設(shè)計(jì)一個(gè)完善的太陽(yáng)能分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)需要考慮很多因素,進(jìn)行各種設(shè)計(jì),如電氣性能設(shè)計(jì)、防雷接地設(shè)計(jì)、靜電屏蔽設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等,對(duì)地面應(yīng)用的獨(dú)立分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)來說,最主要的是根據(jù)使用要求,決定太陽(yáng)能電池方陣和蓄電池的容量,以滿足正常工作的需求。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)原則是在保證滿足負(fù)載用電需要的前提下,確定最少的太陽(yáng)能電池組件和蓄電池容量,以盡量減少投資,即同時(shí)考慮可靠性及經(jīng)濟(jì)性。
獨(dú)立的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是,先根據(jù)用電負(fù)載的用電量,確定太陽(yáng)能電池組件的功率,然后計(jì)算蓄電池的容量,但對(duì)于并網(wǎng)的太陽(yáng)能分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)又有其特殊性,需要確保分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性,所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下事項(xiàng):
1)太陽(yáng)照在地面太陽(yáng)能電池方陣上的輻射光的光譜、光強(qiáng)受到大氣層厚度(即大氣質(zhì)量)、地理位置、所在地的氣候和氣象、地形地物等的影響,其能量在一日、一月和一年內(nèi)都有很大的變化,甚至各年之間的每年總輻射量也有較大的差別。太陽(yáng)能分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在哪個(gè)地區(qū)使用,該地日光輻射情況,太陽(yáng)能電池使用地的經(jīng)度與緯度。了解并掌握使用地的氣象資源,比如月(年)平均太陽(yáng)能輻照情況、平均氣溫、風(fēng)雨等資料,根據(jù)這些條件可以確定當(dāng)?shù)氐奶?yáng)能標(biāo)準(zhǔn)峰值時(shí)數(shù)(h)和太陽(yáng)能電池組件的傾斜角與方位角。
2)由于用途不同,耗電功率、用電時(shí)間、對(duì)電源可靠性的要求等各不相同。有的用電設(shè)備有固定的耗電規(guī)律,有些負(fù)載用電則沒有規(guī)律。而太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)輸出功率(W)的大小直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。太陽(yáng)能電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率,受到太陽(yáng)能電池本身的溫度、太陽(yáng)光強(qiáng)和蓄電池浮充電壓的影響,而這三者在一天內(nèi)都會(huì)發(fā)生變化,所以太陽(yáng)能電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率也是變量,因而太陽(yáng)能電池方陣的輸出功率也隨著這些因素的改變而出現(xiàn)一些波動(dòng)。
3)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)工作的時(shí)間(h),是決定太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中太陽(yáng)能電池組件大小的核心參數(shù),通過確定工作時(shí)間,可以初步計(jì)算負(fù)載每天的功耗和與之相應(yīng)的太陽(yáng)能電池組件的充電電流。
4)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)使用地的連續(xù)陰雨天數(shù)(d)的參數(shù),決定了蓄電池容量的大小及陰雨天過后恢復(fù)蓄電池容量所需要的太陽(yáng)能電池組件功率。確定兩個(gè)連續(xù)陰雨天之間的間隔天數(shù)D,是決定系統(tǒng)在一個(gè)連續(xù)陰雨天過后充滿蓄電池所需要的電池組件功率。
5)蓄電池組是工作在浮充電狀態(tài)下,其電壓隨太陽(yáng)能電池方陣發(fā)電量和負(fù)載用電量的變化而變化。蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響。
6)太陽(yáng)能電池充放電控制器、逆變器由電子元器件組成成,它本身運(yùn)行時(shí)具有能耗影響其工作的效率,控制器、逆變器選用元器件的性能、質(zhì)量等也關(guān)系到耗能的大小,從而影響到分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。
這些因素相當(dāng)復(fù)雜,原則上需要對(duì)每個(gè)發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算,對(duì)一些無(wú)法確定數(shù)量的影響因素,只能采用一些系數(shù)來進(jìn)行估量。由于考慮的因素及其復(fù)雜程度不同,采取的方法也不一樣。
設(shè)計(jì)太陽(yáng)能分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的任務(wù),是在太陽(yáng)能電池方陣所處的環(huán)境條件下(即現(xiàn)場(chǎng)的地理位置、太陽(yáng)輻射能、氣候、氣象、地形和地物等),選擇的太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池、控制器、逆變器構(gòu)成的電源系統(tǒng)既要具有高的經(jīng)濟(jì)效益,又要保證系統(tǒng)的高可靠性。
地球上各地區(qū)受太陽(yáng)光照射及輻射的變化周期為一天24h,處在某一地區(qū)的太陽(yáng)能電池方陣的發(fā)電量也在24h內(nèi)周期性的變化,其規(guī)律與太陽(yáng)照在該地區(qū)輻射的變化規(guī)律相同。但是天氣的變化將影響太陽(yáng)能電池方陣的發(fā)電量。如果有幾天連續(xù)陰雨天,太陽(yáng)能電池方陣就幾乎不能發(fā)電,只能靠蓄電池來供電,而蓄電池深度放電后又需盡快地將其補(bǔ)充。設(shè)計(jì)中應(yīng)以氣象臺(tái)提供的太陽(yáng)每天總的輻射能量或每年的日照時(shí)數(shù)的平均值作為設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)。由于一個(gè)地區(qū)各年的數(shù)據(jù)不相同,為了可靠性應(yīng)取近十年內(nèi)的最小數(shù)據(jù)。根據(jù)負(fù)載的耗電情況,在日照和無(wú)日照時(shí),因均需由蓄電池供電,所以氣象臺(tái)提供的太陽(yáng)能總輻射量或總?cè)照諘r(shí)數(shù)對(duì)決定蓄電池的容量大小是不可缺少的數(shù)據(jù)。
對(duì)太陽(yáng)能電池方陣而言,負(fù)載應(yīng)包括系統(tǒng)中所有耗電裝置(除用電器外還有蓄電池及線路、控制器、逆變器等)的耗用量。太陽(yáng)能電池方陣的輸出功率與組件串并聯(lián)的數(shù)量有關(guān),串聯(lián)是為了獲得所需要的工作電壓,并聯(lián)是為了獲得所需要的工作電流,根據(jù)負(fù)載所消耗的電量,對(duì)適當(dāng)數(shù)量的太陽(yáng)能電池組件,經(jīng)過串并聯(lián)即組成所需要的太陽(yáng)能電池方陣的輸出功率。
原標(biāo)題:影響太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)電效益的因素