离网型太阳能发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能控制逆变一体机、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能控制逆变一体机给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池给太阳能控制逆变一体机供电,再给交流负载供电。
假如客户需求如下,照明200瓦每天工作6小时,冰箱50瓦每天工作24小时,电视机50瓦每天工作10小时。还有洗衣机200W,台式电脑200W,电饭锅600W,电风扇150W等家电不定时工作,每天用电量估计如下,安装地点在西藏林芝。
系统方案设计如下:
离网逆变器的功率要根据用户的负载类型和功率来确认,用户最大的负载是小电饭锅600W,感性负载总共为400W,最大是150W电风扇,按照感性负载5倍的峰值,因此用户所有负载加起来峰值功率为3kW,考虑到设计裕量,所有负载不也会同时启动,因此逆变器选用3kW的高频离网逆变器。
组件功率要根据用户每天的用电量来确认。用户每天平均的用电量为12度,当地每天峰值日照为5.3小时,离网系统的效率约为0.8,因此设计采用340W单晶组件9块,容量为3.06kW组件,每用能发16.5度电,除去损耗给到用户大约13度,基本能满足客户需要。
蓄电池容量根据用户无光照时的用电量来确定,白天光伏发电可以不经过蓄电电直接给负载使用,估计用户每天晚上用电量为10度,设计采用10度电的锂电池。
电气方案设计,根据逆变器输入电压最高是150V的限制,组件的开路电压是41.55V,9块组件设计采用3串3并的方式接入逆变器中,逆变器的蓄电池接口电压是48V,10度锂电池接入逆变器中,光伏电缆采用4mm,蓄电池最大充电电流是70A,采用16mm的电缆。为了安全和方便,可以在光伏输入端、蓄电池端,输入端加一个开关,光伏输入端最大电流32A,设计采用40A的直流开关,蓄电池最大电流是70A,设计采用80A的直流开关,交流最大输出电流是13.6A,设计采用16A的交流开关。
光伏系统各部件安装之后,在逆变器开机运行之前,先要检查各个部件是否安装正确,连接是否牢固,有没有错接、漏接等情况,确认无误后才开机。还可根据用户的要求做一些参数和优先级的调整,如通过调节蓄电池的保护电压,可以调节蓄电池的放电深度。负载用电有市电、电池优先、光伏三种模式;蓄电池充电模式也有四种模式,市电充电,光伏充电,市电和光伏充电,光伏独充等等,这些模式要在逆变器运行之前设置。如果是是带燃料发电机的微网系统,还需设置离网逆变器的干接点信号,当蓄电池电量不足时,启动外部发电机。