分布式光伏发电系统在兰州蔬菜大棚中的应用研究.docx

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1、本科毕业论文论文题目：分布式光伏发电系统在兰州蔬菜大棚中的应用研究摘要甘肃省兰州市属大陆性半干旱气候，太阳能资源很丰富。其主要特征是：四季分明，冬夏长、春秋短、日照充足、蒸发量大、气候干燥。在冬季，气温常在4到-7,昼夜温差大，且较为寒冷，不适合农作物的生长繁殖，农户由于气温因素影响,不会在冬季户外种植农作物。为了增加农户收入与有效利用资源，把光伏发电与蔬菜大棚相结合，将太阳辐射分为两部分，一部分是以太阳光的形式提供给蔬菜大棚植物,另一部分通过太阳能光伏板，将光能转换成电能。这是一种具有广泛应用前景的可再生能源发电方式。由于太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，因此，发展光伏蔬菜大棚有着巨大

2、市场需求与前景。本论文主要以相关的光伏理论知识为基础，以建立经济光伏蔬菜大棚为目标，运用PVsyst软件对分布式光伏发电在兰州蔬菜大棚中的应用进行了解与仿真，分析了分布式光伏发电系统的组成结构、运行原理和性能特点，并优化设计，对整个系统进行深入探索。基于蔬菜大棚负载的功率以及用电量的要求，对太阳能光伏板、储能装置、逆变器、汇流箱等器件进行配置，然后分析蔬菜大棚光伏发电系统的基本组成和工作原理，进行组件连接设计、蔬菜大棚系统图的设计、蔬菜大棚顶部安装结构设计，接着利用PVsyst软件对光伏蔬菜大棚进行分析，得到光伏蔬菜大棚的月总辐射量、年总辐射量、全年发电量、系统效率等性能指标。最后结果表明光伏

3、发电系统可以满足普通蔬菜大棚的用电量的自给自足，还可以将额外发出的电量卖入国家电网，换取收益。通过对系统器件寿命内发电量和成本的计算，以及系统发电量的计算与卖入电网的收益的统计，该光伏蔬菜大棚具有良好的经济效益，有很大的发展空间。关键词：系统设计；光伏发电；蔬菜大棚；组件论文类型：工程设计Abstract1.anzhouCity,GansuProvinceisacontinentalsemi-aridclimate,solarenergyresourcesareveryrich.Themainfeaturesare:fourdistinctseasons,longwinterandsummer

4、,shortspringandautumn,sufficientsunshine,largeevaporation,dryclimate.Inwinter,thetemperatureisoften4to-7,thetemperaturedifferencebetweendayandnightislarge,anditisrelativelycold,whichisnotsuitableforthegrowthandreproductionofcrops.Farmerswillnotgrowcropsoutdoorsinwinterduetotheinfluenceoftemperaturef

5、actors.Inordertoincreasetheincomeoffannersandeffectivelyutilizeresources,photovoltaicpowergenerationiscombinedwithvegetablegreenhouses,andsolarradiationisdividedintotwoparts.Onepartisprovidedtovegetablegreenhouseplants,andtheotherpartconvertslightenergyintoelectricenergythroughsolarphotovoltaicpanel

6、s.Thisisarenewableenergypowergenerationmethodwithbroadapplicationprospects.Therefore,thedevelopmentofphotovoltaicvegetablegreenhouseshasgreatprospectsandneeds.Basedontherelevantphotovoltaictheoryknowledge,thispaperaimstoestablishaneconomicphotovoltaicvegetablegreenhouse.BasedonPVsystsoftware,theappl

7、icationofdistributedphotovoltaicpowergenerationin1.anzhouvegetablegreenhouseisunderstoodandsimulated.Thecompositionstructure,operationprincipleandperformancecharacteristicsofdistributedphotovoltaicpowergenerationsystemareanalyzed,andthedesignisoptimized.Basedontherequirementsoftheloadpowerandelectri

8、cityconsumptionofvegetablegreenhouses,theconfigurationoptionsofsolarphotovoltaicpanels,energystoragedevices,inverters,semiconductortemperaturedifferenceheatingmodulesandotherdevicesareconfigured.PVsystsoftwareisusedtosimulateandanalyzephotovoltaicvegetablegreenhouses.Finally,throughsimulationandanal

