光伏別墅一體化的課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程名稱(chēng) 光伏別墅一體化設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b

2、></p><p>　　1.1人類(lèi)所面臨的能源危機(jī)1</p><p>　　1.2太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)1</p><p>　　1.3光伏與建筑一體化優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　第2章 新余市的地理情況及基本氣象4</p><p>　　2.1新余市的基本氣象4</p><p>　　2.2

3、新余市的地理情況4</p><p>　　第3章 別墅的設(shè)計(jì)5</p><p><b>　　3.1項(xiàng)目概況5</b></p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)的基本原理5</p><p>　　3.2.1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理5</p><p>　　3.2.2太陽(yáng)能光伏發(fā)電主要部件5<

4、/p><p>　　3.3別墅用電器耗電量的一般情況7</p><p>　　第4章 蓄電池容量的設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.1蓄電池容量的設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.2蓄電池的基本參數(shù)9</p><p>　　第5章 太陽(yáng)電池組件的設(shè)計(jì)10</p><p>　　5.1太陽(yáng)能電池組件的基

5、本性能參數(shù)10</p><p>　　5.2太陽(yáng)組件最佳傾角及方位角的計(jì)算11</p><p>　　5.3支架的設(shè)計(jì)11</p><p>　　第6章 光伏系統(tǒng)的其他組成部分13</p><p>　　6.1逆變器的選擇13</p><p><b>　　6.2配電柜13</b></p&

6、gt;<p>　　6.3防雷接地14</p><p>　　第7章 發(fā)電估算15</p><p>　　7.1發(fā)電量的估算15</p><p>　　第8章 技術(shù)美學(xué)16</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)18</p&g

7、t;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人類(lèi)對(duì)能源的需求量也越來(lái)越大，化石燃料正迅速減少，而價(jià)格也越來(lái)越高。與此同時(shí)，生態(tài)環(huán)境也因化石燃料的使用而日趨惡化。人類(lèi)迫切需要一種可再生的綠色能源來(lái)滿(mǎn)足能源需求，而太陽(yáng)能顯然是最佳的選擇。而太陽(yáng)能這種能源是一種可以在任何有陽(yáng)光的地方就可以利用的能源，所以備受人類(lèi)青睞。太陽(yáng)能的使用己經(jīng)從最初

8、的邊遠(yuǎn)地區(qū)和缺電地區(qū)逐步轉(zhuǎn)移到發(fā)達(dá)國(guó)家城市的使用，從簡(jiǎn)單的安裝光伏組件，到現(xiàn)在能夠把光伏組件和建筑進(jìn)行很好的結(jié)合，使得太陽(yáng)能發(fā)電得到更廣闊的發(fā)展空間，“光伏建筑一體化”(BIPV)的概念于1991年被正式提出。</p><p>　　本文介紹了光伏系統(tǒng)的種類(lèi)和特征，并介紹了組成光伏系統(tǒng)的各個(gè)主要部分，包括太陽(yáng)能電池板、逆變器、蓄電池、電力調(diào)控器等。在介紹完系統(tǒng)組成后緊接著講解BIPV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，包括場(chǎng)地選取、負(fù)

9、荷分析、確定系統(tǒng)大小以及關(guān)鍵元件的選取，這是設(shè)計(jì)一套性能優(yōu)良的BIPV系統(tǒng)所必需的。因此本文采用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案并將其作為示范工程在其生活園區(qū)了建造了此BIPV別墅。</p><p>　　關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能發(fā)電;太陽(yáng)能電池;獨(dú)立光伏系統(tǒng);光伏建筑一體化</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1人類(lèi)所面臨的能源危機(jī)&

10、lt;/p><p>　　在人類(lèi)社會(huì)生存和發(fā)展所需的物質(zhì)基礎(chǔ)中，能源是極為重要的基礎(chǔ)，在最近的兩百年中，煤炭和石油等化石能源對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展起了極大的推動(dòng)作用。然而，在人類(lèi)物質(zhì)文明和精神文明不斷發(fā)展的同時(shí)，人們也意識(shí)到大規(guī)模使用這些化石燃料所帶來(lái)的嚴(yán)重后果，資源日益枯竭，環(huán)境不斷惡化，這些問(wèn)題己經(jīng)展現(xiàn)在人們的面前[1]。</p><p>　　由于常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部

