太阳能供电系统技术方案
2009-09-27
1.概述
北京意科公司是一家在太阳能电源系统方面具有丰富经验的电源专业公司，已经为客户设计和安装的数千套太阳能电源系统。
其专用的设计软件YCASE在无数次的设计过程中，经过北京意科公司技术专家的补充、完善、提高，该软件现已成为北京意科公司重要的技术资源。
YCASE设计的太阳能电源方案是非常接近实际的运行情况的，具有经济性，可靠性。
本项目采用独立太阳能供电系统。
太阳能系统输出基准电压为48Vdc。
太阳能控制器采用北京意科公司生产的智能型控制器，太阳能电池板采用170Wp 的高效率太阳能板，蓄电池为2组1500Ah蓄电池。
意科公司根据本工程安装地点的地理位置，气候情况以及负载等情况，选取新疆(43.7N, 87.7E)作为设计参考点，利用意科公司专业设计软件，对用户给出站点的太阳能系统容量进行核算。
负载容量计算：
结论：本次方案的设计负载为366AH/天，其中逆变器转换效率按85%考虑。
在下面的计算中，我们将按照设计负载对系统进行计算。
2. 太阳能系统供电方案
2.1 供电系统工作模式:
根据本次项目要求，意科公司推荐采用独立太阳能供电方式：当日照充足时，由太阳能系统为负载供电、为蓄电池充电；在日落后或阴雨天，则由蓄电池向负载放电。
控制器可根据蓄电池的状态对蓄电池充电过程进行控制，具备过充/过放保护，具备强充/浮充及温度补偿等电池管理功能。
当蓄电池放电至限定的最低电压(该值电压可设置)时，控制器可自动切断主要负载电源，以保护蓄电池。
当系统电压恢复后，控制器根据电压自动投入被断开的负载。
2.2 系统设计的可靠性
意科公司采用太阳能专用设计软件对系统中各站进行设计，该设计软件充分考虑了诸多因素，软件中的数据库是由国际粮农组织提供的气象数据，并每10年更新一次。
由该软件设计的太阳能站数量已达数千套，至今为止仍在良好的运行中。
系统设计充分考虑了以下因素：
（1）应用于电信、导航、阴保等领域的专业系统；
（2）对于每个站址都充分考虑了其各自的地理、气象等方面的因素；
其中包括：站名、站址经度、纬度、当地的月太阳辐射强度总量、当地的月最高气温、最低气温、当地的地面反射系数、当地大气洁净程度等；
（3）24小时连续工作方式（固定消耗的AH数）；
（4）充分考虑了系统内部的损耗；
考虑了控制器自身的功耗，其次，考虑了线损，包括从汇流盒到控制器及蓄电池到控制器的线损，线损总损耗不超过1.5V。
第三，考虑了二极管的损耗；
（5）安全系数；
意科公司在进行太阳能光伏发电设计的时候，一般是以太阳能板额定发电量的90%来配置整个系统的，保证了系统运行10后输出功率降低不超过10%的要求。
（6）按一年中日照幅度最差的月份为依据，通过计算不同太阳能电池板倾角来确定该月最小的发电量，比较最小发电量，最终以这些数值中的最大值所在的角度确定为该站的倾角，并以此来确定系统配置。
3.太阳能供电系统设计
3.1 蓄电池的容量计算
蓄电池C10容量计算原则可按照以下公式计算：
C10=P×T×fV×fC×fL/UN/fE/fM
其中：
C10：所选电池10小时能够放出的电量：
P：功率：负载日耗电为366AH/天，即732W（48V）。
T：蓄电池放电时间：客户要求为5天即120小时
fV：温度折算系数：取1.25
fC：容量补偿系数：1.1
fL：寿命折算系数（老化系数）1.1
UN：系统电压：48V
fE：放电深度0.8
fM：极板活化系数1.2。
C10 = P×T×fV×fC×fL/UN/fE/fM
= 732W×5×24×1.25×1.1×1.1/48/0.8/1.2 = 2883
建议选择2组1500Ah蓄电池
3.2 太阳能系统计算书
对于位于本参考点的366AH/天负载太阳能系统，意科公司推荐采用每块额定容量为170Wp的太阳能电池板，共44块，采用2串×22并方式，额定总容量为7480Wp，总额定电流为105.6A。
太阳能板倾角为60度，朝正南安装。
计算机辅助太阳能电源系统工程设计
北京意科通信技术有限责任公司COMPUTER AIDED SOLAR ENGINEERING 用户单位：设计日期：2009.9
站名：
计算基本信息系统设计结果
纬度(北纬)：太阳能方阵
经度(东经)：太阳能板类型：170Wp
海拔高度(米)：需要数量：2串× 22并=44块地面反照系数：0.2 最大功率(瓦)：7480Wp
持续阴雨天(天)： 5 最大输出电流(安培)：105.6
系统电压(V)：48Vdc 最佳倾角(度)：60
负载大小(W)：366AH 朝向：正南
最大线损压降(伏)： 1.5 蓄电池
二极管器件压降(伏)：0.7 类型：阀控铅酸
选取的参考站点：新疆容量(安时)：3000
纬度(北纬)：43.7 连续阴雨天数： 5
经度(东经)：87.7 蓄电池平均温度
最低温度：
年平均：
意科公司提供的设计报告中的图表是我们采用专用太阳能发电系统设计软件设计，并结合我们多年的太阳能行业施工经验，在可靠气象数据的基础上设计出来的。
太阳能极板正常输出的系统设计结果图表分析
(太阳能系统各月输出表)
说明:
•第二列列出了太阳能子阵在一天内可能产生的最大充电Ah数。
•第三列列出了负载24小时的消耗量。
•本计算中已经考虑了蓄电池的充电效率。
•这个数据随着各月份平均太阳辐射的变化而发生变化。
结论：
从上表中可以看出，太阳能系统最差月日发电量412.5Ah>负载的日耗电量366Ah。
因此意科公司提供的太阳能系统完全能够满足设计要求。
4.太阳能供电系统配置表
设计负载：366AH/48V
参考点：新疆(43.7N, 87.7E)
太阳能系统总峰瓦：170Wp
太阳能系统倾角：60˚
太阳能板阵朝向：正南
蓄电池容量：3000Ah(C10)
子阵：6+6+5+5。