独立光伏发电系统设计

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直流接线箱的选型

直流接线箱也叫直流配电箱,小型太阳能光伏发电系统一般不用直流接线箱,直流接线箱主要用于中、大型太阳能光伏发电系统中,用于把太阳能电池组件方阵的多路输出电缆集中输入、分组连接,不仅使连线井然有序,而且便于分组检查、维护,当太阳能电池方阵局部发生故障时,可以局部分离检修,不影响整体发电系统的连续工作。图4所示是直流接线箱的电路图(单路)。

图4 直流接线箱电路示意图(单路)

本设计选用上海新驰电气有限公司生产的汇流箱,其具体参数如下表1所示:

表1汇流箱参数

电气参数 光伏阵列电压范围 光伏阵列输入列数 每路输入最大电流 环境温度 环境湿度 通信接口 防护等级 外形尺寸 宽*高*深 重量 630*450*180 15kg 200~100V DC ≤24 20A -40~+85℃ 0~99% RS485 IP54、IP65 本汇流箱带有防雷功能,因此防雷系统不需要另行设计。

图5汇流箱实物图

光伏控制器的选型

光伏控制器要根据系统功率、系统直流工作电压、电池方阵输入路数、蓄电池组数、负载状况及用户的特殊要求等确定光伏控制器的类型。一般小功率光伏发电系统采用单路脉冲宽度调制型控制器,大功率光伏发电系统采用多路输入型控制器或带有通信功能和远程监测控制功能的智能控制器。

控制器选择时要特别注意其最大工作电流必须同时大于太阳能电池组件或方阵的短路电流和负载的最大工作电流。

根据上面的设计中,组件需要并联40组,所以系统的短路电流为 Ioc=×40=220A

选择合肥赛光电源科技有限公司生产的SSCP-48-220A型号的控制器。

表2 所选控制器参数

型号 光伏组件总额定功率 额定充电电流 蓄电池组额定电压 最大充电电流 蓄电池过充电压点 蓄电池过充电压恢复点 蓄电池过放电压点 蓄电池过放电压恢复点 静态损耗电流 使用环境温度 使用海拔 防护等级 设备外形尺寸 设备净重 SSCP-48-220A 200A 48V ≤225A ≤100mA -20℃~+50℃ ≤2000m IP20 355×380×150

图6控制器外壳

光伏逆变器的选型

光伏逆变器选型时一般是跟据光伏发电系统设计确定的直流电压来选择逆变器的直流输入电压,根据负载的类型确定逆变器的功率和相数,根据负载的冲击性决定逆变器的功率余量。逆变器的持续功率应该大于使用负载的功率,负载的启动功率要小于逆变器的最大冲击功率。在选型时还要考虑为光伏发电系统将来的扩容留有一定的余量。

在独立光伏发电系统中,系统电压的选择应根据负载的要求而定。 选用湖北雷特斯科技有限公司生产的TLS-4KVA型逆变器,其技术参数如下:

表3 所选逆变器参数

型号 额定功率 电池电压 最大放电电流 输出电流 充电电流 瞬时最大功率 输出电压 输出频率 空载电源 波形失真率(THD) 逆变效率 工作环境温度 工作环境海拔 TLS-4KVA 4000W 48V 20A 18A 按电池容量的10%计 150%技术指标,10秒 220VAC±3% 50Hz± ≤ DC ≤5%(线性负载) ≥90% -10℃~60℃ 《1000米

图7 逆变器

结论

综上所述,在进行系统设计时,首先应该考虑用户的负载需求量和当地的天气条件等不可变因素,然后选择合适的计算公式计算出系统中各参量值,并且在整个市场中根据最经济和安全的原则广泛地对各类器件选型,从而得出最经济实用的设计。光伏系统的设计需本着合理性、实用性、高可靠性、和高性价比的原则。做到既能保证光伏系统的长期可靠运行,充分满足负载的用电需要,同时又能使系统的配置最合理、最经济,特别是确定使用最少的太阳能电池组件功率和

蓄电池的容量。协调整个系统工作的最大可靠性和系统成本之间的关系,在满足需要保证质量的前提下节省投资,达到最好的经济效益。


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