9、ysis,themonthlytotalradiation,annualtotalradiation,annualpowergeneration,systemefficiencyandotherperformanceindicatorsofphotovoltaicvegetablegreenhousesareobtained.Theresultsshowthatthesystemcanmeettheannualelectricityconsumptionofordinaryvegetablegreenhouses.Duetovariousinevitablelossesandotherfact

10、ors,thesystemefficiencyis76.24%.Throughthecalculationofthepowergenerationinthedesignlifeofthesystemandthestatisticsofthepowergenerationofthesystem,thephotovoltaicvegetablegreenhousehasgoodeconomicbenefitsandgreatdevelopmentspace.Keywords:PVsystsimulation;photovoltaicpowergeneration;vegetablegreenhou

11、se;components摘要IAbstractII目录III1绪论51.1 课题研究的背景及意义51.2 兰州太阳能资源分布情况51.3 光伏大棚的概要61.3.1 光伏大棚的结构61.3.2 光伏大棚的要求71.4 本课题的研究内容82 .兰州蔬菜大棚的设计82.1 蔬菜大棚的结构设计82.1.1 蔬菜大棚的用电设备82.1.2 用电设备的作用及用电量计算92.1.3 光伏大棚的系统设计102.2 光伏组件选型及计算112.2.1 光伏组件选型112.2.2 光伏组件最佳方位角及倾角的计算122.2.3 光伏蔬菜大棚光伏组件分布122.2.4 光伏组件安装数量132.3 储能装置、逆变器装

12、置与半导体温差发热模块的选型152.3.1 储能装置的作用与选型152.3.2 逆变器装置的作用与选型152.3.3 汇流箱作用与选型162.4 光伏蔬菜大棚的总体设计图162.4.1 光伏组件连接示意图162.4.3 .光伏蔬菜大棚顶部布置图172.4.4 .光伏蔬菜大棚顶部安装结构图172.4.5 光伏蔬菜大棚一次系统图182.5 PVSySt对系统仿真192.5.1 光伏组件方位角、倾角仿真192.5.2 兰州榆中县月总辐射量仿真202.5.3 系统效率仿真20254系统损耗仿真213 .蔬菜大棚经济效益分析213.5 蔬菜大棚配套用电设备的成本计算213.6 蔬菜大棚光伏发电系统的成本

13、计算223.7 光伏蔬菜大棚的收益计算22结论24参考文献25致谢26附录1：损失流向图27附录2：每日的输入/输出能量图28附录3：CO2排放平衡表291绪论1.1 课题研究的背景及意义我国的大棚种植技术传承于上世纪80年代，随着近代人们生活水品不断提高，传统大棚由于保温能力、抗压能力、温控管理、生产效率比较差及需要大量劳动力的原因，传统的大棚种植技术不能满足这个时代的供需要求。新农人、新技术、新管理在时代历程中正在悄然的自我革新，现代化蔬菜大棚种植是智能化设备与系统化的应用,是紧紧围绕科学化的管理方式而展开的，目前比较常用的是秦皇岛小马智农物联网技术，这种系统可以在远离蔬菜大棚的地方通过网

14、络对大棚里的情况进行操作与监督。光伏蔬菜大棚由透光型光伏组件、智能组串式储能系统、智能能源控制器、汇流箱、变压器等组成，蔬菜大棚中自动化、智能化的设备运转耗能都是非常巨大的，为解决蔬菜棚设备能耗巨大的症结，本文以分布式光伏与蔬菜大棚相结合的方式来探究降低蔬菜大棚能耗问题。分布式光伏发电是现代科技与农业进行碰撞的结果，是绿色清洁能源在实践中的应用，符合国家“碳达峰”与“碳中和”的任务要点，因此开展针对该系统的研究对于合理高效绿色利用资源、促进光伏发电系统的发展具有重要意义。1.2 兰州太阳能资源分布情况太阳能资源通常用年太阳总辐射量表示，甘肃省各地年太阳总辐射值在4700-6350MJm2(如图

15、1.1所示)，其地理分布有自西北向东南递减的规律。河西走廊大部分地区年太阳总辐射6000MJ11，这里降水稀少，空气干燥，晴天多，非常有利于太阳能的利用：另外民勤武威带也是太阳总辐射高的地区。甘肃南部地区则是年总辐射量的低值区，在4700-5200MJ11R这是由于该地区降水和云量多造成的，甘南州西南部略高于周围地区。兰州在中国地图上处于比较中间位置，即北纬34。，东经103。401甘肃的海拔是1500mo兰州处于大陆内部地区，属于大陆性季风气候，年日照时数为约28(X)-3300小时，年平均气温为10甘肃省兰州市太阳能辐射资源数据如表1.1所示。42oN-40oN-38oN-36oN-34o

