西安思源学院能源学院
课程设计
题 目：课 程：专 业：班 级：姓 名：指导教师：完成日期：
西安市发电系统设计 太阳能光伏发电系统设计 电力及其自动化 电力0902 2011年3月11日
目 录
1光伏软件Meteonorm 和PVsyst 的介绍--------------------------------------------3
2中国北京市光照辐射气象资料-------------------------------------------------------9
3独立光伏系统设计--------------------------------------------------------------------11
3.1负载计算（功率1kw ，2kw ，3kw ，4kw ，5kw ）---------------------------------11
3.2蓄电池容量设计（电压：24V ，48V ）--------------------------------------------11
3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计-----------------------------------------------11
3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。--------------------------------------------14
3.5逆变器选型-----------------------------------------------------------------------------15
3.6控制器选型-----------------------------------------------------------------------------15
3.7系统发电量预估------------------------------------------------------------------------17
第一章 光伏软件介绍
Meteonorm 软件是一款分析各地的气象资料软件，包括当地的经度，维度，海拔高度，以及太阳辐射度等重要资料，要想设计当地的光伏发电系统，当地的气象资料必须准确，且完整，Meteonorm 软件比较好的提供了各地的气象资料。
PVsys 是一款如何设计光伏发电系统的软件，他的设计流程如下:
1、获得相关信息－从你的客户手中得到或自己去寻找
A 、系统安装位置－由此得到经纬度 B 、应用类型：离网/并网
C 、荷载情况：荷载的功率和使用时间 D 、环境条件：持续阴天数/遮阳情况 E 、输出类型：交流/直流，电压，频率
2、打开PVSYST 软件开始设计
A 、打开界面，界面左侧有功能选择，右侧为系统类型选择
B 、系统设计过程就是依次完成设计界面上面各项里面的参数的过程
对各项内容进行设置，绿色部分在其他设置完成后会被激活
C 、选择project/variant输入相关信息
D 、选择系统安装地点的信息（如果软件有该地点信息，不需要进行以下步骤）
如果PVSYST 中没有安装地的信息，可采用以下方式： （一）利用Google earth 找到安装地点的经纬度
（二）利用meteonorm6.0软件计算该地点十年的气象参数，并保存为*.dat文件。 （三）将该文件保存到PVSYST 子目录的Meteo 文件夹里面 （四）点击PVSYST 主界面的TOOLS 然后按图示步骤导入数据 （五）完成数据导入后，重新从步骤A 开始进行设计
E 、选择好安装点信息后，对其他数据进行设定
当地的太阳光漫反射数值一般选择0.2
F 、选择orientation 确定倾斜角
一般采用固定倾斜角度安装（Fixed tilted plane），倾斜角度可以根据设计要求选择或选择能量损失最小来确定倾斜角度
G 、需要考虑阴影时，选择near shading 来设定阴影情况
点击 Construction/Perspective进行阴影设置，对建立好的模型进行阴影分析（阴影分析图），保存后，点击table 得到阴影分析表
H 、选择system 进入荷载参数设置界面
根据情况和软件建议对各项参数进行设置，并注意界面右下角出现的警报
I 、 选择module layout 对组件进行布置
J 、选择simulation 进行模拟计算
进行模拟计算并通过点击report 得到模拟计算报告，保存报告
K 、设计完成
其他类型设计基本相同，在设计过程中注意软件界面中的提示。 说明：软件不同版本的界面可能有所不同。
第二章 中国北京的气象资料
