]
《光伏发电技术及应用》实训报告
电子信息工程系
20##-2013学年第一学期
天水20KW离网光伏发电系统课程设计
一 、当地地理气象数据：
天水市属温带大陆性气候和亚热带气候的过渡地带，城区附近属温带半湿润气候，苏城—立远一线以南属于北亚热带，年平均气温为11℃。最热月7月，平均气温为22．8℃；最冷月1月，平均气温为-2.0℃。每年9月至11月，是天水市全年最佳旅游季节。 
年平均降水量491.7毫米，自东南向西北逐渐减少。南部亚热带林区年降水量为800—900毫米，中东部山区雨量在600毫米以上，渭河北部不及500毫米。年均日照2100小时，渭北略高于关山山区和渭河谷地，日照百分率在46—50%，春、夏两季分别占全年日照的26.6%和30.6%，冬季占22.6%。冬无严寒，夏无酷暑，春季升温快，秋多连阴雨。气候温和，四季分明，日照充足，降水适中。极端最高气温38.2℃，极端最低气温-17.4℃。根据天水市7个气象站1951～20##年云量观测资料,分析了近年来该地阴、晴天气变化规律.结果表明,天水市的昙天日数占全年总天数的47%,阴天日数占全年的41%,晴天日数占全年的12%.昙天以夏季较多,秋季较少;阴天以春季较多,冬季较少;晴天以冬季较多,春季较少.昙天在各月分布比较均匀,阴天随月份变化为开口向下的抛物线,晴天为一开口向上的抛物线.自20世纪50年代以来,昙天呈逐年下降之势,阴天和晴天呈逐年上升之势。
天水地处东经104°35′～106°44′、北纬34°05′～35°10′之间,平均海拔高度为1100米。
二、系统组成及基本工作原理：
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）、配置逆变器以及智能投切装置组成。
系统的基本工作原理如下：在阳光充足的时候，由太阳能电池板发出电能，通过电能控制器实现最大功率跟踪及输出直流母线电压控制功能，将太阳能电池板发出波动的直流控制成恒定直流输出，一部分能量供给蓄电池充电，另一部分一部分能量供应日常电力需求。晚上或者阴天没有阳光时，系统由蓄电池通过逆变器给电站负载供电，保证加油站的正常工作。
系统框图
三、用户负载信息
四、太阳能电池方阵
单晶硅太阳能电池标准组件（F１０mm，３６片串），其主要技术特性如下：
* 组件工作电压Vm：17.0V * 组件工作电流Im：2.2A
* 组件峰值功率Pm：37.0W * 组件效率h ： ～12%
太阳能电池组件的总功率不小于20KWp，分为15个方阵共30组，每组由18块组件串联。
每块组件均加装旁路二极管，以尽量避免热点效应；同时并采用全密封接线，以提高太阳能电池方阵的耐候性。
方阵倾角设计：37.05度
根据当地纬度粗略确定太阳能电池的倾斜角：
纬度 0°～25°时，倾斜角＝纬度；
纬度 26°～40°时，倾斜角＝纬度+ 5°～10°；
纬度 41°～55°时，倾斜角＝纬度+ 10°～15°
纬度 55°以上时，倾斜角＝纬度+ 15°～20°。
（2）倾斜面上辐射量转换为峰值日照时数
天水年辐射量为2200MJ/m2·a 年日照时数为1300h
辐射量单位：卡/cm²
换算系数：0.0116
峰值日照时数＝辐射量×0.0116=36.52h
(3）太阳能电池组件参数
选用型号为P185W-72，尺寸1580*808*40，主要参数为：输出峰值功率185Wp、峰值电压36.4V、峰值电流5.09、开路电压45.0V、短路电流5.43A。
太阳能电池由8块串联成1路，共8路，需要185Wp规格组件64块方阵总功率为：185x8x8=11840Wp。其中损耗在20%左右。
太阳能电池方阵的主要技术参数为：工作电压291.2V，开路电压360V；工作电流40.72A，短路电流43.44A；转换效率大于14%
五、蓄电池组
选用固定用干荷电铅酸蓄电池组.系统的电压定为250V。蓄电池组的存贮量按连续３天无日照考虑。由容量设计得到的蓄电池额定容量为1600Ah。为提高电站设计的冗余度，选用ＧＧＭＡ－800型蓄电池。
离网光伏电站就是独立电站系统，则需要一个存储电源的容器使用，所以需要购置光伏存储蓄电池。蓄电池容量(Ah)与负载容量（Ah）之比宜在3～6倍以上：连续阴雨天数较少地区约为3～4倍以上。连续阴雨天数较多地区约为5～6倍以上。
阴雨天连续使用7天，每天12小时。
平均日照时间4.5小时。
现已知Im=40.72A;日照时间4.5小时；
每天工作12小时，连续7天。
