光伏發電裝置的設計

Ⅰ 5kw光伏發電設計方案及項目成本投資多少錢

首先我們要知道並網光伏發電系統的原理及需要用到哪些設備。
一、光伏發電系統工作原理：
高性能的太陽能電池組件通過支架被集中安裝在屋頂上，經過串聯並聯後組成太陽能電池方陣，太陽能電池方陣吸收太陽光，產生直流電，經過光伏逆變器後轉化為可供家裡使用的交流電，上傳電網。
二、系統構成：
主要有：
1、光伏組件 （多晶275W） 20塊、光伏並網逆變器1台（5KW），鋁合金支架1套，直流線纜和交流線纜按實，配電箱一個等。
三、市場價格：
光伏系統的市場價一般在4-5元每瓦。一般家庭安裝5KW的太陽能發電系統，造價大約在2萬元左右。
四、家庭光伏發電的收益包括三部分：
1、補貼賺錢：國家補貼0.32元/度（2018.5.31後）+省級補貼+市縣補貼(各地略有不同)，不論是自己用了還是賣了，只要發的電都有補貼。
2、節省電費：發電自己用，不用交電費，等於賺錢了。
3、賣電賺錢：用不完的電賣給國家，賣電價格按照當地燃煤脫硫機組標桿電價0.56元/度左右。(各地電價略有不同)。
五、設計安裝接地要求：
防雷接地:電站的全部設備、線纜橋架、電纜的金屬外殼都要可靠接地。
接地裝置:人工垂直接地體宜採用角鋼、鋼管或者圓鋼。水平接地體宜採用扁鋼或者圓鋼。圓鋼的直徑不應該小於10 mm，扁鋼 40*4mm ，角鋼L50*5*2500mm，鋼管厚度不小於3.5mm。人工垂直接地體的長度宜為2.5m，垂直接地體及人工水平接地體間的距離宜為5m。人工接地體在土壤中的埋設深度不應小於0.5m，需要熱鍍鋅防腐處理，在焊接的地方也要進行防腐防銹處理。

避雷針宜採用圓鋼製成，其直徑不應小於下列數值：
針長1m以下：圓鋼為12mm；

針長1～2m： 圓鋼為16mm；
針長2m以上：圓鋼為20mm

Ⅱ 太陽能光伏發電並網原理

太陽能光伏發電並網原理

太陽能光伏發電並網原理，光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而腔橡將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。下面看看太陽能光伏發電並網原理。

太陽能光伏發電並網原理1

光伏發電並網原理:依靠太陽能電池組件,利用半導體材料的電子學特性,當太陽光照射在半導體PN結上,產生了較強的內建靜電場,在內建靜電場的作用下,將光能轉化成電能。

其工作原理是：太陽電池組件產生的直流電經並網逆變器轉換成符合電網要求的交流電之後，直接進入公共電網，光伏電池方陣所產生的電力除了供給交流負載外，多餘的電力反饋給電網。在陰雨天或夜晚，太陽電池組件沒有產生電能或者電能不能滿足負載需求時，就由電網供電。

由於太陽能發電直接供入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，減少了能量的損耗，並降低了系統的成本。但是，系統需要專用的並網逆變器，以保證輸出的電力滿足電網對電壓、頻率等指標的要求。因為逆變器效率的問題，會有部分能量損失。

太橡圓耐陽能光伏發電並網原理2

光伏發電的基本原理

獨立光伏發電系統由太陽能電池陣列、蓄電池、逆變器組件、控制器和負載（直流負載和交流負載）組成。因為太陽能電池產生的電能為直流，但是由於光照強度實時變化，太陽能電池輸出的電壓也不穩定，這時也需要蓄電池來起到一個濾波的作用，將太陽能電池產生的電壓穩定在蓄電池的電壓值上，

在另外一種意義上，用蓄電池也有儲能的作用，可以將過剩的電能儲存起來供在光照強度較低的時候使用。如果是直流負載就可以直接接在蓄電池上工作，如果是交流負載，那麼需要經過逆變器的DC-AC 變換，將直流電變成交流電，供給交流負載。

並網光伏發電的基本原理

獨立光伏發電系統由太陽能電池陣列、蓄電池、逆變器組件、控制器和負載組成。因為需要將光伏發出來的電回饋給電網，這就需要將直流電轉換為電網要求的220V、50HZ 的交流電，並且在相同相位的情況下並網，像電網供電。

無論是獨立光伏發電系統還是並網光伏發電系統，逆變系統對於交流負載和並網發電都是必不可少的，接下來我們主要就光伏分布發電中的逆變系統的相關設計進行研究。

光伏發電逆變系統的組成

光伏發電系統主要由太陽能電池、主迴路、控制電路和負載組成。主迴路主要包括DC/DC 電路、DC/AC 電路、濾波器組件。下面主要對於主迴路部分的設計做介紹，其中包括主迴路的拓撲結構進行分析，介紹一下全橋逆變電路的工作原理以及逆變器模塊的選型，以及相關保護的設計。