11、分國(guó)家能源供應(yīng)不足[2]，不能滿(mǎn)足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國(guó)的能源供求情況也面臨著非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[3]，化石能源面臨枯竭的危機(jī)是太陽(yáng)能發(fā)電得到大力發(fā)展的主要原因之一。據(jù)權(quán)威人士分析，即使以目前的速度開(kāi)采現(xiàn)今已探明的能源儲(chǔ)量，煤炭、石油和天然氣的還可以開(kāi)采的時(shí)間分別為200、40和60年[4]，而傳統(tǒng)的電能多來(lái)源于煤炭和使用等化石燃料的燃燒?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展越來(lái)月迅速，對(duì)能源的需要量將迅速增大，這會(huì)限制加速化石能源的枯竭，如果還不開(kāi)發(fā)可以大規(guī)模

12、使用的可再生能源，人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展將被能源問(wèn)題所限制。</p><p>　　1.2太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　相對(duì)應(yīng)常規(guī)能源，太陽(yáng)能資源具有常規(guī)能源所不具備的特殊優(yōu)點(diǎn)。常規(guī)能源通常不具備以下四個(gè)太陽(yáng)能資源所獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　(1)時(shí)間長(zhǎng)久:根據(jù)天文專(zhuān)家的研究，太陽(yáng)系的存在時(shí)間大約為50億年。太陽(yáng)的能量來(lái)源于其內(nèi)部發(fā)生的由四個(gè)氫原子核聚變成一個(gè)

13、氦原子核的熱核反應(yīng)。根據(jù)太陽(yáng)中的氫含量和核反應(yīng)速度計(jì)算，太陽(yáng)還可以以現(xiàn)在的發(fā)光強(qiáng)度持續(xù)發(fā)光數(shù)百萬(wàn)年。相對(duì)應(yīng)人類(lèi)的存在時(shí)間來(lái)說(shuō)，稱(chēng)其為“取之不盡用之不竭”毫不為過(guò)。</p><p>　　(2)能量巨大:根據(jù)現(xiàn)有太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和地球受光面積計(jì)算，太陽(yáng)每年輻射到地球上的能量大約相當(dāng)于130萬(wàn)億噸煤燃燒的能量，大約是現(xiàn)在人類(lèi)所消耗各種能量總和的lxl04倍。</p><p>　　(3)隨處可得:太陽(yáng)

14、將光能輻射到地面，不會(huì)像其它能源那樣受制于地理位置，也不需要像其它能源那樣運(yùn)輸。幾乎可以說(shuō)是隨處可得，隨采隨用，無(wú)論是開(kāi)發(fā)還是使用都非常方便。</p><p>　　(4)清潔安全:使用太陽(yáng)能既不用像擔(dān)心使用化石能源那樣擔(dān)心環(huán)境被污染，也不用擔(dān)心像使用核能那樣擔(dān)心危險(xiǎn)的產(chǎn)生，所以太陽(yáng)能被稱(chēng)為“干凈能源”和“安全能源”。</p><p>　　1.3光伏與建筑一體化優(yōu)點(diǎn)</p>&

15、lt;p>　　所謂“光伏建筑一體化”，簡(jiǎn)稱(chēng)BIPV，也就是將光伏組件與建筑物結(jié)合，使得光伏組件不但可以發(fā)電，而且還是建筑物屋頂或外墻的一部分，這樣的發(fā)電方式不但環(huán)保，還可節(jié)約光伏系統(tǒng)的成本。BIPV系統(tǒng)的安裝方式有兩種[5]，分別為與屋頂結(jié)合和與墻面結(jié)合。而在與建筑物的結(jié)合方式中，可以是建筑物與光伏系統(tǒng)結(jié)合，也可以是光伏系統(tǒng)與建筑材料結(jié)合。前者是將光伏系統(tǒng)完美地安裝在建筑物上，使建筑物的美觀不被破壞，甚至讓建筑物更美觀;而后者是將

16、光伏元件制造成為一種建筑材料，這樣的“建筑材料”自然不但可以發(fā)電還而且還起著建材的作用。</p><p>　　近年來(lái)，隨著太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在建筑上的廣泛應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，總結(jié)起來(lái)大致有一下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）削峰填谷作用。夏季，由于大量制冷設(shè)備的使用，電網(wǎng)處于用地啊高峰期。光伏系統(tǒng)在建筑上的應(yīng)用，除了保障建筑自身用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而舒緩高峰電力需求，解

