太阳能光伏技术与工程应用（三）
（二）储能子系统设计
1．蓄电池配置注意如下几点
a．每只蓄电池应有生产合格证，合格证上应标明蓄电池型号和生产日期。制造商应提供型号产品国家认可质检机构出具的质检报告。蓄电池的生产时间靠近发货日期，存放时间应不超过6个月。b.同一路充放电控制的蓄电池应采用同一生产厂家、同一规格和容量的产品，生产日期的间隔时间应不超过1个月。c. 蓄电池的工作环境气温宜保持在5℃--30℃间。d. 蓄电池的外观无变形、漏液、裂纹及污迹，标志清晰。e. 蓄电池的并联组数量最多不超过6组。
2．蓄电池总容量计算
C=（3—20）NQL/1-D
式中 C—蓄电池标称容量，KW.h；
N—用电同时率（80%）；
QL—负载日总耗电量，KW.h；
D—放电深度，取50%；
（3—20）—根据当地气象情况采用保证3阴雨天，供电系数取3.5。
于是有Ns= C=3.5×75.8×0.8/1-0.5=424.48 KW.h
因此可选工作电压为2V的GFM型系列蓄电池。蓄电池总容量为424.48 KW.h，即212.242KAh×2V。蓄电池串联块数为220VDC/2V=110块。单位蓄电池容量选型：212242Ah/110块=1929.45 Ah/块。选用1000 Ah蓄电池110块串联，并联2组，备用2块。实际蓄电池组总容量为1000 Ah×2V×110块×2组=440 KW.h。
3．蓄电池支架设计
蓄电池支架必须牢固、可靠，连接螺栓应拧紧，结构件无锈蚀、变形、损坏现象。
4．绝缘性能
蓄电池对地的绝缘电阻应不低于1MΩ（DC500V）。
5．蓄电池连接电缆
蓄电池连接电缆端头上设冷压铜接头。所选用的电缆铜接头和接线端子的设计及尺寸应使其流过最大电流时的温度不超过电缆绝缘的允许温度。
（三）功率调节器设计
功率调节器主要由控制器、逆变器、交流配电柜、电子限荷器、输出防雷隔离器等设备组成。
1．一般要求
（1）功率调节器设备选型应满足光伏系统设计功能的需要，各功能设备间应考虑功能和功率（容量）的协调及匹配。
（2）功率调节器设备应符合产品标准并通过检验的合格产品；出厂时应带有铭牌标志、接地标志、功能标志等，标识应清晰、正确。铭牌至少要标明制造商品名称、出厂编号、生产日期以及该设备的主要特征参数。
（3）设备柜架应有足够的刚性并设有安装孔或吊装位置；运行操作的器件应适宜人员操作；应有可靠接地。
（4）设备主要元器件应选用符合产品标标准并经过定型试验的合格产品。元器件的安装应符合产品说明书、设计文件或图样中的规定。指示仪表量程应选择适度，测量最大值应达到满量程85%以上。
（5）设备绝缘性能应符合GB/T3859.1要求。耐振动性能应满足频率在10—55Hz间变化、振幅0.35mm的三轴向各振动30min后正常工作。
2．产品的正常使用环境条件
（1）环境气温在0--40℃范围内；（2）在环境气温20℃以下时，相对湿度不大于90%；（3）可在无腐蚀性气体和导电尘埃的室内使用。当产品的实际使用环境条件超出正常使用范围时，应与制造商协商进行相应的修正处理。
3．控制器选型
（1）技术要求 正常运行情况下，控制器及相关器件应提供至少10a的服务期。当没有LED发光时，控制器最大自身耗电量不得超过其额定充电电流的1%。充电或放电回路电压降不得超过系统额定电压的5%。控制器的调节点须根据具体蓄电池的特性在出厂前预调好过充点或过放点。控制器应具有防止蓄电池过充电和过放电的保护、防止任何负载过流或短路的电路保护、防止任何负载极性反接的电路保护、防止控制器内部短路的电路保护、在多雷区防止雷击引起击穿的保护、防止夜间蓄电池通过太阳能电池组件反向放电的保护等功能。
（2）控制器选型 选用上海某公司生产的型号JKCK-220/150-300的控制器一台，其额定电压为220VDC、负载电流为150A。
4．逆变器选型
其功能是将直流电变换成交流电，具有断路、过流、过压、过热、防蓄电池过放电等保护功能。
逆变器容量计算公式为
P=L×N×B/S×M
式中 L—负荷功率（25KW ）；
N—用电同时率（80%）；
S—负荷功率因素（0.8）；
M—各相负荷不平衡系数(取1.2).
