100W光伏系统的数据采集与技术评估.pdf

第43卷增刊中山大学学报(自然科学版)Vol143Suppl1

2004年6月ACTASCIENTIARUMNATURALIUMUNIVERSITATISSUNYATSENIJun12004

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100W光伏系统的数据采集与技术评估

邓涛1,沈辉1,2,舒杰2,邓幼俊1
(11中山大学物理科学与工程技术学院,广东广州510275;
21中国科学院广州能源研究所,广东广州510070)

摘要:太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,而太阳能发电又是太阳能最重要的应用。如何更好地
进行太阳能光伏发电并降低其成本很大程度上依赖于光伏发电系统的设计和优化。设计了100W的光伏发电系
统,并通过对太阳辐射量、系统发电量等数据的采集,对此系统的功能、特性、运作情况、成本等进行分析与
论述,提出优化系统设计的方案。随着系统的运行和采集数据的增多,该系统可以为建大规模光伏电站提供有
力的参考。
关键词:太阳能;光伏发电;系统设计;太阳电池
中图分类号:O436文献标识码:A文章编号:052926579(2004)S120022204

在能源短缺,环境污染日益严重的今天,充发电系统的设计,主要有支架的设计、系统各组件
分开发并合理利用太阳能是世界各国政府可持续发的合理选择和电路的连接等。第二部分是数据的采
展的能源战略决策,其中太阳能光伏发电最受瞩集。通过太阳总辐射表、温湿度传感器分别采集太
目。太阳能光伏发电安全可靠,无噪声,无污染,阳辐射强度、温度湿度等气象数据,电流传感器、
无需消耗燃料,故障率低,维护简便,建设周期取样电阻分别采集太阳电池组件的工作电流、工作
短,无需架设输电线路,可以方便地与建筑物相结电压等技术数据。通过程序上的编制和处理,采集
合。这些优点都是常规发电和其他发电方式所不及系统的时发电量、日发电量和累计发电量。采集到
的。但许多光伏发电系统在设计的时候没有充分考
的这些模拟量通过APD转换器转换成数字量以显
虑当地的太阳资源,在投入使用之后也没有一个评示在太阳能综合测量仪中。通过通讯协议还可以导
价的标准,其设计的好坏以及合理性不得而知。
入上位机,在由Delphi开发的可视化程序中显示和
太阳能光伏发电所产生的光电转换效果,与光
保存,还可以观察系统的时实运行状况,按条件对
伏发电系统的设计方案和所处环境相关,而且设计
数据进行查询,方便日后的需要。第三部分是对采
方案很大程度上依赖于当地的气象环境。当今光伏
集的数据进行分析和对系统进行技术评估,主要的
系统的成本仍然偏高,要更充分地利用太阳能发
工作有:分析影响系统工作的因素、系统的工作状
电,就需要对光伏系统进行优化设计。最好的设计
况、系统的发电量、成本等。综合这些分析,最后
效果应该是既能保证满足负载用电的需要,又能最
提出优化系统设计的方案。
大限度减少一次投资。优化光伏系统设计,既要掌
握准确齐全的气象资料(当地经纬度、海拔、太阳2100W光伏发电系统的设计
辐射强度、环境温度、相对湿度等),又要了解系
组件采用西门子的单晶硅太阳电池组
统即时的运行状态和在一段时间内的运行状态(工SR100
作电压、工作电流、工作功率、时发电量、日发电件。其标定功率、性能、质量等各方面均符合要
量和累计发电量等),以便对其进行技术评估,及求。短路电流615A,开路电压2116V,最佳工作
时做出相应的调整,并可借鉴到其他系统的设计电流519A,最佳工作电压17V,峰值功率100W。
中。支架设计成组件倾角和方位角均可自由变换的
形式,方便调节。
实验方案
1选用12V100W的密封免维护铅酸蓄电池。
本实验主要分三部分。第一部分是100W光伏太阳电池组件的最佳工作电压是17V,再考虑到

X收稿日期:2003-10-27
基金项目:国家863基金资助项目(2001AA513062);广东省科技厅攻关资助项目(2001A110050101)
作者简介:邓涛(1980年生),男,研究生;通讯联系人:沈辉;E-mail:shenhui1956@1631net
增刊邓涛等:100W光伏系统的数据采集与技术评估32

温度对工作电压的影响以及二极管的正向压降,正将采集到的数据传入上位机中,通过Delphi开发的
好可以为12V的蓄电池充电。选用较大容量100可视化软件,可以方便地对数据进行管理。软件的
W,这样负载大小的选择范围可以相对放宽。操作简单、功能齐全,主要有以下功能:
选用旁路二极管和防阻塞二极管,分别防止热(1)监测系统的实时工作状态。除了显示实时
斑效应(HotSpotEffect)以及蓄电池对太阳电池组数据外,更可以在三维图中直观地看到即时工作曲
件放电。线。
选用的冲放电控制器可以自动防止蓄电池过冲(2)强大的查询功能。不仅能够按照日期方便
电和