17、決電網(wǎng)峰谷供需矛盾，具有極大的社會(huì)效益。</p><p>　　（2）減少電力損失。光伏系統(tǒng)與建筑結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)原地發(fā)電，原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。在那些架設(shè)公共電網(wǎng)非常昂貴的地方，太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一個(gè)具有很高性?xún)r(jià)比的替代產(chǎn)品。</p><p>　　（3）節(jié)省城市土地。光伏組件可以有效利用利用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面，如屋頂和墻面，無(wú)需額外用地或增建其他設(shè)施，適于人口密集

18、的地方使用。這對(duì)于土地昂貴的城市尤其重要。對(duì)于并網(wǎng)的BIPV，也可將多余的電力輸送給公共電網(wǎng)，緩解周邊用電需求；若陰雨天發(fā)電不足時(shí)，可從公共電網(wǎng)取電，彌補(bǔ)用電需要。</p><p>　　（4）減少氣體排放。由于采用光伏系統(tǒng)為建筑供電，避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染，降低二氧化碳等氣體的排放，這對(duì)于環(huán)保要求越來(lái)越高的今天和未來(lái)是至關(guān)重要的。</p><p>　　但是

19、隨著光伏與建筑一體化水平的不斷提高，初具備以上優(yōu)點(diǎn)之外，一些新的附加功能也日益體現(xiàn)出來(lái)，可見(jiàn)光伏應(yīng)用技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，在建筑學(xué)上已經(jīng)成為一種新的可行的選擇。在能源和環(huán)保壓力的促進(jìn)下，太陽(yáng)能光伏技術(shù)已逐步成為國(guó)際社會(huì)走向可持續(xù)發(fā)展道路的首選技術(shù)之一。對(duì)于幾千瓦以下的小型發(fā)電系統(tǒng)，采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電是最為理想的。而B(niǎo)IPV的并網(wǎng)發(fā)電已成為近年來(lái)光伏應(yīng)用的主要方向和熱點(diǎn)。聯(lián)合國(guó)能源機(jī)構(gòu)最近發(fā)布的調(diào)查報(bào)告顯示，光伏建筑一體化（BIPV）將

20、成為21世紀(jì)的市場(chǎng)熱點(diǎn)，太陽(yáng)能建筑業(yè)將是21世紀(jì)最重要的新興產(chǎn)業(yè)之一。光伏與建筑一體化應(yīng)用技術(shù)可以利用太陽(yáng)能這種巨大的可再生能源來(lái)產(chǎn)生電力，又可以作為多功能建筑材料構(gòu)成實(shí)際的建筑構(gòu)材，為建筑提供遮陽(yáng)、通風(fēng)等附加功能。如表1.1所示。</p><p>　　表1.1光伏與建筑一體化附加功能</p><p>　　第2章 新余市的地理情況及基本氣象</p><p>　　2.

21、1新余市的基本氣象</p><p>　　①氣溫：年平均氣溫17.7℃。7月份全年最熱時(shí)期,極端最高氣溫40.0℃,月平均氣溫29.4℃；1月份全年最冷時(shí)期，極端最低氣溫－7.2℃,月平均氣溫5.4℃。</p><p>　?、诮涤炅浚航邓S沛，年平均降水量1594.8mm左右，月平均降水量52.93mm，屬于全國(guó)多雨地區(qū)。</p><p>　?、埏L(fēng)速：根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，

22、歷年平均風(fēng)速20米／秒</p><p>　　④濕度：年平均相對(duì)濕度80％</p><p>　?、莸販兀耗昶骄販?0.1℃</p><p>　?、奕照諘r(shí)數(shù)：歷年平均日照時(shí)數(shù)1655.4小時(shí)，日平均5個(gè)小時(shí)</p><p>　　新余市歷年平均基本氣象資料如表2所示。</p><p>　　表2 新余市歷年平均基本氣象資料&

23、lt;/p><p>　　2.2新余市的地理情況</p><p>　　新余位于北緯27º33'～28'05'，東經(jīng)114º29'～115º24'，屬亞熱帶濕潤(rùn)性氣候，具有四季分明.氣候溫和.日照充足.雨量充沛.無(wú)霜期長(zhǎng).嚴(yán)冬較短的特征。新余屬亞熱帶濕潤(rùn)性氣候，平均年日照數(shù)為1400 小時(shí)～3000 小時(shí)，太陽(yáng)能資源年理論儲(chǔ)量每

24、平方米1130～1530 千瓦時(shí)，每年每平方米地表吸收的太陽(yáng)能相當(dāng)于140～190 公斤標(biāo)準(zhǔn)煤熱量，太陽(yáng)能資源比較豐富，開(kāi)發(fā)利用前景較為廣闊。</p><p><b>　　第3章 別墅的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1項(xiàng)目概況</b></p><p>　　本項(xiàng)目擬先設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，安裝在別墅屋頂上，用于演