本设计采用Meteonorm 收集北京太阳辐射资料，采用PVsyst 设计独立光伏发电系统的。设计的地点是中国北京，当地的维度是北纬39.930，经度是东经116.400，海拔高度是30m
地区名字=中国北京
维度（度）=39.930，经度（度）=116.400，海拔高度（m ）=30，气候区域=三，7 辐射模式=默认（每小时）；温度模式=默认（每小时） 温度选择：老时间段=1961-1990 辐射选择：新时间段=1981-2000 只添加3个站的值
最近的站：gh ：北京(10km),ta:北京（10km ）
说明
Ta ：空气温度 Ff ：风速
G-gh ：水平线上总的平均幅射度 G-dh ：水平线上发散的平均幅射度
第三章 独立光伏系统设计
3.1负载计算
家庭每天的用电量，平均=4.8kwh/day
顾客的需要 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 平均 4.8kwh/天
3.2蓄电池容量设计
电池的型号为volta6sb100，制造商是volta 公司，蓄电池组电压为24v ，正常容量900Ah ，是由2组串联，9组并联得来的，温度在固定的20℃下，电池门限：充电 27.0v/26.2v 放电23.5/25.2
3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计
Pv 阵列的参数： Pv 组件的类型：si-poly 制造商SED
Pv 组件数量 8组串联，18组并联
Pv 组件总数量 144 每个单元峰值功率为11wp
总的阵列功率 1.51kwp 实际 1.37kwp （50oC ） 总的面积 56.4m2
Pv 阵列损失因数
热损因数 uc （常数） 20w/m2k uv （风） 0w/m2k m/s 线上电阻损失 总的阵列阻值9.3m Ω 损失部分 1.5% at STC 组件质量损失 损失部分 5.0%
组件错配损失 损失部分 4.0%（固定的电压） 入射影响，灰的参数 1am=1-bo（1/cos i-1）bo parameter 0.05
倾角设计：水平方位：高度角55度，方位角0度
主要仿真结果
系统结果 可使用能量 1691kwh/year specific prod 1118kwh/year 使用的能量 1752kwh/year 额外的（没有使用的） 89kwh/year Performance ratio（pr ）71.7% solar fraction（sf ）88.3%
Back up energy form generator Back up energy 204kwh/year 燃料消费 123/year
标准的发电量：标准功率
1.51kwp
新的仿真变换平衡和结果
说明： Globhor 水平总的辐射 Globeff
E avail 可用的太阳能 E unused 能量损失
E user 可用的太阳能 E load 负载所需的能量 Solfrac 一部分太阳能
独立系统：损耗图示 项目：独立项目 仿真转换：最新仿真
主要的系统参数 系统类型 带发电机的独立系统 Pv 方向 高度角 55 方位角 0
Pv 阵列 组件数量 144 总功率 1.51kwp 电池 类型 volta 6sb100 技术 密封，tubular
电池包装 每个单元数量 18 电压/容量 24v/900ah 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 总的为1752kwh/year
一年的损耗图示
3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图
组件间距3m, 线性损失19.6%
3.5逆变器选型
Model No. JN700-8A 持续功率: 2000W 峰值功率: 4000W 效率: ≥90% 静态电流 ： ≤1A 波形: 修正正弦波 输入电压: 12 V or 24V 输出电压: 220-240V 过载保护，过压保护，短路保护，过温保护，低压关断
3.6控制器选型 产品简介
太阳能发电控制器是专门为太阳能发电系统提供蓄电池充电、放电管理的电力电子装置。
太阳能光伏阵列发出的直流电力和风力发电机发出的交流电力，通过智能控制器对蓄电池充电，在蓄电池未充满前，控制器的作用是最大限度地对蓄电池充电，当蓄电池被充满时，控制器实现分段控制，并使蓄电池处于浮充状态。当蓄电池放电至接近蓄电池过放点电压时，控制器将发出蓄电池电量不足告警并切断蓄电池的放电回路，以保护蓄电池（在与逆变器配合使用时，蓄电池欠压保护也可由逆变器来完成）。该控制器经过多次完善和持续的改进，已经能够安全、可靠地工作，其采用16位微处理器对蓄电池充放电进行有效地管理，主电路的功率器件采用德国IXYS 公司的大功率场效应管，具有很高的性价比。