计算如下：直流电每天耗电量=12（时间）*40.72（工作电流）=488.64(Ah）
蓄电池总充电电流=（488.64*1.05)／(3.5*0.85)=172.461(A）
l.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，O．85为蓄电池充电效率。
蓄电池容量:488.64*7=3420.48Ah
直流电压291.7V，由于系统的损耗存在，所以蓄电池的电压为210V-260V，选用12V200Ah，二十个串，十组并。
六、直流－交流逆变器
逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流 电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照 明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。
选用德国SUNPOWER公司的25KVA逆变器1台。其主要技术性能指标如下：
额订功率：25KVA 输入：DC250V 输出：220V/380V，三相 波形：正弦波 谐波失真：<2% 工作频率：50HZ 逆弯效率：90%-94%(负载率0.1-1) 静态耗电：～1% 保护特性： ·短路保护 ·过流保护 ·过热保护 ·过压保护 ·欠压保护
七、控制器：
控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。
1、直流控制柜
选用TDCK－40KW直流控制柜1台。 采用微机控制系统实现本设备的控制功能。该设备的主要技术指标如下：
额定容量：40KW 控制路数：15路
2、交流配电柜
选用JP-75KVA交流配电箱1台。考虑到今后的扩容，尽管逆变器可并机运行，但为了可靠和便于操作使用，本配电柜仍作成双路输出，既可使两台逆变器并机输出，又可分路输出。其主要技术特性如下：
* 容量：75KVA * 输入：·双路逆变器三相四线输入 * 输出：双路220V/380V三相四线，或并机一路三相四线 * 测量功能：·双路各相电压测量
八、归纳以上各项，设备清单如下 ：
* 太阳能电池组件：33D(331)型单晶硅太阳能电池组件54块，共2KWp(含支架及地脚螺栓)
* 蓄电池组：GGMA-800型固定用干荷电铅酸蓄电池25只，分二组并联使用
* 逆变器：德国进口25KVA逆变器1台(含备品备件)
* 直流控制柜：TDCK-40KW直流控制柜1台(含备品备件)
* 交流配电柜：JP-75KVA交流配电柜1台(含备品备件)
* 整流充电柜：ZCK-50KVA整流充电柜1台(含备品备件)
九、电站的建设投资
电站的计划总投资31.2万元，其中： * 设备费用24.2万元(含设备运输费节能灯具费) * 工程费用：5万元 * 安装费用：2.00万元
2、电站建设投资的决算，如下表所列：
十、实训心得体会:
通过学习，我们深刻体会到，太阳能光伏产业是最具发展潜力的产业。充分认识到太阳能光伏产业发展的重大意义。光伏产业是利用太阳能电池直接将太阳光能转化为电能的一个新兴产业，是最有前途的绿色环保可再生能源产业，产品附加值高，产业带动性强，发展前景广阔，是全球发展最快的产业之一。
通过这次实验,我们了解了光伏电池的基本制作过程,把我们书本上学到的理论知识应用到了实际,对于光电池有了更进一步的认识,同时在实验过程中发现的新问题也得到了解决。诸如电极是如何制备的。太阳光伏电池的原理和结构太阳电池的种类和应用等。在等抽真空的空闲时间，老师为我们介绍了很多这方面的知识使我们了解了太阳能电池的广阔前景和宝贵的应用价值作为一种可再生的清洁能源必定会成为未来人类的重要生活必需品。很多同学由此坚定了向这方面发展的方向和研究的决心。
这次实训跟我们以前做的实训不同，因为我觉得这次我真正亲自去完成。所以我觉得这次实训是最深刻宝贵的。实训的过程全是我们学生自己动起手来完成的。
我们做实训不能人云亦云，要有自己的看法，这样我们就有充分的准备，要是做了也不知道是个什么实训那么也是白做。实训总是与现实相关的，就必须回顾课本知识，知道实训是需要什么数据和公式，写报告时怎样处理这些结构、参数计算、成本估算。
通过这次实训也使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实训是通用的,真正使我们受益匪浅.
第二篇：实验报告
普洱学院中学物理探究实验报告
班 级 学 号 姓 名