光伏發電逆變系統的拓撲結構

通常單相電壓型逆變器主要分為推挽式、半橋和全橋逆變電路三種。這三種方式根據其不同的特點應用於不同的場合。

推挽式逆變電路的電路結構比較簡單，如圖3-1 所示。其上電路只需要兩個晶閘管，基極驅動電路不需要隔離，驅動電路比較簡單，但是晶閘管需要承受2 倍的線路峰值電壓，所以適合於低輸入電壓的場合應用。

同時變壓器存在偏磁現象，初級繞組有中心抽頭，流過的電流有效值和銅耗較大，初級繞阻兩部分應緊密藕合，繞制工藝復雜。因為推挽式逆變電路對於晶閘管的耐壓要求比較高，不適合作為光伏發電的.逆變系統主迴路。

相比於推挽式逆變電路，單相半橋式逆變電路中所使用的晶閘管的耐壓要求就相對較低，不會有線電壓峰值2 倍這么多，絕對不會超過線電壓峰值。其逆變出來的波形也相對推挽式比較接近於正弦波，所以濾波的要求也相對梁春較低。由於晶閘管的飽和壓降減小到了最小，所以不是最重要的影響因素之一。

但是由於半橋式逆變電路的結構決定其集電極電流在晶閘管導通時會增加一倍，使得在晶閘管選型的過程中，要考慮大電流、承受高壓的情況，就難免會因為其價格昂貴，所以不適合作為光伏發電的逆變系統主迴路。

太陽能光伏發電並網原理3

太陽能發電主要分為兩種，一種是並網型發電，一種是獨立光伏系統。二者的區別主要在於一個需要並網，可以不適用蓄電池，一個是自給自足，需要蓄電池，其他基本一致。

基本組成如下： 光伏陣列將太陽能轉變成直流電能，經逆變器的直流和交流逆變後，根據光伏電站接入電網技術規定光伏電站容量確定光伏電站接入電網的電壓等級，由變壓器升壓後，接入中壓或高壓電網。

原理如下： 光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯後進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。

目前市面上太陽能光伏發電站的「並網模式」通常有三種：自發自用余電上網模式、全額上網模式、全部自用模式。

首先，在這三種並網模式中選擇其中一種，那麼就需要根據自身的實際情況來進行選擇了：比如說像普通家庭住戶，大多數的人都選擇自發自用余電上網的模式，這也是現在分布式光伏發電站中所用比例占最高的一種選擇方式。

這種模式的好處，是光伏電站發出來的電優先給自己家裡面供電使用，然後用不掉多餘的電直接自動並入到電網裡面，這樣的話就避免了浪費，還能賺錢。這種模式是比較適合普通家庭用戶選擇的，也是非常經濟實惠，因為不用額外花錢買電池來儲存電量。

除了家庭用電以外，比如說工業用電、廠房屋頂、工商業樓房屋頂這些地方就是商業用電，也是比較適合自發自用余電上網模式的。

為什麼這么說呢？因為商業用電的費用比民用電費更高，如果工商業以及廠房屋頂安裝光伏電站的話，那麼經濟效益會大大地增高，回本時間也會更短，這種選擇方式是非常有利的，用不掉的電直接並網到電網上面。

Ⅲ 光伏發電的原理是什麼

光伏發電原理:光伏發電是一種利用半導體界面的光伏效應將光能直接轉化為電能的技術。這項技術的關鍵是太陽能電池。太陽能電池串聯後，可以封裝保護成大面積太陽能電池組件，配合功率控制器等部件組成光伏發電裝置。光伏發電的主要原理是半導體的光電效應。當光子撞擊金屬時，其能量可以被金屬中的一個電子完全吸收。電子吸收的能量大到足以克服金屬內部重力，從金屬表面逃逸出來成為光電子。硅有四個外層電子。如果純硅摻雜有五個外層電子的原子，比如磷原子，就會變成N型半導體。如果純硅摻雜有三個外層電子的原子，例如硼原子，就形成了P型半導體。P型和N型結合在一起，接觸面就會形成電位差，成為太陽能電池。電影封面陽光照射在半導體pn結上，形成新的空穴-電子對。在pn結內建電場的作用下，空穴從N區流向P區，電子從P區流向N區。電路接通後，就形成了電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。太陽能發電有兩種方式，一種是光-熱-電轉換，另一種是光電直接轉換。(1)光-熱-電轉換模式利用太陽輻射產生的熱能發電。一般太陽能集熱器將吸收的熱能轉化為工質蒸汽，然後驅動汽輪機發電。前一個過程是光熱轉換過程；後一個過程就是熱電轉換，和普通火力發電一樣。太陽能熱發電的缺點是效率低，成本高。據估計，其投資至少比普通火電廠貴5~10倍。(2)光電直接轉換模式這種模式利用光伏效應將太陽輻射能直接轉換成電能。光電轉換的基本器件是太陽能電池。太陽能電池是一種利用光伏效應將太陽能直接轉化為電能的裝置。它是一個半導體光電二極體。當太陽光照射到光電二極體上時，光電二極體會將太陽能轉化為電能，產生電流。當許多電池串聯或並聯後，就可以成為一個輸出功率比較大的太陽能電池陣列。太陽能電池是一種很有前途的新能源，它有三個優點:永久、清潔和靈活。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，一次投資就可以用很長時間。與火力發電和核能發電相比，太陽能電池不會造成環境污染。