于是有P=25×0.8×1.2/0.8×0.85=35.29(KVA)
根据计算，可选用上海某公司生产的15KVA单相逆变器三台，其中一台为备用。
5．交流配电柜选型
可接入逆变器，对用户供分配进行操作控制，装有用电计量电能表。选用上海某公司生产的型号为JKPD-220-200的交流配电柜一台。
6．电子限荷器选型
其功能为精确地检测出供电线路上或用户端发生的短路和异常情况并进行快速、可靠的保护。选用上海某公司生产的型号为JKDB220/100的电子限荷器二台。
7．输出防雷隔离器选型
输出防雷隔离器可安装在光伏电站控制机房的入口端和出口端，当遭到雷击或发生过流时，隔离器内防雷器件劣化，过流保护器自动跳出，自动脱扣脱离电路，以保证光伏电站设备的安全。选用上海某公司生产的型号为JKFL-2的输出防雷隔离器二只。
（四）机房、围栏、防雷及低压配电线路设计与建设
1．光伏电站机房设计与建设
（1）电站机房的面积包括蓄电池室、控制室和值班室。机房建设的原则为，结合当地的地理、气象条件，充分考虑蓄电池、控制器的最佳工作温度，符合当地的特殊地理、气象情况。
（2）为满足对于机房的温度要求，以确保冬天室内温度在0℃以上；地面采用防火阻燃木地板；机房设计设计要充分考虑空气对流，采用良好的通风结构，以确保夏天室内温度不超过28℃。
（3）为优化机房周围环境，要在机房周围设置排水沟和散水坡。
2．光伏电站围栏设计与建设
（1）采用防盗式热浸塑墨绿色钢焊接成网。
（2）焊接网热浸塑PE粉，单边厚度为0.4-0.45mm,质量符合GB/T8226-2000标准。
（3）防盗钢网围栏钢焊接网的设计符合GB/T7374-1998标准。
（4）焊接网用的钢丝为冷拔状态，抗拉强度为640-800N/ mm^2，实际直径为φ4.5 mm。
3．光伏电站防雷设备设计与建设
（1）电站系统线路不论是受到直接雷击还是间接雷击，都将产生过电压，若不能使雷击电流讯速流入大地，雷击就会浸入房屋，损坏建筑物或设备，严重的话会引起火灾，造成人身伤亡事故。因此，光伏电站必须采取有效措施防止雷击。
（2）电站的避雷系统设计，采用安装输入避雷器和输出避雷器，以确保电站设备安全，并将所有设备的金属外壳接地，以确保电站管理人员人身安全。
4．光伏电站低压配电线路设计与建设
按照GB/T50258-1996电气装置安装工程1KV及以下配线工程施工及验收规范、DL/T464.1-5-1994额定电压1KV及以下架空绝缘电线金具和绝缘部件、DL/T5009.2-1994电力建设安全工作规程和DL/T477-2001农村低压电气安全工作规程等的规定和要求进行设计与建设。
5.10太阳电池应用的主要领域
5.10.1用户太阳能电源
（1）小型电源10-100W不等，用语边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
5.10.2 交通领域
如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
5.10.3 通讯/通信领域
太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
5.10.4 石油、海洋、气象领域
石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
5.10.5家庭灯具电源
如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。
5.10.6光伏电站
10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。
5.10.7太阳能建筑
将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。
5.10.8其他领域
其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。
参 考 文 献
[1] 王长贵，王斯成，太阳能光伏发电实用技术.北京:化学工业出版社，2005
[2] 崔容强，赵春江，吴达成，并网型太阳能光伏发电系统.北京:化学工业出版社，2007
[3] 冯垛生，太阳能发电原理与应用.北京:人民邮电出版社，2007
[4] 太阳光发电协会，刘树民，宏伟 译，太阳能光伏发电系统的设计与施工.北京:科学出版社，2006