分布式光伏发电的监控系统及电气设计
日期： 2016年3月20日 【摘要】这次课题主要讲的是有关分布式光伏发电系统的设计。现如今地球上能源形势相当紧张，世界各国都在寻求着新能源。在不断地找寻中，我们看到了太阳能，这种能源相当环保而且还可以无限索取。光伏发电在太阳能应用研究中很重要。本文研究的是分布式光伏发电系统的设计，涉及到了发电系统的主要设备选择、原理图的制作等等。其中主要设计了光伏发电系统的电气部分，用CAD软件制作电气原理图。为了让光伏组件达到最高的发电功率，损耗降到最低，逆变器的选择与组串的计算就显得及其重要。为了能时刻监测整个系统，就需要一个完整的监控系统。整个系统所带来的经济效益也是相当的可观。
目录
引言 1
一、太阳能光伏发电的概述和研究课题的意义 2
（一）太阳能光伏发电的概述 2
（二）太阳能光伏发电课题的意义 3
二、太阳能光伏发电系统的主要设备选用 3
（一）多晶硅太阳能电池组件 3
（二）逆变器的选型 5
（三）光伏线缆的选型 6
（四）交流汇流箱作用及原理 7
三、分布式光伏发电电气设计及监控系统 8
（一）组串计算 8
（二）总体设计 9
（三）监控系统 11
四、发电量估算及经济效益分析 13
（一）发电量估算 13
（二）经济效益分析 14
五、展望未来 14
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
引言
现在我们生活的地球上，能源形势非常紧张，温室效应、PH2.5、酸雨等环境上的问题不断地在威胁着我们人类的的身体健康和大自然的各种生物，我们很希望找到新的能源来取代以前的传统能源。太阳能就是我们找到的一种新能源，在太阳能的应用研究中光伏发电占了很大一部分。现在光伏发电技术在不断发展进步，人们对光伏发电这个新兴产业越来越了解。为了适应社会的需求，贴合工业发展的需要，不断有新的技术的出现。这次光伏发电系统的电气设计和监控系统，它充分考虑发电功率、损耗、环境等因素，选
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择了能满足分布式电站模块化设计的集中式逆变器、用高转换效率的多晶硅太阳能电池片，作图方面还选用了国家级重点软件企业中望CAD。先进可靠的光伏电站综合监控系统也为电站后期的运行、数据的监测提供了方便。
一、太阳能光伏发电的概述和研究课题的意义
（一）太阳能光伏发电的概述
1、太阳能光伏发电系统分类
光伏发电系统主要分为直接并网型、独立型以及独立/ 并网混合型。其中独立型（也叫离网型）有两种，一种叫专用负载型还有一种叫常规负载型；市电直接并网型分为大型并网电站、小型分散并网。使用蓄电池和逆变器的是独立型的光伏发电系统，其中逆变器不可以向电网反向输送电能。可以依靠阳光让该系统给负荷供电，并给蓄电池充电，夜间由蓄电池向负荷供电，与电网无关联。通过逆变器向电网反送电力的是直接并网型光伏发电，在该系统中逆变器还可以与电网并联给负荷用户供电，整个系统中没有蓄电池。独立/ 并网混合型光伏发电一般广泛运用在民用建筑行业。本设计中主要讲的是直接并网型光伏发电系统。
2、太阳能光伏发电系统工作原理
当有太阳光的时候，电池板将太阳的光能转换成电能输出，把几组电池板合在一起构成方阵，再通过直流接线箱把输出来的电流进行汇总，汇总后的电流进行能源分配。输入的电能我们既可以用充放电的方式给电池组充电，也可以逆变单元给负载供电。能源分配系统能电力平衡，能够根据不同情况需要切换太阳能与电网。室内外的显示装置和数据采集器会实时更新数据，并且通过无线传播的方式，供远方实时监控太阳能发电系统的运行状态。太阳能光伏发电系统工作原理图如图11所示：
图11 太阳能光伏发电系统工作原理图
3、系统功能运行方式
（1）当市电正常而且有太阳光的情况下，太阳能电力可以满足指定负载的功率需要，那么就可以通过能源分配系统让负载使用直接使用太阳能电力。
