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结论
• 1：独立光伏应用如果需要降低成本、提高系统质 量的最关键的问题是尽量减少蓄电池的容量；风 光互补、风光油互补是最好的方法。 • 2：应用产品的设计离不开“工业设计”专家的介 入。 • 3：蓄电池的充电、放电效率是非常重要的问题， 从整体上来看，使用磷酸鐡锂蓄电池是合理的。
• 中国新能源照明协会专家的建议
如何设计独立光伏系统
1：负载性质（容性、感性、阻性，季节性） 不同负载性质对逆变器的要求不一样。 2：每天需要的能量。 功率对系统的要求不重要，重要的是能量。 单位是KWh。 3：需要连续几个阴雨天通过电能。 下雨及阴天仍然可以发电的。 4：蓄电池的充放电效率、放电深度很重要。
关于最佳倾角的分析
独立光伏系统的三大部件
• 太阳电池 • 控制器 • 储能元件（最薄弱的环节）
• 核心技术是控制器，不了解控制器就不懂 独立光伏系统
世界上最小的光伏控制器电路 （尚德 公司设计）
D1
D2 Q3 L R1 R2 R3 C1 R4 Q4
R5
Q1
Q2 L ED
基本功能
• • • • • 防止反充电功能 防止过充电功能 防止过放电功能 DC/DC升压功能 自动开关灯功能
• 防反充保护 • 这是国家标准GB/T19064-2003中规定必须具备的功能 • 在太阳能辐射弱时,太阳能电池电压会低于蓄电池电压,这时蓄电池会 反向有电流充入太阳能电池,造成太阳能电池永久性损坏,一般可在回 路中串入二极管来防止反充,普通二极管压降太大,最好用肖特基二极 管,如用MOS管或继电器,效果会更好。
水平面上的太阳辐射
• 通常气象部门所公布的太阳辐射资料里只 有水平面上的太阳的总辐射量H、直接辐射 量Hb和散射辐射量Hd, H≈Hb+Hd
倾斜面上的太阳辐射
• H是水平面上的太阳的总辐射量，它不能代表倾 斜状态下的太阳电池方阵面是的实际情况，要想 知道倾斜状态下的太阳电池方阵面是的太阳的总 辐射量，必须对气象数据进行修正。倾斜面上的 太阳辐射量Ht是由太阳的直接辐射量Hbt，天空的 散射量Hdt，和地面的反射辐射量Hrt三个部分组 成： Ht≈Hbt+Hdt+Hrt
国际部光伏系统培训
独立光伏发电系统的特点和系统容量计算
（内部资料，严禁外传！）
2012年1月 国际部 技术经理 刘健
独立光伏系统的特点 特点：
1：虽然在整个光伏领域所占的比例在减少，总量在每年 迅速增加； 2：所涉及的领域广； 3：对研发人员的要求高。
中国边远无电地区的潜在市场
根据2006年1月份的统计，目前全国还有大约270万 户，1200万无电人口，其中大约100万户，400万无电 人口的用电问题计划通过光伏发电和小型风力发电来 解决，按照每户200瓦的脱贫标准（年用电量 200kWh），总装机容量20万千瓦，总投资约160亿元。 如果每户每年用电水平达到1000kWh，每户平均装机 1000W，则市场潜力为100万千瓦，总投资约为800亿 元
我国部分主要城市的斜面最佳辐射倾角
太阳能电站阵列间距计算
光伏阵列间距计算 光伏阵列的间距包括行间距和列间距，一般来说， 光伏方阵在使用固定式支架之后，由于每一排组件都处于 同一平面上，因此只需要考虑行间距，而列间距可以忽略 不计。如使用跟踪支架，那么支架和支架之间的行、列间 距都需要考虑，且计算过程复杂，通常可以使用软件来模 拟计算。 使用固定式支架的光伏方阵根据建设地的地理位置 、太阳运动情况、支架高度等因素并由公式计算可得出固 定式支架前后排之间的距离。一般确定原则：冬至当天 9:00～15:00太阳电池方阵不应被遮挡。光伏方阵阵列间 距或可能遮挡物与方阵底边垂直距离应不小于D。
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小功率光伏系统的MPPT
• 大于1KW系统用MPPT • 1KW系统以下不用MPPT
太阳能光伏照明目前还不可以用在机动车道上
• 达不到2007年7月1日起施行的《城市道路 照明设计标准》的要求 • 目前只适合做人行道、社区道路、农村道 路照明。
相关标准
小测验
1：地点：上海太阳能30wLED路灯,每天工作8小时。可以在连续3个阴雨天正常工作。 负载：容性、季节性，30w 2：每天需要能量30 ×8=240wh 如果用铅酸蓄电池，其效率为80%：240w÷0.8=300wh 如果用磷酸鐡锂电池，其效率为90%：240w÷0.9=266wh 为了延长蓄电池的使用寿命，电深度80%；300wh÷0.8=375wh=0.375kwh 266wh÷0.8=333wh=0.333kwh 3：查表：上海1Kw太阳电池平均每天发电量 2.70kwh,0.375÷2.70=0.138 铅酸蓄电池1000KW×0.138=138w 磷酸鐡锂电池0.333÷0.270=123w 4：蓄电池的容量：设：系统电压为24V； 设：阴雨天发电量为晴天0.3倍 2.70×0.3=0.81×3=243wh 铅酸蓄电池375÷24=15.6Ah 蓄电池容量=15.6×3－243÷24=46.8-10.1=35.7Ah 磷酸鐡锂电池 考虑到标准化，选择140w、24V的太阳能光伏组件 24v/40A的蓄电池 • 深入讨论：
光伏方阵跟踪系统