16、N-94oE96oE98。E100oE102oE104oE106oE108oE图11甘肃省太阳总辐射量分布（单位：MJm2）表1.I甘肃省兰州市太阳能辐射资源数据月份水平面kWhm2.day37。倾斜面kWhm2.day5。倾斜面kWhm2.day1月2.285.393.482月3.215.814.293月4.115.765.044月5.055.885.895月5.795.345.816月6.135.255.997月5.695.055.668月5.365.045.279月4.014.594.3210月3.404.924.9711月2.585.393.6812月2.035.273.27全年4.1

17、25.314.731.3 光伏大棚的概要在甘肃省兰州市榆中县有部分冬暖式温室大棚。每个大棚净宽8m,长120m,高5.86mo各个大棚间距8m,用于道路行走。本文选取其中一个大棚作为研究目标，研究分布式光伏发电系统在温室大棚中的应用。1.3.1 光伏大棚的结构光伏农业大棚是一种光伏发电与农业生产相结合，上面太阳能发电下面农业生产的新型光伏系统工程，是现代农业发展的一种新模式。光伏农业大棚，可以在不占用其他土地的基础上，还可以为农民提供除了种植农作物以外的收入。一般来讲，光伏农业蔬菜大棚会分为三种类型：第一种类型的大棚为整个封闭式的结构，光伏组件会放在大棚的顶层或者空余的地方；第二种大棚为半露天

18、式大棚，光伏组件会设置在大棚的棚顶之上或者后面可以照射到阳光的地方；第三种大棚为露天式大棚，光伏组件和其支架组成的大棚，其特点是不会封闭。本次论文根据地形及其相关参考因素决定，本文主要采用第一种类型的光伏大棚。封闭式大棚的光伏组件一般来讲会铺设在蔬菜大棚的顶层，可以不占用额外的农耕土地，根据农业大棚结构的差异，常见的有以下几种：(1)钢桁架结构温室光伏大棚，这种温室大棚应用广泛，一般由钢柱、桁架梁组成桁架结构，做为主要受力构件，屋面铺楝条，楝条上再铺玻璃板或光伏组件，墙体采用压型钢板或玻璃板做为围护结构。比较常用的有三角形桁架和平行弦桁架。(2)门式钢架结构形式，此种门型结构应用也比较广泛，主

19、要由型钢柱和型钢梁组成主要受力构件，屋面梁上铺设楝条，橡条上铺设玻璃板或压型钢板，再铺光伏组件。有比较简易的门式钢架和大跨度的门式钢架。(3)钢框架结构形式，一般由型钢柱、型钢梁建模形成钢框架结构，屋面铺楝条,橡条上再铺玻璃板或光伏组件，墙体采用压型钢板或玻璃板做为围护结构。光伏大棚是在普通蔬菜大棚的基础上增添了光伏组件，导致结构承担荷载增加，在满足结构安全，且保证一定的使用年限时，尽量采用轻型钢材，降低结构用钢量，节约成本。光伏板在蔬菜顶层，保持固定的倾斜度，以获取最大的太阳辐射，然后转换为电能储存到蓄电池中。大棚顶部采用三角支架结构，以获取稳定性。用钢材作为基础材料作为底部支撑。图1.2为

20、光伏蔬菜大棚结构图。图1.2光伏蔬菜大棚结构图1.3.2 光伏大棚的要求大棚的覆盖材料可以使用塑料薄膜、玻璃等。为了达到光伏大棚的建造需求，需要采用性能优异的材料。耐用性：大棚需要经受风吹雨打等自然环境的考验，需要使用耐用的材料。透光性：大棚内需要充足的阳光，覆盖材料需要透光性好。保温性：夜间或冬季温度较低时，需要保温功能较好的材料。大棚内部温度要能够适应蔬菜生长的需要，需要设置通风设备、夏季降温设备、冬季保温设备等。大棚内应配备风口、卷帘、风机等通风设备，以保证大棚内空气流通，避免蔬菜生长过程中出现过高或过低的温度和湿度。大棚建成后，需要加强管理，做好以下几个方面。如定期清洁、施肥管理、病虫

