家用太阳能离网系统设计

发布时间：

2019-06-20

由于经济发展水平的差异，仍有少数偏远地区未能解决基本用电问题，无法享受现代文明。光伏离网发电可解决无电区或电力不足地区居民的基本用电需求。

离网太阳能发电系统主要由光伏组件、支架、控制器、逆变器、蓄电池及配电系统构成。系统电气方案设计主要考虑组件、逆变器（控制器）及蓄电池的选择与计算。设计前需做好前期工作，因离网系统属定制化方案，无统一标准，需了解用户负载类型与功率、昼夜用电情况及安装地点气候条件。光伏离网系统依赖天气发电，无法保证100%可靠性。

离网系统必须配备蓄电池，其成本占发电系统总成本的30%-50%。此外，铅酸蓄电池使用寿命通常仅3-5年，期满后需更换。从经济角度看，该系统难以实现广泛推广应用，仅适用于无电网覆盖区域。

与离网系统和并网系统不同，组件和逆变器并非按固定比例配置，而是根据用户的负载类型、用电需求及当地气候条件进行设计：

1. 根据用户的负载类型和功率确认离网逆变器的功率。

家用负载通常分为感性负载和电阻性负载。含电动机的负载（如洗衣机、空调、冰箱、水泵、抽油烟机）属于感性负载，其电机启动功率为额定功率的3-5倍，计算逆变器功率时必须考虑这些负载的功率。逆变器输出功率需大于负载功率。但对普通贫困家庭而言，考虑到无法同时启动所有负载，为节省成本，负载功率总和可按0.7-0.9系数计算。下表为常见家用电器功率供设计参考：

2. 根据用户日耗电量确认组件功率

离网系统可用功率 = 组件总功率 × 平均日照时数 × 控制器效率 × 电池效率。组件设计原则是满足平均天气条件下负载的日耗电量，即太阳能组件日发电量略大于负载日耗电量。由于存在低于和高于平均值的天气状况，太阳能电池组件的设计基本满足最差光照季节的需求，即在最差光照季节也能实现每日电池满充。然而某些地区最差季节的照度远低于年平均值。若按最差情况设计太阳能组件功率，则其他季节发电量将远超实际需求，造成浪费。此时只能适当提高蓄电池设计容量，增加电能储存量，使蓄电池处于浅放电状态，以弥补该季节发电不足造成的损失。组件发电量无法完全转化为电能，还需考虑控制器效率、设备损耗及蓄电池损耗等因素。

3. 根据用户夜间用电量或预期待机时间确定电池容量

电池的任务是在太阳能辐射不足时保障系统负载的正常使用。对于重要负载，需确保系统能在数日内正常运行，并需考虑连续阴雨天数。对于太阳能路灯等普通负载，可根据经验或需求选取2-3天容量。普通贫困家庭主要考虑成本，无需过度担忧阴雨天，阳光充足时多用即可。日照不足时少用，而非完全不用。选配负载时尽量采用LED灯、变频空调等节能设备。蓄电池设计主要包括容量设计计算及电池组并联串联组合方案设计。光伏发电系统多采用铅酸蓄电池。考虑到电池寿命，放电深度通常控制在0.5至0.7之间。电池设计容量计算公式为：电池设计容量 = (负载日均耗电量 × 连续阴雨天数) / 电池放电深度。

为什么太阳能发电系统需要安装在最佳倾角？

为什么他们能提供如此低廉的太阳能电池板价格？

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