• • • • 太阳电池6元/瓦，还有意义吗？ 可靠性由谁来认证？ 失败的案例多，成功的少： 美国建造的容量为225KW的Phoenix-Sky Harbor聚光跟踪光伏系统，从安装到拆除一 共运行了5年，连续无故障时间不超过6个月。 1983年，美国建成当时世界上最大的Carrisa Plains太阳能光伏电站，容量650KW， 采用双轴跟踪，计算机控制，在1992年全部拆除。 另外，Hesperia-Lugo1, Hesperia-Lugo2两个跟踪式太阳能光伏电站分别在1986和 1987年全部更换。 我国从上世纪80年代开始，就有天津18所，西安交通大学等单位进行太阳能光伏跟踪 系统的研究和试验，运行后效果都不理想。 1994年，我国曾经引进跟踪电站技术，在西藏日喀则地区安装了一个15KW的太阳能 聚光跟踪光伏系统，从安装起就没有达到过设计要求，最后不得不将聚光跟踪光伏系 统改为固定太阳能电站。 最近几年，国内外纷纷设计出花样繁多的各种跟踪系统，但是真正能够经住时间考验 的很少，能够在10年内不出问题、能够连续运行的很少。
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防过充、过放电保护 国家标准GB/T1904-2003中规定不得超过规定电压的1.5%，这个 问题在前面充电控制电路中已经行了详尽的分析,要求防过充电精度 为±0.1V,保证蓄电池在太阳能辐射强的情况下不致损坏
• 控制电压点回差 • 国家标准GB/T1904-2003中规定必须具备 • 以0.7-0.8V为宜
• 太阳电池组件方阵平面上所接受到的太阳辐射能 量与许多因素有关：当地的纬度、海拔高度、大 气透明度或者是大气的污染程度、四季的变化、 一天中时间的变化、达到地面的太阳辐射值、直 接分量和散射分量的比例、地面的反射系数、组 件表面的灰尘清洁程度等等。准确地推算出太阳 电池组件是的太阳辐射量，必须对以上太阳辐射 的基本情况有所了解。
蓄电池中的新秀：磷酸鐡锂电池
• • 1）磷酸铁锂蓄电池的瓦时效率在使用寿命期内平均可以达到95%以上。 2）超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而磷酸铁锂 动力电池，循环寿命达到2000次以上，磷酸铁锂电池在同样条件下使用，将达到７－ ８年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的5倍以上。 3）体积小、重量轻，同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3重量 是铅酸电池的1/3。 4）磷酸铁锂材料无任何有毒有害物质不会对环境构成任何污染被世界公认为绿色环保 电池，该电池无论在生产及使用中，均无污染，因此该电池又列入了“十五”期间的 “863”国家高科技发展计划，成为国家重点支持和鼓励发展的项目。 5）单体3.2V电压，适合与白颜色LED直接高效率匹配，小型太阳能光伏照明电器所用 的光源大部分是LED，不同颜色的LED的工作电压是不同的，如果不考虑到这个因素， 随便使用蓄电池，难免就需要DC/DC变换电路，DC/DC变换电路是有能量损失的，尤 其是小功率的小型太阳能光伏照明电器中使用的DC/DC变换电路，效率比较低70%左 右。如果认识到不同的蓄电池的标称电压是不同的，只要巧用蓄电池的标称电压，不 同的LED采用 不同标称电压的蓄电池，就可以达到予想不到的效果。例如，对于用工 作电压3.2V左右白颜色LED设计的1W太阳能应急照明灯，无论用锂离子蓄电池、镍氢 蓄电池，铅酸蓄电池都组合不出3.2V的标称电压，通常要用DC/DC变换电路或者比较 大的限流电阻，系统效率比较低。如果采用磷酸铁锂蓄电池（单体电压3V），就可以 不用DC/DC变换电路，只要比较小的限流电阻，效率提高和成本下降。
• 防雷击保护 • 这是国家标准GB/T1906 4-2003中规定必须具备的功能 • 在太阳能PV产品用在空旷场合或山顶等地易受雷击或静电破坏的地 方,应在输入端并接压敏电阻防止雷击现象。
太阳能光伏储能蓄电池
• • • • • • 高的充电、放电效率 长寿命 一个比较平坦的充电曲线 温度特性好 性能价格比高 不污染环境
• 温度补偿 • 国家标准GB/T1904-2003中规定：在工作环境温度变化大的情况 下 ， 控 制 器 应 该 具 有 温 度 补 偿 功 能 ， 其 温 度 系 数 为 每 节 电 池 -37mv/℃
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防太阳能电池或蓄电池反接保护 这是国家标准GB/T1904-2003中规定必须具备的功能
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在电路如已串有肖特基二极管防止反充,那么就没有防太阳能电池反接的问 题了,但要注意,太阳能电池反接后其电压会和蓄电池叠加,对电路器件的耐 压有影响,这就是说器件的耐压方面要有充足的余量,要不然就要对关键部 位进行限压保护.如场效应管的VGS之间等.防止蓄电池反接可在回路里接 一只二级管,万一蓄电池反接,反向电流通过二极管放电,使熔断器断开,如图 8所示,D为防蓄电池反接保护二极管。