25、示光伏發(fā)電系統(tǒng)在別墅中應(yīng)用的情況。該別墅長(zhǎng)28m，寬10m，層數(shù)兩層，總面積560m2，周?chē)G草如茵，其中夾雜著一簇簇的鮮花和灌木林，無(wú)比較高大的障礙物.。</p><p>　　該別墅坐落在北邊朝向南，這樣就能一年四季都能有陽(yáng)光照射進(jìn)房間，保證各房間良好朝向的前提下，采用被動(dòng)式太陽(yáng)能利用技術(shù)和生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)對(duì)建筑的外環(huán)境和構(gòu)造進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)；然后，采用主動(dòng)式光伏發(fā)電、光導(dǎo)照明、傳感與自控技術(shù)對(duì)建筑設(shè)備中供電供水、

26、保溫和照明等問(wèn)題進(jìn)行了光伏一體化的綜合設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)的基本原理</p><p>　　3.2.1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理</p><p>　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一種新型的發(fā)電方式, 基本原理是光生伏特效應(yīng)原理, 也就是當(dāng)太陽(yáng)光照射在某些特殊材料上, 會(huì)引起材料中電子的移動(dòng), 形成電勢(shì)差, 從而由太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換為電能。這其中的特殊材料也就是

27、光伏發(fā)電的的最基本元件被稱(chēng)為太陽(yáng)電池半導(dǎo)體, 即太陽(yáng)能電池(片), 它包括有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池陣列、蓄電池、逆變器、控制器等幾大部分組成, 由這些電子元器件構(gòu)成的系統(tǒng), 安裝維護(hù)簡(jiǎn)便, 運(yùn)行穩(wěn)定可靠。白天太陽(yáng)能電池組件將太陽(yáng)輻射出的光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 儲(chǔ)存在蓄電池里, 在夜間或需要時(shí), 從蓄電池里將電能釋放出來(lái), 用于照明和其他用途。太陽(yáng)能電池組件是發(fā)電設(shè)備, 蓄電池是儲(chǔ)能設(shè)備, 控制器、逆變

28、器是充放電控制保護(hù)和直交流變換設(shè)備。</p><p>　　3.2.2太陽(yáng)能光伏發(fā)電主要部件</p><p>　　1. 太陽(yáng)能電池板：是光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本單元。當(dāng)太陽(yáng)光照在光伏電池組件上時(shí)，電池吸收光能并產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能。太陽(yáng)能電池一般為硅電池，分單晶硅、多晶硅及非晶硅電池3種。然而太陽(yáng)能電池板不但是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，而且也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作

29、用是將太陽(yáng)的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。</p><p>　　2. 太陽(yáng)能控制器：是對(duì)蓄電池組的充、放電條件加以規(guī)定和控制，并按照負(fù)載電源需求控制光伏電池組件和蓄電池組對(duì)負(fù)載的電能輸出，保證光伏電池組件在任何日照和環(huán)境溫度下都可以輸出相應(yīng)的最大功率。太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保

30、護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng) 。</p><p>　　3. 蓄電池：是將光伏電池組件產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)太陽(yáng)光照不足或負(fù)載需求大于光伏電池組件所發(fā)的電量時(shí)，將儲(chǔ)存的電能釋放以滿(mǎn)足負(fù)載的能量需求。蓄電池組是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能部件，一般由一定數(shù)量的蓄電池經(jīng)由串、并聯(lián)組合而成，其容量的選擇需與光伏電池組件的容量相匹配。一般

31、為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)，保證了整個(gè)系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。</p><p>　　4. 逆變器：是將光伏電池組件產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為負(fù)載需要的交流電。在很多場(chǎng)合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出，為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系

32、統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡(jiǎn)單的降壓）。</p><p>　　3.2.3太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理圖</p><p>　　圖3.1太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理圖</p><p>　　3.3別墅用電器耗電量的一般情況</p>

33、;<p>　　1.別墅中的家用電器耗電量具體情況如表3.1所示。</p><p>　　表3.1別墅用電器耗電量的具體情況</p><p>　　第4章 蓄電池容量的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1蓄電池容量的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.首先要確定日負(fù)載，為了計(jì)算方便，采用安時(shí)數(shù)作為負(fù)載的計(jì)量單位。用負(fù)載的功率乘以每天工作的小時(shí)數(shù)

