分布式光伏发电系统的设计与安装-毕业论文.doc

1、本科毕业论文题 目：分布式光伏发电系统的设计与安装院 （部）：理学院专 业： 应用物理学班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 山东建筑大学毕业论文I目 录摘 要 .IVAbstract.IV第一章 前 言 .11.1 光伏发电系统研究的背景与意义 .11.2 太阳能光伏发电的发展现状 .11.2.1 国外太阳能光伏发电的现状 .11.2.2 国内太阳能光伏发电的发展现状 .2第二章 光伏发电系统简介 .52.1 光伏发电的工作原理 .52.2 太阳能光伏发电系统的组成 .52.3 独立光伏发电系统 .62.3.1 独立光伏发电系统的应用 .72.4 并网光伏发电系统 .72.4

2、.1 大型并网光伏电站 .82.4.2 分布式太阳能光伏发电系统 .10第三章 分布式光伏发电系统的设计和安装 .123.1 光伏发电系统设计的原则 .123.2 光伏发电系统的设计步骤和内容 .123.3 中国辐射资源分布情况 .123.4 分布式光伏发电系统的设计 .143.4.1 光伏电站的容量与参数 .143.4.2 电池组件的选择 .143.4.3 并网逆变器的选择 .143.4.4 光伏组件支架的选择 .153.4.5 汇流箱的选择 .153.4.6 防雷接地设计 .153.5 分布式光伏发电系统的安装 .163.5.1 光伏组件的安装 .163.5.2 光伏控制器和逆变器等电气设

3、备的安装 .203.5.3 防雷保护 .213.6 分布式光伏发电的收益 .21第四章 案例分析 .224.1 利津县的地理位置及太阳能资源 .224.2 系统的主要部件选型及构成 .224.2.1 太阳能电池组件性能参数 .234.2.2 主要并网逆变器技术参数 .24山东建筑大学毕业论文II4.2.3 光伏专用电缆技术参数 .254.3 系统安装时的技术指标 .264.3.1 太阳能电池光伏组件的安装 .264.3.2 电气设备的安装 .274.4 发电量分析和收益分析 .28第五章 结论和展望 .315.1 结论 .315.2 展望 .31谢 辞 .33参考文献 .34山东建筑大学毕业论

4、文III摘 要随着社会经济的快速发展，经济发展所需要的能源需求越来越大，以火力发电为主的供电方式所引起的环境污染、能源匮乏以及经济浪费等问题越来越引起相关国家的关注。为了节约资源、保护环境，太阳能这一清洁能源得利用得到了高速的发展,我国正在逐步加大对光伏发电的幵发和利用。分布式光伏发电具有能够就近安装使用、全寿命周期投资成本低、环保效益突出以及提高整体电力系统供电可靠性等优点。本文从设计的角度出发,重点研究分布式光伏发电系统设计和安装方面的注意事项。首先对国内、外光伏发电系统的发展现状进行分析，其次系统地概述了光伏发电的现状发电原理和光伏发电系统的分类，并论述了分布式光伏发电系统的设计和安装的

5、相关事项。最后依据目前分布式光伏发电系统的发展情况，分析了分布式光伏发电系统面临的问题和发展分布式光伏发电系统的建议。本文重点是针对分布式光伏电站的建设进行相关的设计，并对分布式光伏发电系统的安装方面进行了系统的介绍。提出目前分布式光伏发的系统发展面临的问题，并给以相关的建议。关键词：分布式光伏发电；设计；安装倾角；安装间距；山东建筑大学毕业论文IVDesign and installation of distributed PV system AbstractWith the rapid development of the social-economic, economic develop

6、ment needs of the growing energy demand, environmental pollution, energy shortages and economic waste and other problems with thermal-based power supply caused by growing concern the countries concerned. To conserve resources, protect the environment, the use of solar energy as a clean energy have b

7、een rapid development, China is gradually increasing with concurrency of photovoltaic power generation and utilization. Distributed PV installation capable nearest lower whole life cycle investment costs, environmental benefits and improve the overall power system outstanding supply reliability and