21、害防治、灌溉管理和温度调节。定期清洁：大棚内定期清理杂草、落叶等，保持大棚内环境清洁卫生。施肥管理：大棚内种植的蔬菜需要农户及时施肥，保证蔬菜生长各个阶段所需要的养分。病虫害防治：温室大棚内蔬菜在室内没有天敌的存在下，容易受到来自害虫及病毒的侵扰，需要定期进行检查、防治。灌溉管理：要定时检查灌溉器件是否正常运行工作，保证灌溉工作顺畅。温度调节：实时观测大棚内蔬菜的生长状况，并调节温度、湿度等大棚内环境参数，确保蔬菜健康成长。1.4 本课题的研究内容甘肃省兰州市榆中县丰富的太阳能资源，有利于发展光伏农业大棚。因此本论文主要针对该地区光伏发电系统与蔬菜大棚间的问题来展开研究。本次课题以甘肃省兰州市

22、榆中县为研究地点，用分布式光伏发电系统与农用蔬菜大棚相结合的方式来进行，研究光伏系统给农用冬暖式蔬菜大棚所能带来的增益。本设计先计算蔬菜大棚日耗电量，根据日耗电量计算光伏组件在大棚顶部斜面的组件个数,然后进行发电系统器件选型，接着设计光伏发电系统原理图，最后计算蔬菜大棚所带来的经济效益。2 .兰州蔬菜大棚的设计2.1 蔬菜大棚的结构设计2.1.1 蔬菜大棚的用电设备标准的智能温室大棚除了包含温室骨架和覆盖材料外，还包含以下这些系统配套设施，有外遮阳系统、内遮阳系统、侧部开窗系统、顶部电通风系统、喷淋系统、采暖系统、电控系统、智能控制系统、环流风机系统等等。蔬菜大棚配套设备的功率如表2.1所示。

23、表2.1蔬菜大棚配套设施的功率系统名称设备功率（kw）数量外遮阳系统遮阳开窗电机0.451内遮阳系统遮阳开窗电机0.451侧部开窗系统侧部开窗电机0.372顶部电通风系统顶部风机0.373喷淋系统水泵2.24采暖系统辅助加热器0.323电控系统电机控制箱0.22智能控制系统数据采集终端0.41环流风机系统环流风机电机0.3522.1.2 用电设备的作用及用电量计算（1）遮阳系统作用及用电量计算遮阳系统：安装在光伏蔬菜大棚的顶层，由电机进行拉动，主要用来遮阳，从而达到调节温室大棚温度的作用。系统采用齿轮齿条传动，由开关控制电机启动及遮阳网的展开或折叠遮阳开窗电机，每天的开启关闭频率为四次，每次开

24、启关闭时间不超过十分钟，耗电量如下所示W=Pt（2.1）由式（2.1）计算得：W1.2X0.45X2X4X铝120024kWh（2）开窗通风系统的作用与用电量计算蔬菜温室大棚中侧部顶部的开窗通风部分，由电机进行控制，起到对大棚内的空气进行更换，调节温室阳光、遮挡太阳、降低温度的作用。为了防止害虫侵袭，可以安装防虫网进行规避。由式（2.1）计算W2=.3724（一）+0.37x2X4瑞）=IABkWh（3）喷淋采暖系统的作用及用电量计算农业自动化喷淋系统是一种能够根据环境灰尘浓度和湿度控制电机转速从而实现控制喷淋泵喷水量的农业用喷淋系统，属于农业自动化设备领域。它具有能够实时精确监控农业大棚内温

25、湿度数据和灰尘浓度数据并根据温湿度与灰尘浓度精确控制喷淋泵喷水量实现智能调节大棚内温湿度并去灰除尘的优点在蔬菜大棚底层土壤中铺设热水管道，把热量散发到土壤上层空气中，以达到保温作用。可以控制管内热水的体积及温度，掌握室内温度。为农作物提供冬季生长的温度。由式（2.1）计算得:“3=2.234+0.32241=1.26kWh（4）智能控制系统与环流风机的作用及用电量计算智能温室大棚控制系统可以根据作物生长发育规律对温室环境进行智能调控，同时对温室生产、管理和防治分析，预判的作用口，温室大棚控制系统拥有精准性与及时性，它的功能是可以对环境进行检测，加上一些传感器与智能器件的应用，可以让人们对作物生

