太阳能光伏发电系统(PVsyst运用)

能源与动力工程学院

课程设计

题    目:       发电系统设计           

课    程:     太阳能光伏发电系统设计         

专    业:       电气工程及其自动化           

班    级:          电气                 

姓    名:                            

指导教师:                                

完成日期:                    

 

目  录

 

1光伏软件Meteonorm和PVsyst的介绍———————————————3

 

1.1 Meteonorm————————————————————————–3

 

1.2 PVsyst——————————————————————————-4

 

 

2中国北京市光照辐射气象资料——————————————————-11

 

 

3独立光伏系统设计———————————————————————-13

 

 

3.1负载计算(功率1kw,2kw,3kw,4kw,5kw)—————————–13

 

3.2蓄电池容量设计(电压:24V,48V)—————————————-13

 

3.3太阳能电池板容量设计,倾角设计——————————————–13

 

3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。—————————————–16

 

3.5逆变器选型————————————————————————–17

 

3.6控制器选型————————————————————————–17

 

3.7系统发电量预估——————————————————————–18

 

 

 

 

 

 

第一章  光伏软件介绍

一、Meteonorm  

Meteonorm软件是一款分析各地的气象资料软件,包括当地的经度,维度,海拔高度,以及太阳辐射度等重要资料,要想设计当地的光伏发电系统,当地的气象资料必须准确,且完整,Meteonorm软件比较好的提供了各地的气象资料。

1、打开Meteonorm,选择语言

 

2、查询所在地气象数据,以北京为例

 

 

二、PVsyst

PVsyst是一款如何设计光伏发电系统的软件,他的设计流程如下:

1、获取设计所需相关信息

A、系统安装位置:查询经纬度

B、应用类型:离网/并网

C、荷载情况:荷载的功率和使用时间

D、环境条件:持续阴天数/遮阳情况

E、输出类型:交流/直流,电压,频率

2、打开PVSYST软件,导入北京的气象数据

 

 

3、系统设计,选择独立系统

 

 

4、系统设计过程就是依次完成设计界面上面各项里面的参数的过程

 

 

5、导入北京的气象数据

 

 

 

如果PVSYST中没有安装地的信息,

可采用以下方式(也就是使用之前提到的meteonorm6.0软件):

(一)利用Google earth 找到安装地点的经纬度

(二)利用meteonorm6.0软件计算该地点十年的气象参数,并保存为*.dat文件

(三)将该文件保存到PVSYST子目录的Meteo文件夹里面

(四)点击PVSYST主界面的TOOLS然后按图示步骤导入数据

(五)完成数据导入后,重新从步骤3开始进行设计

 

 

6、选择好安装点信息后,对其他数据进行设定

 

当地的太阳光漫反射数值一般选择0.2

 

7、选择orientation确定倾斜角

一般采用固定倾斜角度安装(Fixed tilted plane),倾斜角度可以根据设计要求选择或选择能量损失最小来确定倾斜角度

 

8、需要考虑阴影时,选择near shading 来设定阴影情况

点击 Construction/Perspective进行阴影设置,对建立好的模型进行阴影分析(阴影分析图),保存后,点击table得到阴影分析表

 

9、选择system进入荷载参数设置界面

 

 

10、选择simulation进行模拟计算

进行模拟计算并通过点击report得到模拟计算报告,保存报告

 

 

 

11、设计完成

其他类型设计基本相同,在设计过程中注意软件界面中的提示。

说明:软件不同版本的界面可能有所不同。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章   中国北京的气象资料

本设计采用Meteonorm收集北京太阳辐射资料,采用PVsyst设计独立光伏发电系统的。设计的地点是中国北京,当地的维度是北纬39.930,经度是东经116.400,海拔高度是30m。

 

地区名字=中国北京

维度(度)=39.930,经度(度)=116.400,海拔高度(m)=30,气候区域=三,7

辐射模式=默认(每小时);温度模式=默认(每小时)

温度选择:老时间段=1961-1990

辐射选择:新时间段=1981-2000

只添加3个站的值

最近的站:gh:北京(10km),ta:北京(10km)

 

G_Gh G_Dh Ta FF
  [W/m2] [W/m2] [C] [m/s]
1 100 39 -4.3 2.8
2 135 56 -1.9 2.9
3 177 79 5.1 3.2
4 214 110 13.6 3.4
5 247 123 20.0 2.9
6 242 144 24.2 2.5
7 209 127 25.9 1.9
8 196 121 24.6 1.6
9 183 92 19.6 1.9
10 142 69 12.7 2.1
11 102 47 4.3 2.6
12 86 37 -2.2 2.7
169 87 11.8 2.5

 

 

说明

Ta:空气温度

Ff:风速

G-gh:水平线上总的平均幅射度

G-dh:水平线上发散的平均幅射度

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三章 独立光伏系统设计

 

 

 