产品特点：
控制电路与主电路完全隔离；
数码显示功能可显示出当前蓄电池电压、光伏阵列输出电流、负载电流、蓄电池充电电流；
多路太阳能光伏阵列可以同时接入； 充放电各参数点可通过编程任意设定，并可适应不同场合的特殊要求，而且可避免各路充电开关同时开启、关断时引起的振荡；
各路充电电压检测具有“回差”控制功能，可防止静态开关进入振荡状态； 具有过充、过放、过载、短路、反接、过热等一系列报警和保护功能； 采用霍尔电流传感器检测电流。
技术指标：
型号指标：KSC24－50 额定电压（V ）：24
额定充电电流（A ）：50（分6路输入） 允许单路光伏阵列最大充电电流（A ）：10 允许光伏阵列最大开路电压（V ）：50
过充电压点（V ）：
保护：30.0（为出厂设定值，可设定） 恢复：29.2（为出厂设定值，可设定）
过放电压点（V ）
断开：21.6（为出厂设定值，可设定） 恢复：24.8（为出厂设定值，可设定）
蓄电池过压点（V ）
切断：35.0（为出厂设定值，可设定） 恢复：30.1（为出厂设定值，可设定）
空载电流（mA ）：≤200 电压降落（V ）
太阳能电池与蓄电池之间：≤0.7 蓄电池与负载之间：≤0.03 使用环境温度：－20℃～＋50℃ 使用海拔（m ）：≦5000
尺寸（mm ）及重量长×宽×高：720×620×1100；150㎏
太阳能光伏阵列反接保护：太阳能光伏阵列“＋”“－”极性接反，不会损坏控制器，纠正后可继续使用
蓄电池反接保护：蓄电池“＋”“－”极性接反，纠正后可继续使用
蓄电池开路保护：当蓄电池开路时，若太阳能光伏阵列正常充电，控制器将限制负载两端电压，以保证负载不被损伤
蓄电池过充保护：蓄电池过充后，蜂鸣器报警，15分钟后关断负载 蓄电池过放保护：蓄电池过放后，蜂鸣器报警，15分钟后关断负载
负载过载及短路保护：负载电流超过50A 或负载短路时，控制器将切断负载，待故障排除后重新接通负载可继续使用。
3.7系统发电量预估
Pv 方向 高度角 55 方位角 0
Pv 阵列 组件数量 144 总功率 1.51kwp 电池 类型 volta 6sb100 技术 密封，tubular
电池包装 每个单元数量 18 电压/容量 24v/900ah 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 总的为1752kwh/year
西安思源学院能源学院
课程设计
题 目：课 程：专 业：班 级：姓 名：指导教师：完成日期：
西安市发电系统设计 太阳能光伏发电系统设计 电力及其自动化 电力0902 2011年3月11日
目 录
1光伏软件Meteonorm 和PVsyst 的介绍--------------------------------------------3
2中国北京市光照辐射气象资料-------------------------------------------------------9
3独立光伏系统设计--------------------------------------------------------------------11
3.1负载计算（功率1kw ，2kw ，3kw ，4kw ，5kw ）---------------------------------11
3.2蓄电池容量设计（电压：24V ，48V ）--------------------------------------------11
3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计-----------------------------------------------11
3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。--------------------------------------------14
3.5逆变器选型-----------------------------------------------------------------------------15
3.6控制器选型-----------------------------------------------------------------------------15
3.7系统发电量预估------------------------------------------------------------------------17
第一章 光伏软件介绍
Meteonorm 软件是一款分析各地的气象资料软件，包括当地的经度，维度，海拔高度，以及太阳辐射度等重要资料，要想设计当地的光伏发电系统，当地的气象资料必须准确，且完整，Meteonorm 软件比较好的提供了各地的气象资料。
