戶用光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異，還有小部分偏遠(yuǎn)地區(qū)，沒有解決基本用電問題，無法享受現(xiàn)代文明，光伏離網(wǎng)發(fā)電可以解決無電或者少電地區(qū)居民基本用電問題。

戶用光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏組件、支架、控制器、逆變器、蓄電池以及配電系統(tǒng)組成。系統(tǒng)電氣方案設(shè)計(jì)，主要考慮組件、逆變器（控制器）、蓄電池的選型和計(jì)算。設(shè)計(jì)之前，前期工作要做好，因?yàn)殡x網(wǎng)系統(tǒng)都是定制的，沒有一個(gè)統(tǒng)一的方案，需要先了解用戶負(fù)載類型和功率，白天和晚上的用電量，安裝地點(diǎn)的氣候條件。光伏離網(wǎng)系統(tǒng)，用電要依賴天氣，沒有100％的可靠性。

離網(wǎng)系統(tǒng)由于必須配備蓄電池，且占據(jù)了發(fā)電系統(tǒng)30－50％的成本。而且鉛酸蓄電池的使用壽命一般都在3－5年，過后又得更換，從經(jīng)濟(jì)性來說，很難得到大范圍的推廣使用，只適合缺電的地方使用。

離網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)不一樣，組件和逆變器并不是按照一定的比例去配置，而是要根據(jù)用戶的負(fù)載，用電情況和當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件來設(shè)計(jì)

1、根據(jù)用戶的負(fù)載類型

及功率確認(rèn)離網(wǎng)逆變器的功率

家用負(fù)載一般分為感性負(fù)載和阻性負(fù)載，洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、水泵、抽油煙機(jī)等帶有電動(dòng)機(jī)的負(fù)載是感性負(fù)載，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功率是額定功率的3－5倍，在計(jì)算逆變器的功率時(shí)，要把這些負(fù)載的啟動(dòng)功率考慮進(jìn)去。逆變器的輸出功率要大于負(fù)載的功率。但對(duì)于一般貧困家庭而言，考慮到所有的負(fù)載不可能同時(shí)開啟，為了節(jié)省成本，可以在負(fù)載功率之和乘以0．7－0．9的系數(shù)。下面的列表是常用家用電器的功率，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。

2、根據(jù)用戶每天的用電量確認(rèn)組件功率

離網(wǎng)系統(tǒng)可用的電量＝組件總功率＊太陽能發(fā)電平均時(shí)數(shù)＊控制器效率＊蓄電池效率。組件的設(shè)計(jì)原則是要滿足平均天氣條件下負(fù)載每天用電量的需求，也就是說太陽能電池組件的每天發(fā)電量要稍大于負(fù)載每天用電量。因?yàn)樘鞖鈼l件有低于和高于平均值的情況，太陽能電池組件的設(shè)計(jì)基本滿足光照最差季節(jié)的需要，就是在光照最差的季節(jié)蓄電池也能夠基本上天天充滿電。但在有些地區(qū)，最差季節(jié)的光照度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全年平均值，如果還按最差情況設(shè)計(jì)太陽能電池組件的功率，那么在一年中的其他時(shí)候發(fā)電量就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際所需，造成浪費(fèi)。這時(shí)只能考慮適當(dāng)加大蓄電池的設(shè)計(jì)容量，增加電能儲(chǔ)存，使蓄電池處于淺放電狀態(tài)，彌補(bǔ)光照最差季節(jié)發(fā)電量的不足對(duì)蓄電濁造成的傷害。組件的發(fā)電量并不能完全轉(zhuǎn)化為用電，還要考慮控制器的效率和機(jī)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(fā)電量最大， 最理想的傾斜角是使太陽能電池年發(fā)電量盡可能大，而冬季和夏季發(fā)電量差異盡可能小時(shí)的傾斜角。

燈泡、電風(fēng)扇、電吹風(fēng)這樣的負(fù)載，用電量等于功率乘以時(shí)間；空調(diào)、冰箱這樣的負(fù)載，是間隙性工作的，空調(diào)的耗電和室內(nèi)外溫度差、房間面積、空調(diào)的能效率有很大關(guān)系，1臺(tái)1P的空調(diào)，晚上用8小時(shí)，耗電1－5度不等。

3、根據(jù)用戶晚上用電量

或期望待機(jī)時(shí)間確定蓄電池容量

蓄電池的任務(wù)是在太陽能輻射量不足時(shí)，保證系統(tǒng)負(fù)載的正常用電。對(duì)于重要的負(fù)載，要能在幾天內(nèi)保證系統(tǒng)的正常工作，要考慮連續(xù)陰雨天數(shù)。對(duì)于一般的負(fù)載如太陽能路燈等可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或需要在2～3天內(nèi)選取。對(duì)于一般貧困家庭而言，主要考慮價(jià)格，則不用考慮陰雨天，太陽好的時(shí)候多用。太陽不好的時(shí)候少用，沒有太陽則不用。選擇負(fù)載時(shí)，盡量使用節(jié)能設(shè)備，如LED燈、變頻空調(diào)。蓄電池的設(shè)計(jì)主要包括蓄電池容量的設(shè)計(jì)計(jì)算和蓄電池組串并聯(lián)組合的設(shè)計(jì)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)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(shè)計(jì)容量＝（負(fù)載日均用電量＊連續(xù)陰雨天數(shù)）／蓄電池放電深度。

4、5kVA戶用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

客戶的用電需求照明200瓦每天工作6小時(shí)，冰箱50瓦每天工作24小時(shí)，一匹變頻空調(diào)工作12小時(shí)，電視機(jī)50瓦每天工作10小時(shí)。還有洗衣機(jī)，臺(tái)式電腦，電飯鍋，電風(fēng)扇等不定時(shí)家電，客戶安裝地點(diǎn)在云南迪慶。

1、統(tǒng)計(jì)負(fù)載總功率

照明200瓦，冰箱50瓦，空調(diào)750W，電視機(jī)50瓦，洗衣機(jī)算300W，臺(tái)式電腦200W，電飯鍋1200W，電風(fēng)扇100W，總計(jì)2850W，選用古瑞瓦特SPF 5000控制逆變一體機(jī)，輸出功率為4．0KW。

2、每天用電統(tǒng)計(jì)

照明1．2度電，冰箱1度，空調(diào)2度，電視機(jī)0．5度，洗衣機(jī)算1度，臺(tái)式電腦0．5度，電飯鍋1度，電風(fēng)扇0．5度，平均總計(jì)7．7度，實(shí)際上平均每天約6－10度電左右。云南迪慶光照條件較好，平均每天算4．5小時(shí)，設(shè)計(jì)采用9塊280W組件，共2．52kW，平均每天能發(fā)電11．34度，離網(wǎng)系統(tǒng)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(jì)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(dāng)增加蓄電池的容量，每天充放電深度低，這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用4節(jié)12V250AH的膠體鉛酸蓄電池，總?cè)萘?2000VAH，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％。