1、负载计算

家庭每天的用电量,平均=4.8kwh/day

  数量 功率 使用时间 能量
12 18w/盏 5h/小时 1080wh/天
电视机,电脑 2 120w/个 3h/小时 720 wh/天
洗衣机 1   600wh/天 600 wh/天
吸尘器 2   1200wh/天 2400 wh/天
每天消耗的电量       4800wh/day

顾客的需要    消费者家庭每天的用电量  ,全年的用电量

平均   4.8kwh/天

 

 

2、蓄电池容量设计

电池的型号为volta6sb100,制造商是volta公司,蓄电池组电压为24v,正常容量900Ah,是由2组串联,9组并联得来的,温度在固定的20℃下,电池门限:充电  27.0v/26.2v  放电23.5/25.2

 

3、太阳能电池板容量设计,倾角设计

Pv阵列的参数: Pv组件的类型:si-poly  制造商SED

Pv组件数量    8组串联,18组并联

Pv组件总数量  144    每个单元峰值功率为11wp

总的阵列功率  1.51kwp  实际 1.37kwp(50oC)  总的面积   56.4m2

Pv阵列损失因数

热损因数     uc(常数) 20w/m2k   uv(风) 0w/m2k  m/s

线上电阻损失 总的阵列阻值9.3mΩ   损失部分 1.5% at STC

组件质量损失                       损失部分 5.0%

组件错配损失                       损失部分 4.0%(固定的电压)

入射影响,灰的参数    1am=1-bo(1/cos i-1)bo parameter 0.05

 

倾角设计:水平方位:高度角55度,方位角0度

 

主要仿真结果

系统结果    可使用能量  1691kwh/year   specific prod          1118kwh/year

使用的能量  1752kwh/year   额外的(没有使用的) 89kwh/year

 

Performance ratio(pr)71.7%     solar fraction(sf)88.3%

Back up energy form generator   Back up energy   204kwh/year

燃料消费 123/year

 

 

标准的发电量:标准功率1.51kwp

 

 

 

 

新的仿真变换平衡和结果

 

 

 

说明:  Globhor    水平总的辐射        Globeff

E avail    可用的太阳能         E unused  能量损失

E user    可用的太阳能          E load   负载所需的能量

Solfrac   一部分太阳能

 

 

 

独立系统:损耗图示

项目:独立项目

仿真转换:最新仿真

主要的系统参数     系统类型           带发电机的独立系统

Pv方向            高度角 55           方位角 0

Pv阵列            组件数量 144        总功率  1.51kwp

电池      类型 volta 6sb100           技术 密封,tubular

电池包装   每个单元数量  18              电压/容量   24v/900ah

消费者家庭每天的用电量  ,全年的用电量  总的为1752kwh/year

 

一年的损耗图示

 

4、太阳能电池板安装间隔计算及作图

 

组件间距3m,线性损失19.6%

 

5、逆变器选型

 

Model No. JN700-3

 

 

上海XX电子设备有限公司

 

 

 

 

持续功率: 300W              峰值功率:600W
效率: ≥90%                  静态电流 : ≤0.2A        波形: 修正正弦波
输入电压: 12 V or 24V         输出电压: 220-240V
过载保护,过压保护,短路保护,过温保护,低压关断

6、控制器选型窗体顶端

窗体底端

 

型号:EPIP30小型太阳能充放电控制器

 

 

深圳市XXX科技有限公司

 

 

 

 

 

 

产品说明

特点

■  PWM和开关串联充电方式            ■ 充电状态调节

■ 负载自动恢复, 手动负载开关           ■ 温度补偿

■ 自识别电压(12/24V)             ■ 四个按键选择调整参数

■  LCD以数字和图形形式显示系统状态及参数

■ 完整的电路保护, 电子保险


参数表

型号 EPIP-30 /20A EPIP-30 /30A
额定充电电流 20A(max26A) 30A(max39A)
额定负载电流(Ie) 20A 30A
过载、短路保护 1.25Ie时60秒,1.5Ie时5秒过载保护动作;≥2Ie短路保护动作
空载损耗 控制电路:≤10 mA; LED及LCD显示(MAX)≤10mA,合计(MAX)≤20mA
系统电压 12/24V AUTOWORK;
工作温度 工业级:-20℃至+50℃
蓄电池容量 蓄电池组并联容量50AH至5000AH,设定
提升充电电压 14.8V;×2/24V;
直充充电电压 14.4V; ×2/24V;
浮充充电电压 13.4V; ×2/24V;
温度补偿 5mv/℃/2v;
过放电压 11.1V; ×2/24V;
控制方式 充电为PWM脉宽调制和ON/OFF开关方式用户可选;控制点电压为不同充、放电率、温度智能修正的准确控制;

 

7、系统发电量预估

Pv方向            高度角 55           方位角 0

Pv阵列            组件数量 144        总功率  1.51kwp

电池      类型 volta 6sb100           技术 密封,tubular

电池包装   每个单元数量  18              电压/容量   24v/900ah

消费者家庭每天的用电量  ,全年的用电量  总的为1752kwh/year

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