8、other advantages.From the design perspective, focusing on considerations of distributed PV system design and installation. First, the status of the development of domestic and foreign PV system is analyzed, followed by an overview of the classification system to the status of photovoltaic power gene

9、ration principle and photovoltaic systems, and discusses the design of distributed PV system installation and related matters. Finally, according to the current development of distributed photovoltaic power generation system, we analyze the problems faced by distributed photovoltaic power generation

10、 system and the development of recommendations distributed PV systems.This article focuses on the related design for distributed PV power plant construction, and installation of distributed photovoltaic power generation system introduced system. Ask a question facing the development of the current s

11、ystem of distributed photovoltaic and give suggestions.Keywords: distributed PV; design; installation angle; Mounting pitch;山东建筑大学毕业论文11 前 言1.1 光伏发电系统研究的背景与意义随着发展中国家工业化进程速度的不断加快(特别是我国),人类消耗的能源将不断增加,中国乃至于世界各国都面临着能源短缺和环境污染等问题,因此能源短缺和环境保护成为了人类在二十一世纪面临的两项重大问题。人为了解决这两项问题，中国和世界上各个国家都加大了对清洁的可再生能源发展和应用的关注。在

12、近二、三十年以来,随着相关技术的突破，太阳能光伏发电技术得到了一定的发展与应用,缓解了部分能源与环境问题。因此拓展太阳能光伏发电市场、掌握相关领域的前沿技术、优化太阳能光伏发电系统,在理论和现实中都具有非常重大的意义。 1.2 太阳能光伏发电的发展现状目前，随着能源与环境问题得突出，能源发展的趋势是加大可再生能源的利用，逐步替代资源有限、污染严重的常规能源。通过研究显示，太阳能这种清洁能源被国际社会公认为是目前人类社会最理想的替代能源。目前，世界上许多常规能源缺乏的国家特别是西方发达国家都在紧锣密鼓的制定促进光伏产业优先发展的相关政策，并加大了资金、人力的投入，开展光伏发电相关技术的研究工作。

13、光伏产业已经名列当今社会发展最快的高新技术产业目录中。据权威机构预测，到 2020 年世界电力生产的 1%左右将由光伏发电所贡献，而到 2050 年将这个比例将增加至 25%。太阳能光伏发电这种新型能源正迅速的进入到电力能源结构中，并将逐步成为电力能源结构的重要组成部分。1.2.1 国外太阳能光伏发电的现状 本世纪以来，为了促进了光伏发电产业的发展，全球各国特别是发达国家都陆续制定了一连串刺激光伏发电产业发展优惠政策。在欧洲各国政策的刺激下，光伏发电市场在欧洲发达国家得到快速的发展，全球光伏装机容量在 2008 年增至到 5.5GW，西班牙和德国分别位列第一第二名。2008 年全球金融危机，经

14、济下行以及财政紧张使德国、西班牙降低了对光伏发电产业的扶持力度。2008 年 11 月，日本推出了“太阳能发电普及行动计划”政策，大力优先发展光伏发电产业，到 2030 年，预计日本光伏发电总量将是 2005 年光伏发电总量的 40 倍，并且在 3 至 5 年后，将太阳能光伏发电系统的价格山东建筑大学毕业论文2降低 50%左右。2009 年，日本划拿出 30 亿日元的专项科研经费，大力倡导太阳能电池技术的研发。如图 1.1 近几年全球光伏发电的装机容量所示，全球的光伏装机容量增长迅速。图 1.1 全球装机容量增长示意图1.2.2 国内太阳能光伏发电的发展现状 由于太阳能光伏发电技术在国内起步较