26、长环境进行及时了解，可以利用控制系统来进行远程监控实现实时控制，调整植物的生长环境，得到高产高质量的绿色蔬菜。室内环流风机也叫扰流风机，通过棚内的风机带动空气的流通，模拟室外微风吹拂的效果”，由式（2.1）计算得：30W4=(0.2224)(0.4244)+0.3524(而)=20.6kWh（5）蔬菜大棚用电设备总计算蔬菜大棚用电设备用电量等于各个器件的用电量总和。遮阳系统的用电量12.0024kW.h,开窗通风系统的电量1.48kW.h,喷淋采暖系统的电量1.26kW.h,智能控制系统与环流风机系统的用电量20.6kW.h,蔬菜大棚用电设备日总用电量W总为33.73744kW.h,年耗电量为

27、12549.58kW.h0日耗电量W总=WI+W2+W3+W4=33.73744kW.h（2.2）2.1.3 光伏大棚的系统设计此次兰州蔬菜大棚的研究，用PVSySt来进行辅助，以达到研究目的。光伏大棚的工作原理：利用光伏组件将光能转成为电能，智能能源控制系统将直流电转化为交流电并同将多余的电能通过智能组串式储能系统储存起来或者将多余电发送至电网售卖给用户，夜晚通过半导体温差发电片对智能组串式储能系统增加补偿进而实现设备反送电持续性，加大分布式光伏发电系统可靠性。图2.1为蔬菜大棚系统的设计原理图。图2.1蔬菜大棚系统的设计原理图2.2 光伏组件选型及计算2.2.1 光伏组件选型太阳能光伏发电

28、系统中重要的是太阳能光伏组件，它是收集太阳光并把光能转换为电能的的核心部件U叫通过比较各种晶硅太阳能电池的性能和价格，之后进行比较，选择拟用隆基Hi-MO5光伏组件，如图2,2所示，该组件同时具备良好的发电能力与透光性，同时满足了分布式光伏发电、蔬菜大棚两种性能要求，具体参数如表2.2所示。该组件在标准测试条件下，峰值功率电压为42.25V,峰值功率电流为13.26Ao工作温度在-4085,在兰州市境内，符合器件工作环境。图2.21.R5-72HPH-560M光伏组件表2.21.R5-72HPH-560M光伏组件参数标准测试条件：AM1.5,E=100OW/m2,TC=25C重量（kg）27.

29、5电池片类型单晶硅组件尺寸（mm）2021101335最大功率（PmaW）560开路电压（Voc/V）50.10短路电流（lscA）14.10峰值功率电压（Vmp/V）42.25峰值功率电流（ImP/A）13.262.2.2 光伏组件最佳方位角及倾角的计算太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，在北半球，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0）时，太阳电池发电量是最大的。本文考虑到当地经纬度及地域原因的限制,通过式（2.3）进行计算，得到光伏组件最佳方位角为3.12。（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）-12）xl5+（经度

30、-116）（23）由式（2.3）计算得：（13-12）15+（104.09-l16）=3.12倾角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵全年发电量为最大时的最佳倾斜角度，计算过程如下：（当地地理纬度-9）二光伏组件安装倾角（2.4）由式（2.4）计算：35.85-9=26.85通过计算，光伏组件倾角为27。2.2.3 光伏蔬菜大棚光伏组件分布根据当地的气候特点，为保证光伏蔬菜大棚的采光量，本设计中光伏蔬菜大棚一行玻璃一行光伏组件敷设方式在保证蔬菜正常生长的情况下，尽可能多的发电。图2.3为光伏蔬菜大棚光伏组件示意图。光伏蔬菜大棚采用玻璃与光伏组件相结合的方式，图2.4是最终效果

31、的光伏蔬菜大棚示意图。图2.3光伏蔬菜大棚光伏组件示意图玻璃光伏组件IiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiIiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii肾罪匐舞端投露避溪基逊城修第窿藻淞猫森魂凝慰舞京皴假疑泰藏然编港添鸿怨窿嬲缝蕊疑铸蹒黑邂麒避IllllllllllllllllllllllllllllllllllliiHIiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiikmIiiiiaiiiiiiiiIllllllllllllllinilllllllllllIlllllllllllllllllll

