正在全球飞速发展。太阳能光伏发电系统安全可靠、无噪音、无振动、无污染、无需消耗燃料，无需架设输电线路即可就地发电供电，建设周期短，可靠性高、维护简便，对于换件常规能源的短缺和减少环境污染具有重要的意义。

　　1.项目概况及光伏发电系统的安装容量、用途

　　某项目地下一层，地上八层，总建筑面积约3000㎡，为办公用楼。

　　光伏发电系统安装的有效屋面面积为280平方米，详见附图。

　　本项目建筑节能65%标准(当地50%标准)，可以进行安装太阳能光伏电板的位置是大楼顶部(安装倾角为30°)，总装机容量约为30KWp。光伏系统输出并入大楼内电网，提供本建筑地下室白天的照明能耗。

　　2.光伏发电系统的选用原则、构成及功能

　　光伏发电系统的选用应遵循以下几点原则：可靠性高，设备余量充分，系统配置先进、合理、通用性强，设备、部件质量可靠，安全性和可操作性强等。

　　该项目光伏并网系统主要由光伏阵列、并网逆变设备、数据采集及监控系统、阵列架体、交、直流电力网络、交流配电柜组成。此外，为彰显展示效果，特设LED显示屏一块，以显示系统运行状况及相关数据。根据建筑物结构，选择175Wp标准光伏组件(面积230㎡，额定功率：175WP)172块，共计功率30KW。

　　该光伏并网逆变电源采用美国TI公司32位专用DSP芯片LF2407A控制，主电路采用日本最先进的智能功率IGBT模块(IPM)，高效率的变压器和电抗器，采用电流控制型PWM有源逆变技术。具有可靠性高，保护功能全，电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。

　　该系统采用多路并入模式，使用1台30KW的并网逆变器。光伏阵列安装于本项目大楼屋顶上;逆变器、监控及控制设备安装于办公楼的电气控制室内;另外该系统设立实时信息显示屏一块，安装于一层大厅内较醒目的地方。本系统配备一台数据采集仪，通过RS485线连接每台逆变器，实时显示环境温度、太阳辐射量、系统功率、系统日发电量、累计发电量、CQ2减排量等相关数据。

　　本项目采用一台数据采集仪，。采集仪实时采集每台逆变器的运行数据和环境、光照传感器数据。并通过一块LED电子显示屏，实时显示光伏电站的当前功率、当日发电量、累计发电量

　　环境温度、太阳辐照度、二氧化碳减排量。本项目采用一根电话线和一根网线连接数据采集仪，通过PC机安装相应采集软件，可远程拨号或Interent连接到数据采集仪，实现远程数据下载。

　　3.系统能将计算分析

　　3.1光伏系统总效率计算：

　　3.1.1光伏阵列效率η1：

　　光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：

　　◎组件匹配损失：对于精心设计、精心施工的系统，约有6%的损失;

　　◎太阳辐射损失：包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失，取值4%;

　　◎直流线路损失：按有关标准规定，应小于2%。

　　得：η1=94%×96%×98%=88.4%

　　3.1.2逆变器的转换效率η2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。对于SG30并网逆变器，可取η2=95%。

　　3.1.3温度对发电量的影响

　　光伏电池组件只有在标准测试条件下，即：电池温度25℃、垂直入射日照强度1000W/㎡、太阳光谱等同于大气质量1.5的情况功率才能达到标定值。多晶硅电池随着温度的升高，功率会有所下降。本项目所用的175W的峰值功率系数为-0.45%/℃.其中，标准运行条件为：垂直入射日照强度1000W/㎡，外界温度20℃，风速1m/s,太阳光谱等同于大气质量1.5的情况。

　　由于风速对光伏电池发电量的影响较为复杂，这里只考虑温度对发电量的影响。

　　以下是该市多年平均月环境温度，利用RETSCREEN软件可估算环境温度对发电量的影响。计算结果显示，由环境温度造成的发电量损失为3%

　　月份月平均温度(℃)

　　　综上，光伏系统总效率：η1*η2*(1-3%)=88.4%*95%*97%=81.5%

　　3.2发电量计算：

　　利用RETSCREEN软件计算发电量，基础数据如下：

　　3.2.1 30年平均月总辐射数据

　　3.2.2 30年平均月环境温度

　　3.2.3 光伏系统各部分效率

　　3.2.4固定式安装，倾角为30度，方位为正南。

　　计算结果如下：

　　此30KWp光伏电站的25年内总发电量为：1224075KWH。

　　3系统总投资及费效比

　　投资费用: 108.59万元

　　系统费效比为：1085900/1224075=0.89元/KWh

　　4.节能、防污计算

　　该项目30KWp并网太阳能电站建成后，预计年发电能力约为3.25万KWh，按照目前中国火电厂的煤耗，每年可节省标准煤约12.67吨，年二氧化碳减排量约45.4吨，是真正的无污染的绿色能源。另外我们暂按0.50元/度计算，每年可节省的电费约为0.50*32500=16250元。再按本建筑使用年限为50年计算，费用为：50*16250=81.25万元。

　　5.结束语

　　随着科学技术的不断进步，太阳能作为新型无污染能源将越来越广泛的应用到各行各业。光伏发电将逐渐发展为一种替代能源，光伏发电的并网开发应用是目前世界上大规模利用光伏发电的必然选择。同时，智能电网的建设和发展，将有效的促进分布式可再生能源发电的发展，为太阳能光伏发电带来美好的前景。

　　参考文献

　　[1]李安定，太阳能光伏发电系统工程，北京工业大学出版社，2001

　　[2]张晓霞，侯竞伟，殷攀攀，太阳能发电系统现状及发展趋势[J].机电产品开发与创新，2007

　　[3]黄磊，太阳能光伏发电市电并网电站的应用，低压电器，2007