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随着光伏电站装机容量的不断增加,很多地区因不能在当地消纳现有光伏产生的电能,造成新装的光伏电站产生的电能不允许并入电网当光伏装机量功率大于当地负荷功率时,多余的电能只能浪费,造成电站收益减少随着储能系统价格降低,加装储能装置既可减少光伏电量的损失,又可做后备电源使用光伏发电窗系统是不依赖电网即能独立运行的系统,可在建筑领域广泛应用,利用窗户玻璃光伏发电解决窗户智能开关设备及监控系统的用电需求,实现自发自用制订光伏发电窗系统的总体方案时需根据负荷功率、所在地的太阳资源环境条件及应用等因素,所以不同的光伏发电窗项目需要有针对性地进行设计及选型太阳能组件的容量设计应根据当地太阳辐射资源和使用要求,确定所需的太阳能电池阵列和存储电池容量光伏发电窗系统的设计包括电池容量设计、光伏组件电气、结构设计、太阳能控制设备选型和布局、离网型逆变器设备选型和布局、防火防雷安全设计、线缆选型和配电方式设计等光伏发电窗在太阳光照下,利用半导体界面的光生伏特效应将光能转化成有波动性的直流电能,波动性的直流电通过太阳能控制器调节后输出稳定直流电能,既可给监控等直流负荷供电,也可给蓄电池充电在没有阳光时,蓄电池由太阳能控制器放电供监控等直流负荷用电;同时,通过离网逆变器输出定频定压正弦波、电能给智能220V50Hz开关设备等负荷供电系统配置方法
2.1光伏发电窗系统设计前,需确定负荷的功率、特性、日用电量及最长工作时间,该项目主要负荷是窗户的智能开关设备及监控系统,属阻性负载(图)1图光伏发电窗系统图1光伏组件设计
2.2光伏组件的功率根据负荷的日电耗确定太阳能发电是可再生能源,因受气候条件影响,光照辐射条件有低于或高于年均平均值的情况,考虑到北方大部分地区冬季的光照比夏季差,有些地区相差倍以上,因此确定光伏窗组件容量时需考虑1光照最差季节发电量能基本满足负荷需求太阳能组件的发电量不能完全转化为负荷用电,还要考虑太阳能控制器效率、逆变器效率、线缆损耗及蓄电池的损耗等其中离网系统转换效率主要包括两方面()机器本身的效率,例如离网逆变器电路复杂要经过多级变换,因此整体效率1比并网逆变器稍低,一般在〜80%90%之间;蓄电池充放电效率与蓄电池类型有关系,当光伏发电和负荷用电同步时,2光伏可以直接供给负荷使用,不需经过蓄电池转换太阳能控制器设计
2.3太阳能控制器从小容量的数百瓦到大容量的数百千瓦,其最重要的个技术2参数是系统电压和充电电流,输入电压范围、输入路数、转换效率等也是MPPT设计的参考值光伏发电窗光伏侧系统电压和蓄电池电压相同,太阳能控制器的输出电压等于离网逆变器的输入电压目前太阳能控制器尚无统一的行业标准,常用的有8个标称电压等级,即、、、、、、和一般容量12244896110220380600V,越大系统电压越高,如以下的系统,电压等级在以下,以上的5kW48V100kW系统电压等级在以上低电压较安全,适合家用;高电压效率高,适合用600V于商用大容量系统光伏发电窗蓄电池的充电电流就是窗户光伏玻璃组件输出的最大电流,选用太阳能控制器时,用容量除以系统电压就是充电电流系统电压和充电电流也是确定太阳能控制器规格型号的重要参数控制器的电路结构不同,电压范围也不同,电压范围越宽,选择组件串并联就越方便以控制器为例,范围较窄的电压范围为一般可接〜48V60145V,2块到块组件,选择余地不多;范围宽的电压范围为一般可连接〜3120450V,4至块元件12离网逆变器设计
2.4在光伏发电窗系统中,离网逆变器的主要作用是将太阳能控制器输出的直流电或蓄电池的直流电流转换为定频定压正弦波、电能在选择离网逆220V50Hz变器时,除需注意逆变器的输出波形、隔离类型外,还有几个技术参数也非常重要,如系统电压、输出功率、峰值功率、转换效率、切换时间等,这些参数的选择对负荷的用电需求影响较大离网逆变器的输出功率表述有以下种,一种是视在功率表示法,其单位为2实际输出有功功率还需乘以功率因素,如的离网逆变器,功率因素为VA,500VA实际输出的有功功率为即能带动的阻性负荷,如电灯,电磁炉
0.8,400W,400W等;另一种是有功功率表示法,单位为如离网逆变器,实际输出的有W,5000W功功率为5000W铅酸蓄电池设计
2.5在光伏发电窗储能系统中,蓄电池的作用是储存电能由于个体电池容量有限,系统通常把多个蓄电池通过串并方式组合起来,以达到方案设计的电压等级并满足所需容量要求电池组的容量取决于负荷使用的电量,电池供给负荷是在缺乏充足的阳光下提供电能对通讯、消防等重要负荷,应考虑连续的阴〜37d雨天进行设计,对一般负荷,则可根据经验或需供电进行设计〜23d蓄电池的电气技术参数对光伏发电窗系统设计非常重要,选型设计时需注意蓄电池的关键参数,如电池容量、额定电压、充放电电流、放电深度、循环次数等若为锂电池,常用磷酸铁锂电池,因锂电池稳定性比铅酸电池差,需考虑锂电池电压、电流及温度的实时监控本项目由于负荷功率较小,且预算有限,选用铅酸胶体电池即可、结束语3随着新能源的不断发展,以新能源微网为枢纽,监控测量为桥梁,构建源-储-荷-云多维一体的“光+储”能源生态链,利用光伏清洁能源发电后自发自用,余电储存,可通过智能调度实现本地能源和负荷的基本平衡,解决光伏电站的能源浪费问题,增加光伏电站的投资收益回报,对构建清洁、低碳、安全和高效的能源体系有重要意义光伏发电窗是用“光+储”技术实现不依靠电网独立运行,将阳光能转换成负荷所需的电能,供给窗户智能开关设备及监控系统等,实现了能源效率的最大化光伏发电窗替代了传统窗户的玻璃设计,但需满足室内透光率的要求,导致单块光伏组件功率低;若负荷需求电能较大,需将多台发电窗串并联方能满足需求。