34、，再除以工作電壓就得到了日負(fù)載的安時(shí)數(shù)。</p><p>　　日負(fù)載（安時(shí)）=負(fù)載（瓦）×日工作時(shí)數(shù)/工作電壓 （直流輸出）</p><p>　　日負(fù)載（安時(shí)）= 負(fù)載（瓦）×日工作時(shí)數(shù)/工作電壓/逆變器效率 （交流輸出）</p><p>　　工作電壓對(duì)直流負(fù)載而言就是負(fù)載的工作電壓，對(duì)交流法子而言是逆變器直流端的輸出電壓。</p>

35、;<p>　　由上章的負(fù)載表我們可以算出日負(fù)載，我們的家庭用電方式為交流電。</p><p>　　我們選擇逆變器的效率為95%，輸入電壓為48V。</p><p>　　日負(fù)載=1000×2/48/95%=43.86Ah</p><p>　　日負(fù)載=140×24/48/95%=73.68Ah</p><p>　

36、　日負(fù)載=150×8/48/95%=26.32Ah</p><p>　　日負(fù)載=300×1/48/95%=6.58Ah</p><p>　　日負(fù)載=1350×6/48/95%=177.63Ah</p><p>　　日負(fù)載=800×1/48/95%=17.54Ah</p><p>　　日負(fù)載=150

37、15;0.5/48/95%=1.64Ah</p><p>　　日負(fù)載=1000×1/48/95%=21.93Ah</p><p>　　日負(fù)載=100×2/48/95%=4.38Ah</p><p>　　日負(fù)載=60×8/48/95%=10.53Ah</p><p>　　總?cè)肇?fù)載=43.86+73.68+26.32

38、+6.58+177.63+17.54+1.64+21.93</p><p>　　+4.38+10.53</p><p>　　=384.09 Ah</p><p><b>　　2.確定蓄電池容量</b></p><p>　　僅根據(jù)蓄電池的特性和工作環(huán)境選擇蓄電池的容量。</p><p>　　蓄電池的

39、最大放電深度一般在50%—80%之間。</p><p>　　但是蓄電池的并聯(lián)數(shù)不能超過(guò)4個(gè)。</p><p>　　由蓄電池容量的計(jì)算公式可以計(jì)算出: </p><p>　　(蓄電池的最大放電深度一般在50%—80%之間,溫度因子一般取0.7左右。)</p><p>　　蓄電池容量 =3429.37Ah</p><p>

40、　　蓄電池并聯(lián)數(shù) =3.4個(gè)</p><p>　　由上計(jì)算可知，所需蓄電池并聯(lián)數(shù)為3.4個(gè)，購(gòu)買(mǎi)時(shí)，則需購(gòu)買(mǎi)4個(gè)。</p><p>　　蓄電池的串聯(lián)數(shù) =2個(gè)</p><p>　　所以該系統(tǒng)需要使用的蓄電池總個(gè)數(shù)：2串×4并=8（個(gè)）</p><p>　　4.2蓄電池的基本參數(shù)</p><p>　　蓄電池的基

41、本參數(shù)如下表4.1所示</p><p>　　表4.1蓄電池的基本參數(shù)</p><p>　　第5章 太陽(yáng)電池組件的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1太陽(yáng)能電池組件的基本性能參數(shù)</p><p>　　該設(shè)計(jì)采用江西賽維LDK有限公司生產(chǎn)的W320單晶硅電池組件如圖5.1所示。產(chǎn)品通過(guò)了IEC61215、TUV、和UL國(guó)際認(rèn)證，在國(guó)內(nèi)享有盛譽(yù)。該太陽(yáng)

42、能電池片轉(zhuǎn)換效率高，表面玻璃為高透光低鐵鋼化玻璃，邊框材料為輕質(zhì)電鍍鋁合金?；拘阅軈?shù)如表5.1所示。</p><p>　　表5.1太陽(yáng)能電池組件的基本性能參數(shù)</p><p>　　圖5.1太陽(yáng)能電池組件</p><p>　　以全年中月太陽(yáng)輻射平均值最低的數(shù)乘以選用的光伏組件的最大功率特點(diǎn)的電流,就得到了光伏組件的日輸出。根據(jù)日負(fù)載的情況計(jì)算出需要的太陽(yáng)能光伏組件

43、數(shù)，光伏組件的大小等于選定的光伏組件的功率數(shù)與光伏組件之積。</p><p>　　根據(jù)基本氣象資料可知，傾斜面上全年平均輻射量為13714KJ/m/m =3809.4Wh/m/m。</p><p>　　所以全年平均日照時(shí)數(shù)：</p><p>　　峰值日照時(shí)數(shù)=HTWh/m/m÷1000w/m/m=3809.4Wh/m/m÷1000w/m/m=3.