（2）当市电正常而且有太阳光的情况下，但是太阳能电力不可以满足指定负载的功率需求，那么就可以通过能源分配系统把部分负载转换给市电，剩余的负载仍然可以使用太阳能，两系统并网运行。
（3）当市电正常但没有太阳光的情况下，能源分配系统就会让电网向蓄电池充电，这个时候发电系统不会被使用。
（4）当市电停电但是有太阳光的情况下，能源分配系统就会使用太阳能，还会让蓄电池放电，向特别重要的负荷输出电力。
（5）当市电停电并且没有太阳光的情况下，能源分配系统就会用蓄电池向特别重要的负荷供电。
（二）太阳能光伏发电课题的意义
在人类的高度发展进程中，人类一直在向大自然索取各种各样的自然资源,那些常规的能源比如煤、天然气、石油等一直都是我们人类所需求的基础能源。但现在我们生活的地球上，能源形势非常紧张，温室效应、PH2.5、酸雨等环境上的问题不断地在威胁着我们人类的的身体健康和大自然的各种生物，我们很希望找到新的能源来取代以前的传统能源。在这些新的能源中，发展得最迅速就是光伏发电, 很多国家都把太阳能光伏发电的发展变成了商业化的发展。我们国家有大片的国土阳光充足，而且太阳光能资源的分布还很均匀，有着非常大的优势；太阳光能相比于水能风能还有着成本低收益高、零污染零噪音等优点，而且随着技术知识的渐渐成熟，光能发电变得安全又可靠；太阳能可以发电供电和用蓄电池等种种方式来储存电能。所以我们可以说太阳能基本可以解决中国在资源上的问题。
二、太阳能光伏发电系统的主要设备选用
（一）多晶硅太阳能电池组件
多晶硅太阳能电池板是通过按照不同的串阵列和并阵列排列的方式将多个电池片组合而来的。本设计采用现时技术成熟的多晶硅组件（多晶硅太阳能电池板外形如图21所示），具有质量稳定，效率较高的特点。各项参数参考表21。
表21 多晶硅太阳能电池组件参数
组件
多晶硅标准组件
峰值功率Pm
260Wp
功率公差 Pm
0~3%
组件功率n
15.89%
最佳工作电压Vm
31.1
开路电压Vo
38.1
工作电流lmp
8.37
短路电流lsc
8.98
最大系统电压
1000vdc
最大保险丝额定值
15A
工作温度
40至85℃
电流温度系数
+0.05%/℃
电压温度系数
0.34%/℃
目录
引言 1
一、太阳能光伏发电的概述和研究课题的意义 2
（一）太阳能光伏发电的概述 2
（二）太阳能光伏发电课题的意义 3
二、太阳能光伏发电系统的主要设备选用 3
（一）多晶硅太阳能电池组件 3
（二）逆变器的选型 5
（三）光伏线缆的选型 6
（四）交流汇流箱作用及原理 7
三、分布式光伏发电电气设计及监控系统 8
（一）组串计算 8
（二）总体设计 9
（三）监控系统 11
四、发电量估算及经济效益分析 13
（一）发电量估算 13
（二）经济效益分析 14
五、展望未来 14
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
引言
现在我们生活的地球上，能源形势非常紧张，温室效应、PH2.5、酸雨等环境上的问题不断地在威胁着我们人类的的身体健康和大自然的各种生物，我们很希望找到新的能源来取代以前的传统能源。太阳能就是我们找到的一种新能源，在太阳能的应用研究中光伏发电占了很大一部分。现在光伏发电技术在不断发展进步，人们对光伏发电这个新兴产业越来越了解。为了适应社会的需求，贴合工业发展的需要，不断有新的技术的出现。这次光伏发电系统的电气设计和监控系统，它充分考虑发电功率、损耗、环境等因素，选
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择了能满足分布式电站模块化设计的集中式逆变器、用高转换效率的多晶硅太阳能电池片，作图方面还选用了国家级重点软件企业中望CAD。先进可靠的光伏电站综合监控系统也为电站后期的运行、数据的监测提供了方便。