Ⅳ 光伏並網發電系統的防雷設計

為了保證系統在雷雨等惡劣天氣下能夠安全運行，要對這套系統採取防雷措施。主要有以下幾個方面：
（1）地線是避雷、防雷的關鍵，在進行配電室基礎建設和太陽電池方陣基礎建設的同時，選擇光電廠附近土層較厚、潮濕的地點，挖一2m深地線坑，採用40扁鋼，添加降阻劑並引出地線，引出線採用35mm2銅芯電纜，接地電阻應小於4Ω。
（2）在配電室附近建一避雷針，高15m，並單獨做一地線，方法同上。
（3）太陽電池方陣電纜進入配電室的電壓為DC220V，採用PVC管地埋，加防雷器保護。此外電池板方陣的支架應保證良好的接地。
（4）並網逆變器交流輸出線採用防雷箱一級保護（並網逆變器內有交流輸出防雷器）。
避雷控制系統負責檢測每次直接雷擊避雷裝置動作後入地脈沖電流的強度、雷擊電壓的極性、雷擊次數的計數以及各個防非直接雷避雷裝置的動作損壞情況。它根據上位機的指令，將各種數據傳給上位機進行相應處理;也可以根據用戶的按鍵命令，進行復位、顯示和列印簡單報表等操作。下位機中智能監測儀的前端處理分為兩個部分：一部分用於檢測多路防直接雷避雷裝置動作後各個參數的變化情況;另一部分用於檢測多路防非直接雷避雷裝置的動作損壞情況。
前端處理(1)中用於檢測直接雷擊的探頭，採用羅哥夫斯基(以下簡稱為羅氏)線圈。羅氏線圈安裝在防直接雷避雷裝置的接地引下線上，將大電流強電信號轉變為小電流弱電信號進行隔離。信號進入前端處理(1)後，因此時的信號電壓高達幾十伏甚至上百伏，需要進行兩級變換後才能送入智能監測儀處理：第一是進行分壓變換，通過阻抗匹配將信號電壓降至±0.1v～10v;第二是進行非線性變換，將±0.1v～10v的信號變換為±0.3v～5v的信號。進行非線性變換的目的是便於a/d采樣和去掉雜訊電平的干擾。前端處理(1)的輸出信號分成兩路，一路經過4051八路選擇電路和a/d轉換電路測量雷電波形的峰值電壓以及極性;另一路通過觸發電路和保持電路給單片機提供中斷信號和直接雷擊避雷裝置動作路數的信號。一旦某一路遭受直接雷擊，單片機就被觸發信號中斷，中斷服務程序中先判斷遭受直接雷擊的避雷裝置的路數，然後通過4051選擇讀入該路信號，經a/d轉換後存入相應內存單元，以備主程序進行處理，相應路數的雷擊次數進行累加，如果加滿，則再增加時又從1開始循環計數。這樣處理完後退出中斷程序，由主程序將信息顯示出來。只要不掉電或按復位按鈕，則最新一次雷擊的信息將始終顯示在面板上。
前端處理(2)的輸入來自防非直接雷避雷裝置(如電源避雷箱)的防雷介面信號。該信號通過同軸電纜或光纜接入前端處理(2)中，經過過壓保護電路和光電隔離電路後送入智能監測儀的8255介面電路進行處理，如果避雷裝置雷擊後工作正常，則監測儀將檢測到高電平信號，如檢測為低電平信號，則表明此避雷裝置已被雷擊損壞，應立即予以更換。智能監測儀檢測直接雷擊電流強度的電路部分採用ad1674器件構成采樣電路，ad1674的最小采樣時間為7.5μs，而一個雷電波形的上升沿一般在l0μs以上，整個雷電的放電波形一般在幾十微秒到上百微秒之間，故ad1674理論上完全可以將雷擊後的整個放電過程波形采樣進來。因每個采樣過程都是通過單片機的中斷服務程序進行的，這樣，cpu就有足夠的時間進行其它的數據處理、報警、顯示和列印控制等任務。下位機的列印控制部分主要是應用戶的要求列印各種實時數據信息和避雷裝置的損壞情況的簡單報表，該電路部分採用一片8255控制電路來進行列印控制。下位機與上位機的數據通信是通過mc1488、mc1489組成的串列通信電路實現的。
系統的上位機採用pc機作為整個監測系統的資料庫管理中心，該部分主要負責統計系統轄區內的各個智能監測儀所檢測的避雷裝置的各種雷擊信息(如雷擊電流強度、雷擊次數、雷擊電壓的極性以及避雷裝置的損壞、更換情況等等)。它可以模擬顯示轄區內防雷系統中各個避雷裝置的位置、動作情況及工作狀態，也可以按用戶要求列印防雷系統中的各個智能監測儀的歷史數據報表以及每次雷擊後的具體情況的實時報表。它還可以通過向預先設定的電話報警來滿足某些需要無人值守的場合。