15、晚，使得目前国内的太阳能光伏发电装机容量在全球中所占的比重还较小，在世界光伏产业市场迅速发展的拉动下近几年我国太阳能光伏电池产业的发展也十分的迅猛。我国太阳能光伏电池产量到 2010 年超过了8000MW，占据了世界太阳能光伏电池总产量的 50%以上，位居世界首位。2010 年以前中国太阳能光伏发电系统主要以独立光伏发电系统为主，2010 年以后国家和各地出台了一系列光伏优惠政策。2011 年 8 月 1 日，国家发改委在其发布的光伏发电上网电价通告上确定了光伏上网标杆统一电价。根据最新国际光伏研究机构 Solarbuzz 发布的中国光伏项目追踪报告显示，自 2011 年 7 月上网电价补贴政

16、策实施以来，中国光伏发电项目的开发增长显著。2013 年，国务院出台了国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见政策，鼓励各类电力用户建设分布式太阳能光伏发电系统。使得我国的光伏发电产业得到了进一步的发展 1。日前，“十三五”新能源专项规划正在我国制定，预计光伏发电装机容量到“十三五”末达到 10GW 左右，比此前的规划数据翻了一番；到 2020 年，光伏发电装机容量预计将达到 50GW 左右。据预计，未来十年，我国光伏发电产业建设必将得到长足发展。如图 1.2 我国近几年太阳能光伏装机容量所示，我国的装机容量增长十分迅速。山东建筑大学毕业论文3图 1.2 我国太阳能光伏容量增长示意图我国光伏产

17、业从无到有，从 2011 年以来发展迅速，光伏装机量迅速增加。如图 1.3我国光伏装机容量与全球光伏装机容量的对比图。图 1.3 我国光伏累计装机容量与全集光伏累计装机容量对比图图 1.4，图 1.5 对我国 2013 年、2014 年新增光伏装机量与全球新增光伏装机量进行对比。发现，近两年我国每年的新增光伏装机量在世界范围都占有相当大的一部分。山东建筑大学毕业论文4图 1.4 2013 年全球光伏新增装机容量排名所占比图 1.5 2014 年全球光伏新增装机容量排名所占比山东建筑大学毕业论文52 光伏发电系统简介2.1 光伏发电的工作原理光伏发电的基本原理就是利用太阳能光伏电池在半导体界面上

18、产生的“光生伏特效应”，这种效应可以将照射在光伏电池尚德光能转化为电能，直接供给负载使用或者储存起来的一种发电技术。对串联后的太阳能光伏电池进行封装保护，进而形成面积较大的太阳能电池组件，与功率控制器等部件相连，结合使用就形成了光伏发电装置 2。2.2 太阳能光伏发电系统的组成作为一个利用太阳光发电的太阳能光伏发电系统，有一些元部件是必不可少的，例如太阳能电池方阵、逆变器、蓄电池、测量装置、负载、调控装置、连接装置等。 (1)光伏方阵(太阳能电池方阵)光伏方阵由若干太阳能电池组件根据电性按照串、并联方式组合构成的，并且包括支架、接线盒等器件。作为光伏发电系统的基本元件,光伏方阵将太阳能转换为电

19、能,是太阳能光伏发电系统的核心部件。(2)蓄电池组太阳能电池只有在有充足的阳光照射的情况下才能发出电能,阴雨天或夜间等没有太阳光照射的情况下则不能发电。蓄电池组的作用就是储存良好日照情况下太阳能电池发出的电能,以供夜间或阴雨天气时使用。同时,可以使光伏发电系统的输出电压保持相对稳定,避免因光照条件变化引起太阳能电池组输出电压较大变化影响对负荷的供电。(3)逆变器逆变器是光伏发电系统中将直流电转化为交流电的一种器件。在太阳能光伏发电系统中，逆变器充当着非常重要的角色，它的主要功能为：太阳能电池的输出电压、功率受太阳能电池的温度、日照强度等因素的影响，逆变器可以使太阳能电池输出的电力达到最大。逆变器能够抑制高次谐波电流流入公共电力系统，降低对公共电力系统配电线的影响。当剩余电能流向电力系统时，可以对电压进行自动调节，维持负载端的电压在规