由於經濟發展水平的差異, 還有小部分偏遠地區, 沒有解決基本用電問題, 無法享受現代文明, 光伏離網發電可以解決無電或者少電地區居民基本用電問題.
戶用光伏離網發電系統主要由光伏組件, 支架, 控制器, 逆變器, 蓄電池以及配電系統組成. 系統電氣方案設計, 主要考慮組件, 逆變器 (控制器) , 蓄電池的選型和計算. 設計之前, 前期工作要做好, 因為離網系統都是定製的, 沒有一個統一的方案, 需要先了解用戶負載類型和功率, 白天和晚上的用電量, 安裝地點的氣候條件. 光伏離網系統, 用電要依賴天氣, 沒有100% 的可靠性.
離網系統由於必須配備蓄電池, 且佔據了發電系統30- 50% 的成本. 而且鉛酸蓄電池的使用壽命一般都在3- 5年, 過後又得更換, 從經濟性來說, 很難得到大範圍的推廣使用, 只適合缺電的地方使用.
離網系統和併網系統不一樣, 組件和逆變器並不是按照一定的比例去配置, 而是要根據用戶的負載, 用電情況和當地的天氣條件來設計:
1, 根據用戶的負載類型及功率確認離網逆變器的功率
家用負載一般分為感性負載和阻性負載, 洗衣機, 空調, 冰箱, 水泵, 抽油煙機等帶有電動機的負載是感性負載, 電動機啟動功率是額定功率的3- 5倍, 在計算逆變器的功率時, 要把這些負載的啟動功率考慮進去. 逆變器的輸出功率要大於負載的功率. 但對於一般貧困家庭而言, 考慮到所有的負載不可能同時開啟, 為了節省成本, 可以在負載功率之和乘以0. 7- 0. 9的係數. 下面的列表是常用家用電器的功率, 供設計時參考.
2, 根據用戶每天的用電量確認組件功率
離網系統可用的電量= 組件總功率* 太陽能發電平均時數* 控制器效率* 蓄電池效率. 組件的設計原則是要滿足平均天氣條件下負載每天用電量的需求, 也就是說太陽能電池組件的每天發電量要稍大於負載每天用電量. 因為天氣條件有低於和高於平均值的情況, 太陽能電池組件的設計基本滿足光照最差季節的需要, 就是在光照最差的季節蓄電池也能夠基本上天天充滿電. 但在有些地區, 最差季節的光照度遠遠低於全年平均值, 如果還按最差情況設計太陽能電池組件的功率, 那麼在一年中的其他時候發電量就會遠遠超過實際所需, 造成浪費. 這時只能考慮適當加大蓄電池的設計容量, 增加電能儲存, 使蓄電池處於淺放電狀態, 彌補光照最差季節發電量的不足對蓄電濁造成的傷害. 組件的發電量並不能完全轉化為用電, 還要考慮控制器的效率和機器的損耗以及蓄電池的損耗.
組件的安裝角度要考慮用戶的地理位置, 盡量滿足夏季和冬季的要求, 在我國, 太陽能電池的方位角一般都選擇正南方向, 以使太陽能電池單位容量的發電量最大, 最理想的傾斜角是使太陽能電池年發電量儘可能大, 而冬季和夏季發電量差異儘可能小時的傾斜角.
燈泡, 電風扇, 電吹風這樣的負載, 用電量等於功率乘以時間; 空調, 冰箱這樣的負載, 是間隙性工作的, 空調的耗電和室內外溫度差, 房間面積, 空調的能效率有很大關係, 1台1P的空調, 晚上用8小時, 耗電1- 5度不等.
3, 根據用戶晚上用電量或期望待機時間確定蓄電池容量
蓄電池的任務是在太陽能輻射量不足時, 保證系統負載的正常用電. 對於重要的負載, 要能在幾天內保證系統的正常工作, 要考慮連續陰雨天數. 對於一般的負載如太陽能路燈等可根據經驗或需要在2~ 3天內選取. 對於一般貧困家庭而言, 主要考慮價格, 則不用考慮陰雨天, 太陽好的時候多用. 太陽不好的時候少用, 沒有太陽則不用. 選擇負載時, 盡量使用節能設備, 如LED燈, 變頻空調. 蓄電池的設計主要包括蓄電池容量的設計計算和蓄電池組串並聯組合的設計. 在光伏發電系統中, 大部分使用的都是鉛酸蓄電池, 考慮到電池的壽命, 一般取放電深度為0. 5- 0. 7之間. 蓄電池設計容量= (負載日均用電量* 連續陰雨天數) / 蓄電池放電深度.
4, 5kVA戶用系統設計方案
客戶的用電需求: 照明200瓦每天工作6小時, 冰箱50瓦每天工作24小時, 一匹變頻空調工作12小時, 電視機50瓦每天工作10小時. 還有洗衣機, 台式電腦, 電飯鍋, 電風扇等不定時家電, 客戶安裝地點在雲南迪慶.
1, 統計負載總功率
照明200瓦, 冰箱50瓦, 空調750W, 電視機50瓦, 洗衣機算300W, 台式電腦200W, 電飯鍋1200W, 電風扇100W, 總計2850W, 選用古瑞瓦特SPF 5000控制逆變一體機, 輸出功率為4. 0KW.
2, 每天用電統計
照明1. 2度電, 冰箱1度, 空調2度, 電視機0. 5度, 洗衣機算1度, 台式電腦0. 5度, 電飯鍋1度, 電風扇0. 5度, 平均總計7. 7度, 實際上平均每天約6- 10度電左右. 雲南迪慶光照條件較好, 平均每天算4. 5小時, 設計採用9塊280W組件, 共2. 52kW, 平均每天能發電11. 34度, 離網系統效率較低, 一般約0. 8, 平均每天可用電9度, 因此基本上可以滿足99% 以上的用電需求.
3, 計算蓄電池
戶用的電器大部分都是在晚上用, 白天可能只有20% 左右, 為了增加蓄電池的壽命, 可以適當增加蓄電池的容量, 每天充放電深度低, 這個項目設計採用4節12V250AH的膠體鉛酸蓄電池, 總容量12000VAH, 可利用的電量約8. 4度, 平均晚上用電6度電, 放電深度約50% .