44、81h</p><p>　　那么單塊組件日輸出容量為=3.81h×工作電流=3.81h×4.6A=17.526 A·h/天</p><p>　　由第3章可知負(fù)載的日耗電量為18515W.h/天，則：</p><p>　　日平均負(fù)載容量=18515W.h/天÷（0.9×24）=857.17 A·h/天<

45、/p><p><b>　　因此:</b></p><p>　　并聯(lián)太陽(yáng)能光伏組件數(shù) 60.38 實(shí)際需并聯(lián)61塊</p><p>　　串聯(lián)太陽(yáng)能電池組件數(shù) 實(shí)際需要串聯(lián)2塊</p><p>　　總共需要太陽(yáng)能電池組件61x2=122塊 總功率=122×80=9760Wp</p><p>

46、;　　5.2太陽(yáng)組件最佳傾角及方位角的計(jì)算</p><p>　　1.一般的在我國(guó)南方地區(qū)，方陣傾角可比當(dāng)?shù)鼐暥雀?0°-15°。由于新余地區(qū)位于北緯27°33′～28°05′，因此取當(dāng)?shù)氐木暥却蠹s為28°，所以太陽(yáng)電池方陣傾角Q=28°+ 12°=40°</p><p>　　2. 方位角計(jì)算：通過(guò)新余基本氣象調(diào)

47、查，一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻為 20:00，該地區(qū)的的經(jīng)度為東經(jīng)114°29′～150°24′，所以方位角Q1=（一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻-12）×15+（經(jīng)度-116）=（20-12）×15+（150-116）=154°</p><p><b>　　5.3支架的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　光伏支架的方式有固定式、斜屋頂

48、式、矩陣式、可調(diào)式和立柱式，在本文中，我們采用固定式來(lái)對(duì)光伏支架的規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。固定式光伏支架采用三角形連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔且力學(xué)性能優(yōu)異，適用于開(kāi)闊地面。整體支架采用角鋁和獨(dú)特的型材I導(dǎo)軌，最優(yōu)化地使用材料，現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)焊接安裝，且可靠性高。是一款性?xún)r(jià)比高的光伏支架系統(tǒng)。如圖5.2所示。</p><p>　　固定式光伏支架規(guī)格參數(shù)</p><p>　　安裝環(huán)境：開(kāi)闊地面及廣場(chǎng)

49、</p><p>　　適用組件: 適用任意尺寸電池組件</p><p>　　單組系統(tǒng)電池組件數(shù)量：6塊,排列方式如左圖</p><p>　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料：鋁型材，不銹鋼</p><p>　　系統(tǒng)安全風(fēng)速：42m/s(可根據(jù)客戶(hù)需要定制60m/s)</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)雪壓：1.4KN/ m2</p>

50、<p>　　系統(tǒng)適用溫度：-50°~100°</p><p>　　單組系統(tǒng)重量：46kg</p><p>　　計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：AS/NZS 1170</p><p>　　使用壽命：設(shè)計(jì)使用壽命25年，質(zhì)量保證10年</p><p><b>　　圖5.2組件支架</b></p>&l

51、t;p>　　第6章 光伏系統(tǒng)的其他組成部分</p><p><b>　　6.1逆變器的選擇</b></p><p>　　逆變器是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220v50HZ正弦或方波）。通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉(zhuǎn)化為交流電（AC）的裝置，如圖6.1所示。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。逆變器在工作時(shí)其本身也要消耗一部分電力，因此，它的輸入功率

52、要大于它的輸出功率。逆變器的效率即是逆變器輸入功率與輸出功率之比。常見(jiàn)類(lèi)型有中小功率逆變器、多重串聯(lián)型逆變器、車(chē)載逆變器等。</p><p>　　在該系統(tǒng)采用的是江蘇林洋的WI100-120 圖6.1 逆變器</p><p>　　S-220-50型逆變器其參數(shù)如表6.1所示：</p><p>　　6.1逆變器的參數(shù) </p><p>

