當今世界上還有很大一部分人生活在缺電或無電的世界中, 他們居住在貧困或偏遠地區, 遠離發電廠和公共電網, 因為沒有電, 無法享受到現代文明給生活帶來的資訊和便利. 光伏離網發電系統是一種獨立自給的可再生新能源供電系統, 可以解決他們的基本用電問題.
典型光伏離網發電系統主要由太陽能組件, 支架, 太陽能控制器, 離網逆變器, 蓄電池, 配電箱等六部分組成, 太陽能組件接入到太陽能控制器後, 首先滿足用戶負載使用, 之後將多餘的電量存儲於蓄電池中, 以備夜間及陰雨天使用, 當蓄電池沒電, 大部分逆變器還可以支援市電輸入 (或者柴油發電機) 作為補充能源給負載供電.
光伏離網系統的設計不同於併網發電系統, 需要考慮用戶的負載大小, 日用電量, 當地的氣候條件等因素, 根據客戶的實際需求選擇不同設計方案, 相對較為複雜, 為了保證離網系統能夠可靠工作, 做好前期的客戶需求調查是非常有必要的. 光伏離網系統的設計, 主要包含逆變器的選型, 組件容量的設計和蓄電池容量的設計:
一. 逆變器選型: 根據用戶負載大小和類型確定逆變器功率
逆變器功率大小的選擇一般要不小於負載總功率, 但是考慮到逆變器的使用壽命和後續擴容, 建議逆變器功率需要考慮留有一定的裕量, 一般為負載功率的1.2~1.5倍, 另外, 如果負載包含有類似於冰箱, 空調, 水泵, 抽油煙機等帶電動機的感性負載 (電動機的啟動功率是額定功率的3~5倍) , 需要把負載的啟動功率考慮進來, 即負載的啟動功率要小於逆變器的最大衝擊功率. 以下是逆變器的功率選擇的計算公式, 供設計時參考.
二. 組件容量確定: 根據用戶日用電量和光照強度確定組件容量
光伏組件白天發的電一部分供給負載使用, 剩下部分給蓄電池充電, 到了晚上或者太陽輻射不足情況下, 儲存在蓄電池的電將放電給負載使用, 由此可見, 在沒有市電/或者柴油機作為補充能源情況下, 負載的所耗電全部來自光伏組件白天所產生的電, 考慮到不同季節, 不同地區的光照強度會有差異, 為了保證系統的可靠運行, 光伏板的容量設計應該在光照最差的季節也能滿足需求, 以下是光伏板的容量計算公式:
三. 蓄電池容量確定: 根據夜晚用電量或者後備時間確定電池容量
光伏離網系統的蓄電池主要用於儲能, 保證在太陽輻射不足時負載還能夠正常工作. 對於有重要負載的光伏離網系統, 蓄電池容量的設計需要考慮當地的最長陰雨天數. 普通的光伏離網系統負載供電要求不高, 考慮到系統成本原因, 可以不考慮陰雨天數, 只要根據實際的光照強度來調整負載的使用. 另外, 大部分光伏離網系統選用鉛酸電池, 一般取鉛酸電池的放電深度為0.5-0.7, 蓄電池容量的設計可以參考以下公式:
四. 10kVA光伏離網系統典型設計方案
項目背景: 給剛果布首都一所學校設計一套光伏離網系統滿足其日常用電.
1) 項目需求調查
設計方案前期, 需要做好客戶需求調查 (負載資訊要準確) , 具體如下:
2) 逆變器選型
客戶的負載主要是教室照明, 教室風扇, 公共場所照明, 圍牆照明以及廣播系統等, 負載總功率為6.84kw, 逆變器功率選擇 不小於9.8kVA, 可以選用晶福源ESS10K逆控一體機, 輸出功率為10kVA.
3) 組件容量確定
根據客戶需求調查表可以看出, 學校平均每天用電量約為61.5kWh, 當地光照條件較好, 按照每天4.23h的日照時間計算, 組件配置1.1倍裕量, 設計採用88塊270W多晶光伏組件, 總功率為23.76kW, 平均每天發電100.5kwh, 考慮到系統效率, 一般為0.8, 每天可用電80kwh.
4) 蓄電池容量確定
學校的照明大部分使用時間是在晚上, 考慮電池的使用壽命, 應適當增加電池容量, 且客戶要求的電池備用時間為2天, 取電池放電深度為0.7, 該項目採用110節的1000AH/2V的膠體電池串聯, 總容量為220000VAH, 可利用電量約為154kwh, 可以滿足2天的後備時間的用電需求.
5) 系統方案圖
