家庭用太阳能光伏系统的设计--毕业论文.docx

电力学就本科毕业设计（论文）下载原文可修改文字和底色颜色查看原文题目：家庭用太阳能光伏系统的设计院系：数理学院专业年级：应用物理学专业级学生姓名：学号：指导教师：年6月10日摘要太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。为解决边远的农牧地区、偏僻山区、孤立的岛屿等地方人们日常生活、生产用电的需要，改善人们的生活水平，出现了家庭用太阳能光伏发电系统。20世纪70年代后，太阳能光伏发电在世界范围内收到高度重视并取得长足发展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要部分,被认为是21世纪最具发展潜力的一种发电方式。文章进行了家庭用太阳能光伏系统的设计。通过计算得出大理地区太阳能光伏方阵的最佳倾角及相应斜面上的日均太阳能辐射量，然后根据当地的气象，环境状况及具体用电情况，给出了系统的设计方案及施工要求，包括了蓄电池容量的计算、逆变器功率的选择、太阳能电池组件的选择和布置等。同时对设备参数进行了优化选择，选出了最佳的光伏方阵。自太阳能光伏系统安装以来，系统工作稳定正常，验证了设计的正确性。关键词：光伏发电；家庭式太阳能；系统设计DesignofthehomeusephotovoltaicgenerationsystemAbstractSolarenergyisthemostcommonformofnaturalresources,itisalsotheinexhaustiblerenewableenergy.Aimingatsolvingthepeople,sdailylifeandproductionelectricityneedsinremotefarming,mountainandislands,ahomeusesolarphotovoltaicgenerationsystemwasdesigned.Afterthe1970s,solarphotovoltaicpowergenerationintheworldhasbeenattachedtoandmadeconsiderableprogress.Solarphotovoltaictechnologyastheutilizationofsolarenergyisanimportantpartofanditisconsideredasapowergenerationofthemostdevelopmentpotentialofthetwenty-firstcentury.Thisarticlehascarriedonthedesignofhouseholdsolarphotovoltaicsystem.ThroughcalculationofDaliareasolarphotovoltaicarray,theoptimumtiltangleandthecorrespondingslopeonthecalendaryearmonthlyaveragedailysolarradion.Accordingtolocalweather,environmentconditionsandspecificcasewithelectricity,thedesignmethodandconstructionrequirementweredeveloped,includingthecalculationofthebatterycapacity,thechoiceofinverterpower,theselectionandlayoutofthesolarcellmodules.Atthesametimetheequipmentparameterswereoptimized,choosingthebestphotovoltaicarray.Theresultsindicatethatthesystemrunsstabilityandnormal,theaccuracyofthedesignisverified.KeyWords：Photovoltaic；HomeSolar；SystemDesign目录摘要错误!未定义书签。Abstract错误!未定义书签。引言错误!未定义书签。1太阳能开发利用现状错误!未定义书签。1.1 世界光伏发展及现状错误!未定义书签。1.2 我国光伏发展及现状错误!未定义书签。2太阳能光伏发电系统工作原理及组成错误!未定义书签。2.1 硅太阳能电池错误!未定义书签。2.2 太阳能电池组件错误!未定义书签。2.3 太阳能控制器错误!未定义书签。2.4 逆变器错误!未定义书签。3太阳能光伏发电系统的分类错误!未定义书签。3.1 独立发电系统错误!未定义书签。3.2 并网发电系统错误!未定义书签。3.3 混合发电系统错误!未定义书签。4家庭用太阳能光伏系统的设计错误!未定义书签。4.1 确定现场参数错误!未定义书签。4.2 太阳能光伏发电系统的初步设计错误!未定义书签。4.2.1 光伏支架的选择错误!未定义书签。4.2.2 光伏组件选择及排布错误!未定义书签。4.2.3 逆变器的选择错误!未定义书签。4.3 太阳能光伏发电系统的效益分析错误!未定义书签。4.4 太阳能光伏系统的综合设计错误!未定义书签。4.4.1 光伏组件的排布及固定错误!未定义书签。4.4.2 线缆的排布错误!未定义书签。4.4.3 蓄电池的设计错误!未定义书签。4.4.4 防雷系统错误!未定义书签。4.4.5 电气方案设计错误!未定义书签。4.4.6 设计报告错误!未定义书签。5太阳能光伏发电系统的施工及安装错误!未定义书签。5.1 购置运输物资错误!未定义书签。5.2 进行安装错误!未定义书签。5.3 系统整改及试运行错误!未定义书签。5.4 正式投产错误!未定义书签。结论错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。引言世界范围的能源危机和环境污染导致新能源的应用成为热点，而太阳能凭借其清洁、可再生、分布广泛等优势获得了普遍关注。