一、太阳能光伏发电的概述和研究课题的意义
（一）太阳能光伏发电的概述
1、太阳能光伏发电系统分类
光伏发电系统主要分为直接并网型、独立型以及独立/ 并网混合型。其中独立型（也叫离网型）有两种，一种叫专用负载型还有一种叫常规负载型；市电直接并网型分为大型并网电站、小型分散并网。使用蓄电池和逆变器的是独立型的光伏发电系统，其中逆变器不可以向电网反向输送电能。可以依靠阳光让该系统给负荷供电，并给蓄电池充电，夜间由蓄电池向负荷供电，与电网无关联。通过逆变器向电网反送电力的是直接并网型光伏发电，在该系统中逆变器还可以与电网并联给负荷用户供电，整个系统中没有蓄电池。独立/ 并网混合型光伏发电一般广泛运用在民用建筑行业。本设计中主要讲的是直接并网型光伏发电系统。
2、太阳能光伏发电系统工作原理
当有太阳光的时候，电池板将太阳的光能转换成电能输出，把几组电池板合在一起构成方阵，再通过直流接线箱把输出来的电流进行汇总，汇总后的电流进行能源分配。输入的电能我们既可以用充放电的方式给电池组充电，也可以逆变单元给负载供电。能源分配系统能电力平衡，能够根据不同情况需要切换太阳能与电网。室内外的显示装置和数据采集器会实时更新数据，并且通过无线传播的方式，供远方实时监控太阳能发电系统的运行状态。太阳能光伏发电系统工作原理图如图11所示：
图11 太阳能光伏发电系统工作原理图
3、系统功能运行方式
（1）当市电正常而且有太阳光的情况下，太阳能电力可以满足指定负载的功率需要，那么就可以通过能源分配系统让负载使用直接使用太阳能电力。
（2）当市电正常而且有太阳光的情况下，但是太阳能电力不可以满足指定负载的功率需求，那么就可以通过能源分配系统把部分负载转换给市电，剩余的负载仍然可以使用太阳能，两系统并网运行。
（3）当市电正常但没有太阳光的情况下，能源分配系统就会让电网向蓄电池充电，这个时候发电系统不会被使用。
（4）当市电停电但是有太阳光的情况下，能源分配系统就会使用太阳能，还会让蓄电池放电，向特别重要的负荷输出电力。
（5）当市电停电并且没有太阳光的情况下，能源分配系统就会用蓄电池向特别重要的负荷供电。
（二）太阳能光伏发电课题的意义
在人类的高度发展进程中，人类一直在向大自然索取各种各样的自然资源,那些常规的能源比如煤、天然气、石油等一直都是我们人类所需求的基础能源。但现在我们生活的地球上，能源形势非常紧张，温室效应、PH2.5、酸雨等环境上的问题不断地在威胁着我们人类的的身体健康和大自然的各种生物，我们很希望找到新的能源来取代以前的传统能源。在这些新的能源中，发展得最迅速就是光伏发电, 很多国家都把太阳能光伏发电的发展变成了商业化的发展。我们国家有大片的国土阳光充足，而且太阳光能资源的分布还很均匀，有着非常大的优势；太阳光能相比于水能风能还有着成本低收益高、零污染零噪音等优点，而且随着技术知识的渐渐成熟，光能发电变得安全又可靠；太阳能可以发电供电和用蓄电池等种种方式来储存电能。所以我们可以说太阳能基本可以解决中国在资源上的问题。
二、太阳能光伏发电系统的主要设备选用
（一）多晶硅太阳能电池组件
多晶硅太阳能电池板是通过按照不同的串阵列和并阵列排列的方式将多个电池片组合而来的。本设计采用现时技术成熟的多晶硅组件（多晶硅太阳能电池板外形如图21所示），具有质量稳定，效率较高的特点。各项参数参考表21。
表21 多晶硅太阳能电池组件参数
组件
多晶硅标准组件
峰值功率Pm
260Wp
功率公差 Pm
0~3%
组件功率n
15.89%
最佳工作电压Vm
31.1
开路电压Vo
38.1
工作电流lmp
8.37
短路电流lsc
8.98
最大系统电压
1000vdc
最大保险丝额定值
15A
工作温度
40至85℃
电流温度系数
+0.05%/℃
电压温度系数
0.34%/℃
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