PVsys 是一款如何设计光伏发电系统的软件，他的设计流程如下:
1、获得相关信息－从你的客户手中得到或自己去寻找
A 、系统安装位置－由此得到经纬度 B 、应用类型：离网/并网
C 、荷载情况：荷载的功率和使用时间 D 、环境条件：持续阴天数/遮阳情况 E 、输出类型：交流/直流，电压，频率
2、打开PVSYST 软件开始设计
A 、打开界面，界面左侧有功能选择，右侧为系统类型选择
B 、系统设计过程就是依次完成设计界面上面各项里面的参数的过程
对各项内容进行设置，绿色部分在其他设置完成后会被激活
C 、选择project/variant输入相关信息
D 、选择系统安装地点的信息（如果软件有该地点信息，不需要进行以下步骤）
如果PVSYST 中没有安装地的信息，可采用以下方式： （一）利用Google earth 找到安装地点的经纬度
（二）利用meteonorm6.0软件计算该地点十年的气象参数，并保存为*.dat文件。 （三）将该文件保存到PVSYST 子目录的Meteo 文件夹里面 （四）点击PVSYST 主界面的TOOLS 然后按图示步骤导入数据 （五）完成数据导入后，重新从步骤A 开始进行设计
E 、选择好安装点信息后，对其他数据进行设定
当地的太阳光漫反射数值一般选择0.2
F 、选择orientation 确定倾斜角
一般采用固定倾斜角度安装（Fixed tilted plane），倾斜角度可以根据设计要求选择或选择能量损失最小来确定倾斜角度
G 、需要考虑阴影时，选择near shading 来设定阴影情况
点击 Construction/Perspective进行阴影设置，对建立好的模型进行阴影分析（阴影分析图），保存后，点击table 得到阴影分析表
H 、选择system 进入荷载参数设置界面
根据情况和软件建议对各项参数进行设置，并注意界面右下角出现的警报
I 、 选择module layout 对组件进行布置
J 、选择simulation 进行模拟计算
进行模拟计算并通过点击report 得到模拟计算报告，保存报告
K 、设计完成
其他类型设计基本相同，在设计过程中注意软件界面中的提示。 说明：软件不同版本的界面可能有所不同。
第二章 中国北京的气象资料
本设计采用Meteonorm 收集北京太阳辐射资料，采用PVsyst 设计独立光伏发电系统的。设计的地点是中国北京，当地的维度是北纬39.930，经度是东经116.400，海拔高度是30m
地区名字=中国北京
维度（度）=39.930，经度（度）=116.400，海拔高度（m ）=30，气候区域=三，7 辐射模式=默认（每小时）；温度模式=默认（每小时） 温度选择：老时间段=1961-1990 辐射选择：新时间段=1981-2000 只添加3个站的值
最近的站：gh ：北京(10km),ta:北京（10km ）
说明
Ta ：空气温度 Ff ：风速
G-gh ：水平线上总的平均幅射度 G-dh ：水平线上发散的平均幅射度
第三章 独立光伏系统设计
3.1负载计算
家庭每天的用电量，平均=4.8kwh/day
顾客的需要 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 平均 4.8kwh/天
3.2蓄电池容量设计
电池的型号为volta6sb100，制造商是volta 公司，蓄电池组电压为24v ，正常容量900Ah ，是由2组串联，9组并联得来的，温度在固定的20℃下，电池门限：充电 27.0v/26.2v 放电23.5/25.2
3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计
Pv 阵列的参数： Pv 组件的类型：si-poly 制造商SED
Pv 组件数量 8组串联，18组并联
Pv 组件总数量 144 每个单元峰值功率为11wp
总的阵列功率 1.51kwp 实际 1.37kwp （50oC ） 总的面积 56.4m2
Pv 阵列损失因数
热损因数 uc （常数） 20w/m2k uv （风） 0w/m2k m/s 线上电阻损失 总的阵列阻值9.3m Ω 损失部分 1.5% at STC 组件质量损失 损失部分 5.0%
组件错配损失 损失部分 4.0%（固定的电压） 入射影响，灰的参数 1am=1-bo（1/cos i-1）bo parameter 0.05
倾角设计：水平方位：高度角55度，方位角0度
主要仿真结果
系统结果 可使用能量 1691kwh/year specific prod 1118kwh/year 使用的能量 1752kwh/year 额外的（没有使用的） 89kwh/year Performance ratio（pr ）71.7% solar fraction（sf ）88.3%
