黄在告

(江西科技学院 江西 南昌 330000)



井冈山餐厅并网光伏系统设计

黄在告

(江西科技学院 江西 南昌 330000)

本文着重针对井冈山餐厅并网光伏系统的设计展开了详细的讨论。首先是对设计选址的地理气候情况的介绍，接着提出总体本次的设计思路，然后对系统构成设备的选型进行较详细叙述，最后对本次研究设计的系统进行效益分析，做总结并对并网光伏系统运用的未来进行展望。

光伏；并网系统；光伏应用

一、引言

何为光伏？其实光伏就是将太阳辐射能转换为电能的最直接方式，它源于1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现的光伏效应。

传统发电方式主要是依靠燃烧煤、石油等化石能源，这些能源在地球上的储备量是有限的且日益匮乏。并网光伏系统发电的能量来源是清洁、绿色、无污染、取之不尽、用之不竭的太阳能，它的发电过程是没有噪音，不产生废弃物。所以并网光伏系统发电方式相比传统发电方式有显著优点，几乎完全可以解决传统发电方式因缺点产生的所有问题[1]。

二、地理位置及日均发电量计算

井冈山餐厅位于江西省南昌市江西科技学院内，餐厅拥有主要的用电设备为空调、抽油烟机、电灯、电冰箱、电磁炉、电饭煲、电风扇等。

日耗电量=中央空调×2h+(油烟机+抽风机)×3h+电棒×6h+吸顶灯×8h+吊灯×7h+(台式+立式冰箱)×12h+电磁炉×3h+(电饭煲+电热两用蒸饭机)×2h+电风扇×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、光伏组件

并网光伏系统设计应用中常用到的光伏组件为单晶硅和多晶硅电池组件，一般情况单晶硅和多晶硅组件的光电转换效率差别不大，对于生产成本来讲单晶硅组件较高[2]，它们的转换效率分别为16%和18%，单价分别为3.0和4.0元/W。

通过分析可以看出：选用单晶硅电池组件更合适。由于井冈山餐厅正常情况下用电量较大，屋顶安装面积本来就很有限加之又有天井的存在，它的安装面积就更小了。所以在本次设计中选择单晶硅组件进行设计[2]。

已知井冈山餐厅除去天井等占用部分可安装面积约为3146m2，选择200W的单晶硅光伏组件其主要参数为：工作电压30V，工作电流6.7A，外形尺寸1580×808×40mm。

从上述参数可知单块组件的面积=1.58×0.808 =1.276m2；

从前文中已知组件安装的倾角为30度，则有

单块组件实际占用面积=组件面积×cos30o =1.276×cos30o =1.105m2。

四、汇流箱

汇流箱是实现光伏组件串并联的一种器件，由于基本布置于户外，防护等级要求一般在IP54以上。选择的汇流箱1：路数10路，每路输入电路10ADC，最大输出电流100ADC，输入电压0-1000ADC，品牌科宇。汇流箱2：路数:8路，每路输入电路10ADC，最大输出电流80ADC，输入电压0-1000ADC，品牌科宇。

五、直流配电柜

因为选择的10进1出的汇流箱输出的功率为50kW，路端电压为750V，电流为67A；8进1出的汇流箱输出功率为40kW，路端电压为750V，电流为53.6A.所以根据方阵模块特殊性选择100kW和50kW两种型号逆变器，则6台10路汇流箱中，需要每2个汇流箱接入一个100kW直流防雷配电柜，共需3台；剩余的单个8路汇流箱单独接入50kW直流防雷配电柜，共需1台[3]。

六、并网逆变器

并网逆变器是将汇流箱中集会光伏方阵的直流电转变成可以供用户使用同时符合并入公共电网要求的交流电，且为并网光伏系统的核心部件。它的作用不仅将光伏方阵输出的直流电变为交流电，还要对转换的交流电电压、电流、相位频率等进行控制[4]。

七、系统工作原理系统主要组成部分及电路原理图

如图1为本次设计井冈山餐厅并网光伏系统的电路原理连接图。

图1 本次并网光伏系统电气连接设计图

八、效益分析

(一)系统成本估算

目前并网光伏系统的建设成本大约为8.5～9元/W，江西省在2013年已经开始实施屋顶光伏发电示范工程，可获得省专项资金补助支持，支持补助标准考虑国家政策、光伏组件市场价格等因素会逐年调整，目前一期示范工程每峰瓦补贴4元政策已结束，二期示范工程每峰瓦补贴3元，可以申请[5]。本次设计系统容量为1700×200=340kW，希望可以成为江西南昌高校园区中的二期示范工程。

所以本次系统设计成本估算为:

成本=总装机容量×每瓦成本 =340000×(9-3) =2040000元

(二)日发电量与年发电量估算

日发电量：已知餐厅340kW装机容量的并网光伏系统的每天平均峰值发电时间为3.8小时，则系统平均每天发电量约为:

日平均发电量=装机容量×峰值日照时间×效率[11]=340×3.8×80% =1033.6kWh

(三)收益估算

日收益估算(以夏季为例，通过前文已知夏季日用电量为766.106kWh)

日均向电的卖电量=日均系统发电量-餐厅日均用电量 =1033.6-766.106 =267.494kWh

九、结论

本文的研究工作初步探讨了太阳能光伏发电技术应用情况，尤其是对并网光伏系统发电技术的设计应用,做出重点探讨，并结合了井冈山餐厅并网光伏系统设计的实例，设计了一个装机容量为340kW的并网光伏系统，从设计选址，到设计思路，再到系统原理说明，再到主要组成部分选型设计，再到经济效益分析，给出了对进行并网光伏系统的设计应用具有一定普遍意义的分析方法。

[1]艾欣,韩晓男,孙英云.光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望[J].现代电力.2013,01:1～7.

[2]郭连贵,太阳能光伏学[M].北京:化学工业出版社,2012.

[3]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥工业大学,2003.

[4]黄汉云.太阳能光伏照明技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2012.

[5]王长贵,王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京:化学工业出版社,2005.

[6]唐传佳,崔广巍,陈立新,等.单晶硅与非晶硅光伏发电技术的出力比较[J].电源技术.2013,03:404～406.

黄在告，江西科技学院专职教师，研究方向：光伏应用技术与加工。