53、<b>　　6.2配電柜</b></p><p>　　配電柜（或配電箱）是按電氣接線(xiàn)要求將開(kāi)關(guān)設(shè)備、測(cè)量?jī)x表、保護(hù)電器和輔助設(shè)備組裝在封閉或半封閉金屬柜中或屏幅上，構(gòu)成低壓配電裝置。除安裝面外，其它所有側(cè)面都被封閉起來(lái)。這種柜子的開(kāi)關(guān)、保護(hù)和監(jiān)測(cè)控制等電氣元件，均安裝在一個(gè)用鋼或絕緣材料制成的封閉外殼內(nèi)，可靠墻或離墻安裝。柜內(nèi)每條回路之間可以不加隔離措施，也可以采用接地的金屬板或絕緣板進(jìn)行隔

54、離。通常門(mén)與主開(kāi)關(guān)操作有機(jī)械聯(lián)鎖。另外還有控制臺(tái)，面板上裝有控制、測(cè)量、信號(hào)等電器，正常運(yùn)行時(shí)可借助手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)關(guān)接通或分?jǐn)嚯娐?。故障或不正常運(yùn)行時(shí)借助保護(hù)電器切斷電路或報(bào)警。</p><p><b>　　6.3防雷接地</b></p><p>　　具有BIPV系統(tǒng)的建筑應(yīng)采取防雷措施，其防雷等級(jí)分類(lèi)及防雷措施應(yīng)遵守現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50057的

55、相關(guān)規(guī)定。</p><p>　　防直擊雷措施：直擊雷是指直接落在太陽(yáng)能光伏方陣、低壓配電路、電器設(shè)備及其配線(xiàn)等處，以及在七近旁的雷擊。防直擊雷的基本措施是安裝避雷針。</p><p>　　防感應(yīng)雷措施：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的雷電浪涌入侵途徑，除了太陽(yáng)能光伏方陣外，還有配電線(xiàn)路、接地線(xiàn)以及它的組合。從接電線(xiàn)侵入是由于近旁的雷擊使大地電位上升，相對(duì)比電源高，從而產(chǎn)生從接地線(xiàn)向電源反向電流引起的。

56、系統(tǒng)應(yīng)采取以下措施：</p><p>　　1） 在接線(xiàn)箱內(nèi)及配電盤(pán)內(nèi)安裝避電器AC220V（內(nèi)設(shè)切斷裝置）</p><p>　　2） 在太陽(yáng)能光伏方陣的主要回路內(nèi)安裝浪涌保護(hù)器</p><p><b>　　3）接地要求</b></p><p>　　光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)接口設(shè)備的防雷和接地措施，應(yīng)符合《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過(guò)電壓

57、保護(hù)-導(dǎo)則》SJ/T 11127的相關(guān)規(guī)定。</p><p>　　1） 防雷接地：包括避雷針，避雷帶以及抵押避雷器，外線(xiàn)出線(xiàn)桿上的瓷瓶鐵腳以及連接架空線(xiàn)路的電纜金屬外皮。</p><p>　　2） 工作接地：逆變器，蓄電池的中性點(diǎn)，電壓互感器的二次線(xiàn)圈。</p><p>　　3） 保護(hù)接地：光伏組件機(jī)架、控制器、逆變器、配電瓶外殼、蓄電池支架、電纜外皮、穿線(xiàn)金屬管道

58、的外皮等。</p><p>　　4） 屏蔽接地：電子設(shè)備的金屬屏蔽。</p><p>　　5） 重復(fù)接地：低壓架空線(xiàn)路上，每隔1Km處接地；接閃器可以采用12mm圓鋼，如果采用避雷帶，則使用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不小于48mm，厚度應(yīng)該不小于4mm，引下線(xiàn)采用圓鋼或者扁鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼直徑不小于8mm，扁鋼的截面積不應(yīng)該小于4mm。</p><p><b>

59、;　　第7章 發(fā)電估算</b></p><p><b>　　7.1發(fā)電量的估算</b></p><p>　　由新余市每天的平均有效時(shí)間5h，則每天的：</p><p>　　發(fā)電量=組件總功率×0.7×每天有效時(shí)間=9760×0.7×5h=34160Wh</p><p>

60、　　式中0.7是充電過(guò)程中的，太陽(yáng)電池組件的實(shí)際使用功率.</p><p>　　每天的發(fā)電量34160Wh,也就相當(dāng)于34.16度電。一年按365天來(lái)算的話(huà)，則年發(fā)電量=每天發(fā)電量×365天=34.16×365=12468.4度電</p><p>　　20年的發(fā)電估算量如下表7.1所示</p><p>　　表7.1所示20年的發(fā)電估算量</