Back up energy form generator Back up energy 204kwh/year 燃料消费 123/year
标准的发电量：标准功率
1.51kwp
新的仿真变换平衡和结果
说明： Globhor 水平总的辐射 Globeff
E avail 可用的太阳能 E unused 能量损失
E user 可用的太阳能 E load 负载所需的能量 Solfrac 一部分太阳能
独立系统：损耗图示 项目：独立项目 仿真转换：最新仿真
主要的系统参数 系统类型 带发电机的独立系统 Pv 方向 高度角 55 方位角 0
Pv 阵列 组件数量 144 总功率 1.51kwp 电池 类型 volta 6sb100 技术 密封，tubular
电池包装 每个单元数量 18 电压/容量 24v/900ah 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 总的为1752kwh/year
一年的损耗图示
3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图
组件间距3m, 线性损失19.6%
3.5逆变器选型
Model No. JN700-8A 持续功率: 2000W 峰值功率: 4000W 效率: ≥90% 静态电流 ： ≤1A 波形: 修正正弦波 输入电压: 12 V or 24V 输出电压: 220-240V 过载保护，过压保护，短路保护，过温保护，低压关断
3.6控制器选型 产品简介
太阳能发电控制器是专门为太阳能发电系统提供蓄电池充电、放电管理的电力电子装置。
太阳能光伏阵列发出的直流电力和风力发电机发出的交流电力，通过智能控制器对蓄电池充电，在蓄电池未充满前，控制器的作用是最大限度地对蓄电池充电，当蓄电池被充满时，控制器实现分段控制，并使蓄电池处于浮充状态。当蓄电池放电至接近蓄电池过放点电压时，控制器将发出蓄电池电量不足告警并切断蓄电池的放电回路，以保护蓄电池（在与逆变器配合使用时，蓄电池欠压保护也可由逆变器来完成）。该控制器经过多次完善和持续的改进，已经能够安全、可靠地工作，其采用16位微处理器对蓄电池充放电进行有效地管理，主电路的功率器件采用德国IXYS 公司的大功率场效应管，具有很高的性价比。
产品特点：
控制电路与主电路完全隔离；
数码显示功能可显示出当前蓄电池电压、光伏阵列输出电流、负载电流、蓄电池充电电流；
多路太阳能光伏阵列可以同时接入； 充放电各参数点可通过编程任意设定，并可适应不同场合的特殊要求，而且可避免各路充电开关同时开启、关断时引起的振荡；
各路充电电压检测具有“回差”控制功能，可防止静态开关进入振荡状态； 具有过充、过放、过载、短路、反接、过热等一系列报警和保护功能； 采用霍尔电流传感器检测电流。
技术指标：
型号指标：KSC24－50 额定电压（V ）：24
额定充电电流（A ）：50（分6路输入） 允许单路光伏阵列最大充电电流（A ）：10 允许光伏阵列最大开路电压（V ）：50
过充电压点（V ）：
保护：30.0（为出厂设定值，可设定） 恢复：29.2（为出厂设定值，可设定）
过放电压点（V ）
断开：21.6（为出厂设定值，可设定） 恢复：24.8（为出厂设定值，可设定）
蓄电池过压点（V ）
切断：35.0（为出厂设定值，可设定） 恢复：30.1（为出厂设定值，可设定）
空载电流（mA ）：≤200 电压降落（V ）
太阳能电池与蓄电池之间：≤0.7 蓄电池与负载之间：≤0.03 使用环境温度：－20℃～＋50℃ 使用海拔（m ）：≦5000
尺寸（mm ）及重量长×宽×高：720×620×1100；150㎏
太阳能光伏阵列反接保护：太阳能光伏阵列“＋”“－”极性接反，不会损坏控制器，纠正后可继续使用
蓄电池反接保护：蓄电池“＋”“－”极性接反，纠正后可继续使用
蓄电池开路保护：当蓄电池开路时，若太阳能光伏阵列正常充电，控制器将限制负载两端电压，以保证负载不被损伤
蓄电池过充保护：蓄电池过充后，蜂鸣器报警，15分钟后关断负载 蓄电池过放保护：蓄电池过放后，蜂鸣器报警，15分钟后关断负载
负载过载及短路保护：负载电流超过50A 或负载短路时，控制器将切断负载，待故障排除后重新接通负载可继续使用。
3.7系统发电量预估
Pv 方向 高度角 55 方位角 0
Pv 阵列 组件数量 144 总功率 1.51kwp 电池 类型 volta 6sb100 技术 密封，tubular
电池包装 每个单元数量 18 电压/容量 24v/900ah 消费者家庭每天的用电量 ，全年的用电量 总的为1752kwh/year