其中光伏并网发电系统作为一种环境友好型、能缓减现有电力系统用电高峰压力、能有效提高生活标准的发电方式，正迅速得到应用。19世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费急剧增大。初期主要以煤炭为主，进入20世纪后，尤其第二次世界大战以来，石油及天然气的开采与消费开始大幅度增加。在化石能源短缺的大背景下减排等问题尤为凸显其重要性，人民逐渐把目光转向了新能源这一新兴领域。1980年联合国在“联合国新能源和可再生能源会议”上对新能源有了新的定义：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源。新能源的有许多，他们有太阳能，海洋能，风能，地热能，核能，生物质能等。而太阳能是未来能源的一颗闪耀的新星。太阳照射地球一个小时产生的能源，足够目前世界全年的能源需求。因此，太阳能被看作是摆脱对石油依赖的终极途径。据电气与电子工程师协会（IEEE）称，十年内，太阳能光伏系统可能最终成为最经济的供电方式，不过这有赖于太阳能产业持续快速地改进太阳能电池的能效并创造规模效益。如今在在国家大力提倡低碳经济，循环经济和可持续发展，和十二五节能减排目标的宏观政策影响下,所处的市场领域将逐渐扩大,可以预见未来十年将是太阳能供热发电行业发展的黄金十年。初步预计未来五年内，其规模会以每年50-100%的速度递增。本次试图设计出一套符合装机地点情况的家庭用分布式光伏发电系统，在设计过程中，尽可能切合实际进行分析设计，设计出不同的方案作为系统备案。完成系统安装工作，以实现设计内容，实现系统高效运行为最终目标。1太阳能开发利用现状1.1 世界光伏发展及现状1954年世界第一块太阳能电池在美国贝尔实验室诞生,开启了太阳能利用的新篇章。经过60年的发展，不仅太阳能电池的利用率得到了极大的提高，而且太阳能电池的使用范围也不再仅仅局限于空间技术等高科技领域。太阳能利用的飞速发展始于1973年世界爆发石油危机，从此之后，越来越多的国家开始意识到发展新能源的必要性，制定了一系列鼓舞光伏发电的优惠措施，制定实施庞大的光伏工程。从此光伏行业得到了飞速发展，在1997-2006年的10年时间中，世界光伏产业扩大了20倍，在未来这个数字将持续增长山。表1.1为太阳能电池发展重要节点。表Ll太阳能电池发展重要节点时间事件1893年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应、即“光伏效应工1930年肖特基提出Cu2势垒的“光伏效应”理论。同年，朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池、使太阳能变成电能。1941年奥尔在硅上发现光伏效应。1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效率为6%o同年，韦克尔首次发现了碑化线有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳电池。1955年吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。同年，第一个光电航标灯问世。美国RCA研究碑化像太阳电池。1957年硅太阳能电池效率达8%o1958年太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源。1959年第一块太阳能多晶硅电池问世，效率为5%o1960年硅太阳电池首次实现并网运行。1974年COMSAT研究所提出无反射绒面电池，硅太阳电池效率达18%。1978年美国建成世界首个IOkWp太阳能光伏地面电站。1990年德国提出“2000个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶装35kWp光伏电池。开启家庭用分布式光伏发电新篇章。1998年单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”。我们可以很清晰的看到，在世界范围内，太阳能的发展是非常迅速的，自1954年第一块单晶硅电池问世后，仅仅4年时间，太阳能电池就在空间技术领域得到了广泛使用，之后就建成了大型光伏电站并投产使用，尤其是在1990年德国提出的光伏屋顶计划，则是光伏行业发展的又一重要里程碑，它标志着太阳能光伏这一新兴高科技技术正式向普罗大众开放，让光伏显得不再神秘，让每一住户能够接触到太阳能光伏发电并投身于新能源发展事业中。自1990年德国提出“2000个光伏屋顶计划”计划后，开启了太阳能光伏应用的崭新篇章，至此光伏电站的架设不再是高难度、高投资、高要求这样的“三高”隹题，人们可以根据需要在自家屋面建立起一个小型的家庭用分布式光伏发电系统，而不是只能投产一座大型的具有一定规模的电站。从今天看来，这一举措影响了未来25年光伏行业的发展，甚至说直接改变了现今光伏行业的发展走向。这让小型的家庭用或商用分布式光伏发电出现在人们的视野中，把大型太阳能光伏电站化整为零，破除其局限性，减少单次投资金额，发展小型分布式系统，这吸引了无数人的眼光，这一思想和办法飞速的在世界范围内传播和发展。1.2 我国光伏发展及现状我国太阳能资源非常丰富，理论储量每年达17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。表1.2为全国各地太阳能总辐射量与年平均日照当量。表1.2我国各地太阳能资源地区类别地区太阳能年辐射量年日照时数标准光照下年平均日照时间（时）(MJm2年)(kWhm2年)宁夏北部、甘肃北部、新疆南部、6680-84001855-23333200-33005.08-6.3青海西部、西藏西部河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、5852-66801625-18553000-32004.45-5.0