61、p><p><b>　　第8章 技術(shù)美學(xué)</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)利用建筑屋頂采光性好好的特點(diǎn)，安裝太陽(yáng)能電池板，從建筑美學(xué)的觀點(diǎn)，采用深藍(lán)色太陽(yáng)能電池板作為坡度屋頂和八角亭陽(yáng)光房的屋頂，與白色外墻搭配，美觀大方，屋頂太陽(yáng)能電池板光伏效應(yīng)為別墅模型提供充足的綠色能源。利用光導(dǎo)技術(shù)，在屋頂安裝聚光透鏡，通過(guò)光纖將陽(yáng)光直接導(dǎo)入房間、客廳和車(chē)庫(kù)的水晶燈，使得屋內(nèi)陽(yáng)光明

62、媚，因?yàn)樘?yáng)的波譜范圍寬，通過(guò)分光技術(shù)還可以將太陽(yáng)光的紫外線(xiàn)用于室內(nèi)某些特殊場(chǎng)合，起到消毒殺菌的作用。在不斷改進(jìn)建筑外墻、外窗的保溫性能后，進(jìn)一步加強(qiáng)屋頂保溫隔熱性能。設(shè)計(jì)中采取屋頂綠化措施，以降低夏季太陽(yáng)輻射。另外，在屋頂花園置有陽(yáng)光間，外有木格柵，夏季草木茂盛，攀緣植物附著木格柵以房間熱量的吸收，冬季，植物凋敝，充分的陽(yáng)光可射入室內(nèi)，如圖8.1所示。</p><p><b>　　圖8.1別墅實(shí)物圖&

63、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 邢運(yùn)民，陶永紅.現(xiàn)代能源與發(fā)電技術(shù)，西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[2l王長(zhǎng)貴.中國(guó)太陽(yáng)光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望.陽(yáng)光能源，2004，(4):4一17</p><p>　　[3J嚴(yán)陸光，我國(guó)大規(guī)模

64、非水可再生能源發(fā)電的前景.電器工業(yè)，2009，(5):6一10</p><p>　　[4]沈輝，曾祖勤.太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[5]龍文志.太陽(yáng)能光伏建筑一體化.建筑技術(shù)，2009，40(9):835一839</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)</b></p><p

65、>　　經(jīng)過(guò)了一個(gè)多月的學(xué)習(xí)和查找資料，在吳閏生老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下， 我們終于完成了《太陽(yáng)能光伏建筑一體化工程設(shè)計(jì)與案例》的課程設(shè)計(jì)。記得在剛接到這個(gè)課題時(shí)，老師就告訴我們要我們好好準(zhǔn)備，因?yàn)檫@個(gè)課程設(shè)計(jì)還是有一定的難度的，需要我們每個(gè)人花大量的時(shí)間和精力去完成，由于對(duì)課程設(shè)計(jì)的具體格式及內(nèi)容不是很了解，我們都有些茫然不知所措。于是我們給自己提出了第一個(gè)問(wèn)題：設(shè)計(jì)好一個(gè)課程設(shè)計(jì)需要什么具體的專(zhuān)業(yè)知識(shí)？帶著這個(gè)疑問(wèn)我們開(kāi)始了獨(dú)

66、立地學(xué)習(xí)。去圖書(shū)館查閱相關(guān)資料、上網(wǎng)去了解太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)有關(guān)設(shè)計(jì)與施工的最新動(dòng)向，漸漸頭腦中關(guān)于該論題的概念清晰了起來(lái)。</p><p>　　在這次的課程設(shè)計(jì)中，它鍛煉了我的思考能力，能用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)生活中的東西，也讓我加深了對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的了解，并對(duì)一些光伏組件、蓄電池、光伏控制器有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，也認(rèn)識(shí)到了小小的光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)人類(lèi)生活的影響，使人們逐漸在走入綠色環(huán)保的時(shí)代。</p><

67、;p>　　對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，依然存在很多不合理的地方，例如蓄電池依然存在諸多弊端，首先因充電次數(shù)限制蓄電池的壽命，其次，化學(xué)結(jié)構(gòu)影響充電電流的閑著，繼而限制充電時(shí)間，使得充電效率受限，最后，不屬于環(huán)保能源。因受到內(nèi)部工作的溫度效應(yīng)和外界溫度變化的不穩(wěn)定性，控制器溫度調(diào)節(jié)依然有問(wèn)題。</p><p>　　雖然我們的設(shè)計(jì)作品不是很成熟，即使借鑒前人的很多資料仍然還有很多不足之處，但我們?nèi)匀恍睦镉幸环N莫大的幸福感