家用/办公太阳能发电系统设计



当地气象数据分析
南昌,位于江西中北部,东径约115°27’~116°35’北纬约28°10’~29°11’之间;其中,市区位于北纬28°35’~28°55’,东径115°38’~116°03’之间。南昌市地处北半球亚热带内,受东亚季风影响,形成了亚热带季风气候。市内热量丰富、雨水充沛,光照充足,且作物生长旺季雨热匹配较好,为农业生产提供了有利气象条件,素有鱼米之乡的美誉。气温南昌地区(下同)气候温和,历年平均气温在17.1~17.8℃之间,≥0℃积温6256~6530℃。气温变幅大,盛夏极端最高气温达40℃以上,隆冬极端最低气温低于-10℃。日照南昌光照充足,历年平均日照时数1772~1845小时,7、8月最多,2、3月最少。光照分布与农作物生长旺季基本同步,对农业生产有利。太阳辐射南昌为太阳辐射观测二级站,进行总辐射和净辐射观测。1986~2003年平均总辐射量为4279.02兆焦耳/平方米,1992~2003年平均净辐射量为2078.67兆焦耳/平方米.
现安装地点为南昌市纬度为28.36°,最佳倾角为28.36°+2°=30.36°,其太阳辐射能数据如下:




月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年总值


水平面的太阳总辐射量MJ/m2

182.8

193.9

241.1

321.0

433.5

427.7

570.2

550.6

430.4

353.3

266.9

240.6

4212.00


水平面的太阳直辐射量MJ/m2

65.43

67.97

74.58

113.7

188.3

180.4

318.7

297.1

216.6

173.8

129.0

115.3

1940.88


斜面上太阳总辐射量kwh/m2

58.59

58.24

67.58

85.80

110.7

106.8

141.4

144.5

122.1

109.4

89.7

84.63

1179.48

用户负载情况分析表






家用 / 办公太阳能发电系统负载情况表


设计负载电器名称

规格型号

耗电功率



每日工作时间

日耗电量


照明

节能灯

11W

6

4

264Wh


电脑

液晶显示

100W

1

5

500Wh


打印机

喷墨

30W

1

1

30Wh


传真机

喷墨

150W

1

1

150Wh


电冰箱

150L

100W

1

24

800Wh


洗衣机



300W

1

0.5

150Wh


微波炉(选项)



1000W

1

0.5

500Wh


卫星电视接收机/VCD



25W

1

6

150Wh


彩色电视

21

70W

1

6

420Wh


水泵



200W

1

0.5

100Wh


总计



2000W





2264Wh

光伏系统工作原理
太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳的光能转化为电能后,通过充电控制器的控制,一方面直接提供给相应的电路或负载用电,另一方面将多余的电能存储在蓄电池中作为夜晚或是太阳能电池产生的电力不足时备用。
太阳能电池组件是由多个多晶硅或单晶硅电池片串并联,并经严格封装而成的。而其中的电池单体在太阳的照射下可发生光电效应而产生一定的电压和电流,通过将电池板串并联组合后得到一定大小等级的电压和电流后经电缆送至充电控制器。
充电控制器是对蓄电池进行自动充电、放电的监控装置,当蓄电池充满电时,它将自动切断充电回路或将充电转换为浮充电方式,使蓄电池不致过充电;当蓄电池发生过度放电时,它会及时发出报警提示以及相关的保护动作,从而保证蓄电池能够长期可靠运行。当蓄电池电量恢复后,系统自动恢复正常状态。控制器还具有反向放电保护功能、极性反接电路保护等功能。蓄电池作为系统的储能部件,主要是将太阳能电池产生的电能存储起来方便供电。

光伏供电系统设计

(1) 电源系统容量的设计
1. 太阳能电池组件的选型





太阳能电池相关参数


太阳能电池材料

单晶电池片,铝合金边框


峰值功率Wp

30W


开路电压Voc

21.16V


短路电流Isc

1.95A


最佳工作电压Vmp

17.2V


最佳工作电流Imp

1.75A


太阳能电池尺寸

520*541*35mm


电池重量

3.8kg

2. 计算等效的峰值日照常数
计算公式:
年峰值日照小时数=倾斜面上的太阳能辐射量÷3.6
(3.6是太阳能辐射量的单位为MJ/m2时的年峰值日照小时数的单位换算系数)
每日的峰值日照小时数=年峰值日照小时数÷全年的总天数
1kwh=3.6×106J=3.6MJ
1179.48 kwh/m2=1179.48×3.6 MJ/m2=4246.128 MJ/m2
安装当地的年峰值日照小时数=4246.128÷3.6=1179.48h
每日的峰值日照小时数=1179.48÷365=3.23h

3. 根据系统的工作电压等级确定太阳能电池组件的串联数

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