井岡山餐廳并網光伏系統設計

黃在告

(江西科技學院 江西 南昌 330000)

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井岡山餐廳并網光伏系統設計

黃在告

(江西科技學院 江西 南昌 330000)

本文著重針對井岡山餐廳并網光伏系統的設計展開了詳細的討論。首先是對設計選址的地理氣候情況的介紹，接著提出總體本次的設計思路，然后對系統構成設備的選型進行較詳細敘述，最后對本次研究設計的系統進行效益分析，做總結并對并網光伏系統運用的未來進行展望。

光伏；并網系統；光伏應用

一、引言

何為光伏？其實光伏就是將太陽輻射能轉換為電能的最直接方式，它源于1839年法國物理學家貝克勒爾首次發現的光伏效應。

傳統發電方式主要是依靠燃燒煤、石油等化石能源，這些能源在地球上的儲備量是有限的且日益匱乏。并網光伏系統發電的能量來源是清潔、綠色、無污染、取之不盡、用之不竭的太陽能，它的發電過程是沒有噪音，不產生廢棄物。所以并網光伏系統發電方式相比傳統發電方式有顯著優點，幾乎完全可以解決傳統發電方式因缺點產生的所有問題[1]。

二、地理位置及日均發電量計算

井岡山餐廳位于江西省南昌市江西科技學院內，餐廳擁有主要的用電設備為空調、抽油煙機、電燈、電冰箱、電磁爐、電飯煲、電風扇等。

日耗電量=中央空調×2h+(油煙機+抽風機)×3h+電棒×6h+吸頂燈×8h+吊燈×7h+(臺式+立式冰箱)×12h+電磁爐×3h+(電飯煲+電熱兩用蒸飯機)×2h+電風扇×6h=66.24×2+(4.4+12)×3+2.646×6+24×8+1.6×7+(7.5+5.4)×12+21×3+(33.2+24)×2+5.525×6=766.106kWh

三、光伏組件

并網光伏系統設計應用中常用到的光伏組件為單晶硅和多晶硅電池組件，一般情況單晶硅和多晶硅組件的光電轉換效率差別不大，對于生產成本來講單晶硅組件較高[2]，它們的轉換效率分別為16%和18%，單價分別為3.0和4.0元/W。

通過分析可以看出：選用單晶硅電池組件更合適。由于井岡山餐廳正常情況下用電量較大，屋頂安裝面積本來就很有限加之又有天井的存在，它的安裝面積就更小了。所以在本次設計中選擇單晶硅組件進行設計[2]。

已知井岡山餐廳除去天井等占用部分可安裝面積約為3146m2，選擇200W的單晶硅光伏組件其主要參數為：工作電壓30V，工作電流6.7A，外形尺寸1580×808×40mm。

從上述參數可知單塊組件的面積=1.58×0.808 =1.276m2；

從前文中已知組件安裝的傾角為30度，則有

單塊組件實際占用面積=組件面積×cos30o =1.276×cos30o =1.105m2。

四、匯流箱

匯流箱是實現光伏組件串并聯的一種器件，由于基本布置于戶外，防護等級要求一般在IP54以上。選擇的匯流箱1：路數10路，每路輸入電路10ADC，最大輸出電流100ADC，輸入電壓0-1000ADC，品牌科宇。匯流箱2：路數:8路，每路輸入電路10ADC，最大輸出電流80ADC，輸入電壓0-1000ADC，品牌科宇。

五、直流配電柜

因為選擇的10進1出的匯流箱輸出的功率為50kW，路端電壓為750V，電流為67A；8進1出的匯流箱輸出功率為40kW，路端電壓為750V，電流為53.6A.所以根據方陣模塊特殊性選擇100kW和50kW兩種型號逆變器，則6臺10路匯流箱中，需要每2個匯流箱接入一個100kW直流防雷配電柜，共需3臺；剩余的單個8路匯流箱單獨接入50kW直流防雷配電柜，共需1臺[3]。

六、并網逆變器

并網逆變器是將匯流箱中集會光伏方陣的直流電轉變成可以供用戶使用同時符合并入公共電網要求的交流電，且為并網光伏系統的核心部件。它的作用不僅將光伏方陣輸出的直流電變為交流電，還要對轉換的交流電電壓、電流、相位頻率等進行控制[4]。

七、系統工作原理系統主要組成部分及電路原理圖

如圖1為本次設計井岡山餐廳并網光伏系統的電路原理連接圖。

圖1 本次并網光伏系統電氣連接設計圖

八、效益分析

(一)系統成本估算

目前并網光伏系統的建設成本大約為8.5～9元/W，江西省在2013年已經開始實施屋頂光伏發電示范工程，可獲得省專項資金補助支持，支持補助標準考慮國家政策、光伏組件市場價格等因素會逐年調整，目前一期示范工程每峰瓦補貼4元政策已結束，二期示范工程每峰瓦補貼3元，可以申請[5]。本次設計系統容量為1700×200=340kW，希望可以成為江西南昌高校園區中的二期示范工程。

所以本次系統設計成本估算為:

成本=總裝機容量×每瓦成本 =340000×(9-3) =2040000元

(二)日發電量與年發電量估算

日發電量：已知餐廳340kW裝機容量的并網光伏系統的每天平均峰值發電時間為3.8小時，則系統平均每天發電量約為:

日平均發電量=裝機容量×峰值日照時間×效率[11]=340×3.8×80% =1033.6kWh

(三)收益估算

日收益估算(以夏季為例，通過前文已知夏季日用電量為766.106kWh)

日均向電的賣電量=日均系統發電量-餐廳日均用電量 =1033.6-766.106 =267.494kWh

九、結論

本文的研究工作初步探討了太陽能光伏發電技術應用情況，尤其是對并網光伏系統發電技術的設計應用,做出重點探討，并結合了井岡山餐廳并網光伏系統設計的實例，設計了一個裝機容量為340kW的并網光伏系統，從設計選址，到設計思路，再到系統原理說明，再到主要組成部分選型設計，再到經濟效益分析，給出了對進行并網光伏系統的設計應用具有一定普遍意義的分析方法。

[1]艾欣,韓曉男,孫英云.光伏發電并網及其相關技術發展現狀與展望[J].現代電力.2013,01:1～7.

[2]郭連貴,太陽能光伏學[M].北京:化學工業出版社,2012.

[3]趙為.太陽能光伏并網發電系統的研究[D].合肥工業大學,2003.

[4]黃漢云.太陽能光伏照明技術及應用[M].北京:化學工業出版社,2012.

[5]王長貴,王斯成.太陽能光伏發電實用技術[M].北京:化學工業出版社,2005.

[6]唐傳佳,崔廣巍,陳立新,等.單晶硅與非晶硅光伏發電技術的出力比較[J].電源技術.2013,03:404～406.

黃在告，江西科技學院專職教師，研究方向：光伏應用技術與加工。