文档介绍：杭州微圣科技有限公司
独立太阳能供电系统
设计指导文档
1 简介 2
文档范围 2
引用标准 3
定义 3
2 总则 3
系统需求分析 3
系统框架 3
系统设计要求 3
3 系统设计 4
系统设计流程 4
系统需求分析 5
系统估算 6
概述 6
计算模型 6
计算结果说明 7
环境评估 7
气候气象条件 7
太阳能电池阵列安装环境 9
蓄电池安装环境 9
系统设计 12
系统拓扑结构设计 12
负载设计与计算 12
蓄电池系统设计与选型 14
光伏子系统的设计与选型 17
断路装置 21
系统防雷与接地设计 21
管理与控制系统设计 23
简介
文档范围
本文档所参数的独立太阳能供电系统,是指不与电网连接的独立太阳能发电系统。
独立太阳能供电系统,是为配合其他用电系统实现供电而设的采用太阳能发电方式的小型发电系统。
本文档描述了独立太阳能供电系统的技术要求,是设计和实施独立太阳能供电系统的技术依据。
本文档适用于杭州微圣科技有限公司参与新建或改造的独立太阳能供电系统,用于指导技术人员工程设计与实施,并作为设备组件选型的技术依据。
引用标准
GB/T19183《电子设备机械结构户外机壳》
定义
总则
系统框架
典型独立太阳能供电系统由光伏子系统、控制器与逆变器,蓄电池,辅助电源组成,并向直流负载或交流负载供电,在部分应用中支持与上位机的通信,实现系统监控与控制功能。
典型独立太阳能供电系统拓扑图如下:
交流负载
直流负载
控制器
光伏子系统
逆变器
蓄电池
辅助电源
上位机
系统设计要求
独立太阳能供电系统设计应同时符合于如下设计要求:
满足负载用电要求:可保障负载在设计条件内正常工作,性能可靠,技术成熟;
满足环境条件要求:充分考虑应用地的自然环境,系统应保障在相应环境条件下的可靠运行;
满足相关国际、国家、工业或行业标准:设计应充分考虑所需遵循的各类标准,符合相关标准要求;
系统必须具备良好的开发性、集成性、安全性、可扩充性及可维护性,;
系统应充分考虑工程施工条件要求。
系统各部分设计要求细则参见后续章节。
系统设计
系统设计流程
独立太阳能供电系统系统设计应遵循如下流程。
客户沟通
系统估算
系统需求分析
环境评估
系统设计
负载系统设计
蓄电池系统设计
光伏子系统设计与选型
控制器/逆变器设计选型
系统方案初稿
思维模拟施工
系统方案定稿
系统需求分析
系统需求分析应充分分析客户对独立太阳能发电系统的各项直接需求、隐藏需求、潜在需求,应对需求进行分类,并进行实现成本和风险评估。
需求分析是应将客户需求分为基本型需求、期望型需求、兴奋型需求(参见http://wiki./wiki/KANO模型),并根据太阳能独立发电系统的设计要素进行分解。
对客户需求中的影响成本的需求与可能带来较高技术风险的需求应单独列出并进一步分析。
如下客户需求应是每一个独立太阳能供电系统都必须关注的。
使用场景:系统的应用环境,应用的时段,负载的种类与特性;
可用性要求:包括连续阴雨天工作时间和异常气象条件下是否需要辅助供电;如通信基站被认为是可用性要求较高,而阴极保护可用性要求较低;进一步的,应明确是否需要应急的备用电源措施,如自启动柴油发电机;
功能要求:有无供电之外的附加要求,例如常见的电源状态管理需求;
成本要求:复杂功能和高可用性必然带来成本提升,客户在成本、功能、可用性之间的倾向性需重点关注。
系统估算
概述
系统估算是依据初步掌握的客户需求,对独立太阳能供电系统的基本配置进行估算。估算结果允许有一定的误差范围。基于估算结果与客户进行沟通可进一步明确客户需求,也可作为系统设计方向的决策依据。
计算模型
系统估算基于如下公式:
公式1
公式2
各参数说明:
太阳能电池容量:单位为Wp(峰瓦)
系统负载功率:一般单位为W(瓦),在蓄电池容量(公式2)计算中应换算为A(安)。
换算公式如下
如具有多个负载,应分别计算并相加。如果负载额定电压不同,应计入电压转换损失
日工作时间:指负载每日运行的时间,以小时为单位
充电效率:;
逆变器效率:如系统采用逆变器,应考虑逆变效率
修正系数:综合灰尘等其他因素影响的估算值,