小型光伏供電系統建設
初步設計方案
一、 引言
世界正在面臨、將來也面臨著能源嚴重短缺與治理污染、保護環境的雙重壓力。為此，我們為消除制約經濟發展的瓶頸——能源，尤其是為潔淨的太陽能光伏發電而努力地工作著，為了配合光明工程等建設項目得以更好、更有效地實施，我們結合本地區地理、氣象、現代電力電子技術及用戶的實際情況優化匹配設計，提出如下設計方案：
二、 系統的優化匹配方案
1、匹配原理
戶用光伏交直流電源系統是獨立供電方案的一種，高效、低成本的原則決定了此系統工作的經濟適用性，一方面要求各部件最大功效的發揮作用；另一方面使各部件之間全面互相匹配。根據氣象資料、地理環境、負載的大小和它們之間的數學關係式輸入計算機，通過計算機分析和計算，自動給出經優選的匹配方案。
2、負載用電量的確定
根據目前用戶的要求，確定所帶負載功率和平均日使用時間，輸入計算機。設定用戶負載為一台29英吋彩電（85W），一台衛星接收機（25W），四盞燈（40 W），總功率PL=150W，若用戶每天使用5小時，那麼一天的總用電量為：
EL=150×5=750Wh
3、太陽電池功率的確定
根據用戶地區地理環境，太陽總輻射量，太陽電池的轉換效率，可求得太陽電池板提供的能量ES。
ES=H* Ps *Ｋ ．．．.(1)
由於這種系統是採用蓄電池貯能，真正提供給負載的電能還受到蓄電池性能和控制電路功耗等影響。所以，對應于太陽電池提供的電能ES，蓄電池真正提供的電能按下式計算：
E B=ES*α．．．．（2）
因採用交流220V供電，也應考慮逆變器的轉換效率：ηN
根據以上計算，太陽電池實際功率應為：
EL = E B /ηN．．．．．（3）
式（3）表示，全年12個月中太陽輻射強度最弱那個月所需的太陽電池功率，按三級用電，即一年中85%的時間保証正常用電，15%的可能無電，則用戶實際需要的太陽電池功率為：
Ps= EL×ηN /H*Ｋ*α *B
4、蓄電池容量的確定
為降低成本和考慮到不需連續供電的特點，蓄電池的容量可根據負載的用電量與蓄電池的放電率確定。同時也應考慮到太陽能豐富月份，出現邊疆陰雨的供電情況，這時蓄電池容量較大時可以存貯較多的電能，以保証陰雨天不影響負載用電。
對12V直流供電系統，可按下式確定蓄電池的容量：
QB=PL．t／ηC ／ηN
5、系統匹配程序流程圖
6、程序運行結果
假設平均太陽總輻射量156.6千卡/平方米釐米和負載功率PL=150W，日用電時間t=5h，輸入計算機，當蓄電池放電率ηC=30%，供電率B=1時，計算機輸出結果：
太陽電池功率：PS=330W
蓄電池容量： QB=226Ah
每日發電量: ES =1.65KWh
平衡用戶的要求，看電視與四盞燈照明同時進行的几率很小，所以略有餘量貯備，遇有連續陰雨天備用。
三、系統配置電路設計原理
1．系統功能
系統整體結構彩積木化方案，控制器採用模塊化，具有擴展性，控制器主要功能便是為蓄電池吸納貯存和分配電能，因此它是系統的核心，具有如下功能：
u 以PWM方式有效吸納太陽電池組件的能量給蓄電池貯存，充滿時自動切斷。
u 貯備電能滿足需求，啟動逆變電源和直流電源供電站。
u 電能不能滿足需要時，切斷所有對負載的供電。
u 具備完善的保護功能，蓄電池反接保護，輸出短路保護，充電反接保護 ，雷擊保護，蓄電池溫度補償保護。
2．系統特點
為了實現本土化的實際需要及經濟實用的特點，該系統融進了國際上先進技術，獲得如下獨有的特點。
u 全自動化，使用簡便，還可方便升級為遙控開關機。
u 高效耐用，靜態電流≤mA，系統轉換效率≥82%，設計壽命15年。
u 適合惡劣環境，海拔≥5000米，環境境溫度-20℃～70℃。
u 經濟、實用、成本低、體積小。
3． 系統及控制電路工作原理
u 將太陽電池、蓄電池和負載分別接入控制器，通過電子開關可以分別進行充電、供電或同時進行充電與供電。
u 對蓄電池充電時，D1、D2導通，D7指示二極管滅，隨著蓄電池端電壓的升高，CY-1218檢測並命令VT1導通並點亮D7 ，此時蓄電池充滿，停止充電。
u 蓄電池對負載供電時，VT2導通，D8指示燈亮，隨著蓄電池端電壓降低，到放電保護電壓時， VT2 截止，D8 指示燈滅。
u 當負載二端短路時，CY-1218給VT2指令切斷輸出。
4． 電路指標
u 充電保護點：14.2～14.4V，恢復：13.6V±1%。
u 放電保護點：10.8～11.1V，恢復：11.5V±1%。
u 控制電路靜態電流≤5mA。
u 輸出輸出短路保護時間：＜1S。
u 最大輸出電流：20A（可改調增大）。
u 海拔：≥5000m。
u 環境溫度：-20℃～+70℃。
四、設計承建單位的介紹
公司始建于2004年，專門從事于太陽能發電研究推廣工作，現有工程技術人員10名，其中有一名總工程師，大專以上學曆10名，設計、安裝了太陽能衛星地面接收站、光伏電站、有線電視、風-光互補電站，自己設計製造推廣的戶用太陽能交、直流供電系統和微小型照明系統已達萬余套。和國內各大研究院所合作密切，現在採用最新國際先進技術水平設計製造的交直流供電系統產品已在推廣，其性價比在市場上具有很高的競爭力。