家用太阳能光伏发电系统设计

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1、万方数据l科技创新与应用I2011年11月上半月刊科技创新家用太阳能光伏发电系统设计·高彪‘林善法2何剑峰1李杨1杨建斌1严思韵·(1、浙江工商大学，，浙江杭州3100002、浙江工商大学信电学院实验老师．浙江杭州310018)摘要：太阳能分布广泛，可自由利用，取之不尽，用之不竭是人类最终可以依赖的能源为解决边远地方人们日常生活、生产用电的需要，改善人们的生活水平进行了家用太阳能光伏发电系统的设计。给出了系统的设计方法及施工要求，包括蓄电池容量的计算、控制器的选择、基于TI．A94对逆变器的设计等

2、。关键词：太阳能光伏发电；系统设计；控制及逆变电路的实现；TL494引言家用太阳能发电系统是一种可再生的、环保型的新型能源技术，人类生存活动更离不开太阳能。全球目前年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。太阳能随处可得，不必远距离输电，无噪声，不污染环境。由于这些独特的优点，太阳能发电作为新兴的产业正在迅速崛起，正如世界观察研究所的一项报告所指出：正在兴起的“太阳经济”将成为未来全球能源的主流，实现以“太阳经济”为主的能源转移将创造新的产业，就像石油帮助人类形成今天的社会一样

3、，这种新的能源经济也将创造人类的未来。1太阳能光伏发电应用历史及现状自1839年发现“光生伏打效应”和1954年第一块实用的光伏电池问世以来，太阳能光伏发电取得了长足的进步，但是它的发展仍然比计算机和光纤通迅要慢得多。1973年的石油危机和20世纪90年代的环境污染问题大大促进r太阳能光伏发电的发展。随着人们对能源和环境问题认识的不断提高，光伏发电越来越受到各国政府的重视，科研投入不断加大，鼓励和支持光伏产业发展的政策也不断出台。以1997年美国总统克林顿的“西万太阳能光伏屋顶计划”为标志，13本

4、还有欧洲的德国、丹麦、意大利、英国、西班牙等同也纷纷开始制定本国的町再生能源法案．刺激了光伏产业的高速发展。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业丁20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展。，2007年，中国光伏电池产量首次超过德国和日本

5、．居世界第一位。2008年的产量继续提高，达到了200万千瓦。近5年来，中国光伏电池产量年增长速度为l一3倍，光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年I．07％增长到2008年的近15％。商业化晶体硅太阳能电池的效率也从3年前的13％～14％提高到16％一17％。据欧洲光伏工业协会EPIA预测，太阳能光伏发电在2l世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年．可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的

6、占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。2太阳能光伏发电系统组成及运行方式太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行图1太阳能发电系统示意图SolarGeneratorSystem—12一和并网运行两种方式。

7、独晓运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置．主要用于无电嘲的边远地区和人E1分散地区，整个系统造价很高；在自．公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。太阳能光伏发电独立系统主要包括太阳能电池组件、控制器、蓄电池组、直流／交流逆变器等部分，其结构如l割l所示。3蓄电池容量对于独立光伏系统来说，蓄电池是系统中非常重要的一部分。如果蓄电池出现问题，整个系统都无法工作。在作为储能的同时，蓄电池在光伏系统中还起到了稳压的

8、作用。对于系统中蓄电池容鼍最佳值的确定，必须综合考虑太阳能光伏电池板的容量、安装地最长时间连续无日照期间f{j电时数、负载容量等。蓄电池容量的计算方法有多种，一般可以通过式(3—1)算出：C：i!QV+11+Kf3—1)其中：c为蓄电池容量(Ah)；d为最长无日照期间的』{j电时数(h)；Q为平均负载的功萼夏(w)；V为系统电压(V)；K为温度系数，一般取0．5～0．95；11为蓄电池的放电深度，一般取0．5～0．8。这个计算公式是根据平均负载功率和最长连续无13照时的用电时间计算