32、llllllllii/光伏组件串并膝玻璃Z光伏组件120000图2.4光伏蔬菜大棚结合示意图2.2.4 光伏组件安装数量由式2.2得日耗电量P总=33.73744kWh=33737.44Wh,根据以下公式计算光伏组件容量。PtQP=nT133737.44x2x80.484.4127793.3kW式中：P光伏组件容量W一负载总功率1.小时数2-连续阴雨期富余系数一光电转换效率A峰值日照时数P127793.3n=228Pmax560式中：PmaX-太阳能光伏板最大功率n一光伏组件总数根据以上计算，光伏组件总数约为228个。式(2.5)式(2.6)=系统工作电压（V）XI.43%=组件峰值电压（V）

33、6001.43=2042.25根据式（2.5）计算，光伏组件串联数为20个。光伏组件总数“并一光伏组件串联数1220根据式（2.6）计算，光伏组件并联数为12个。连栋蔬菜大棚长120m,宽8m,高5.86m,太阳能光伏板和玻璃大小一致，均长为2.02Im,宽为1.013m由式（2.3）计算出光伏组件倾角为27,计算蔬菜大棚顶部面积。228cos270=0.891S点=16XS斜S斜=长斜X宽7.59=CCcY8=67.34m20.891S总=1667.34=1212.12nzn斜长=8.41752.021=4.1074n短=81.013=7.8977ng=4X4X16=256256228蔬菜大

34、棚顶部可放置的板子数大于负载耗电量所需要的板子数，蔬菜大棚可实现发电供电自给自足的状态，还可以将多余电量卖给电网，获取额外收益。光伏大棚在光伏大棚顶部一个斜面的长边上可以放4个太阳能光伏板子，宽边可以放7个，玻璃与太阳能光伏板交错放置，宽边上4个太阳能光伏板，3行玻璃。光伏大棚顶层可放置256个。2.3 储能装置、逆变器装置与半导体温差发热模块的选型231储能装置的作用与选型由于太阳能发电特性决定了太阳那个发电的局限性，只能在有光照的情况下才能够发电，晚上则不能满足正常需求，这就需要分布式配置一定比额的储能装置”6）。目前使用最为广泛的就是华为智能组串式储能系统，华为智能组串式储能系统具有良好

35、的电气性能和性价比。为契合本次研究主题查阅基数资料本文拟用华为技术有限公司所生产的储能系统，该储能系统同时满足可靠性能高和智能化管理系统等多种性能要求，满足本设计的蔬菜大棚性能需求，具体参数如表2.3所示。表2.3华为智能组串式储能系统常规参数性能功率模块1.UNA2000-5KW-C0功率模块数量1电池模块1.UNA2000-5-E0电池模块能量SkWh电池模块数量123电池可用电量5kWh10kWh15kWh最大输出功率2.5kW5kW5kW峰值输出功率3.5kWz10s7kWz10s7kW,10s额定电压（单相系统）450V工作电压范围（单相系统）350-560V额定电压（三相系统）60

36、0V工作电压范围（三相系统）600-900V2.3.1 逆变器装置的作用与选型逆变器是将直流转换为交流电供负载使用的器件。常用技术性能有以下几个：额定输出电压、输出电压的不平衡度、输出电压的波形失真度、额定输出频率、负载功率因数、额定输出容量、额定输出效率及带载能力1。表2.4为逆变器系统参数。逆变器单项系统额定电压为450V,三项系统额定电压为600V。额定输出效率：指在规定工作条件下，输出功率与输入功率之比，通常应该在85%以上。根据欧洲平均水平面上的太阳年辐照量约为100okWh11?的情况。表2.4逆变器系统参数输入（逆变器）最大推荐组件功率14500Wp6000Wp7500Wp900

37、0Wp最大直流输入电压600V2额定输入电压360V最大短路电流18A最大输入路数2输出(逆变器)适配电网单相额定输出功率3000W4000W5000W6000W最大输出视在功率3300VA4400VA5500VA6000VA额定输出电压220Vac230Vac输出电压频率50Hz60Hz最大输出电流15A20A25A27.3A功率因数0.8超前0.8滞后最大总谐波失真3%2.3.2 汇流箱作用与选型汇流箱是汇集电流的一个设备，主要是用在光伏系统中，光伏阵列中组件串数量多，输出多，必须需要一个设备把这些输出集中起来，使之可以直接连在逆变器上。汇流箱在光伏发电系统中是保证光伏组件有序连接和汇流功

38、能的接线装置。该装置能够保障光伏系统在维护、检查时易于切断电路，当光伏系统发生故障时减小停电的范围。表2.5汇流箱的系统参数TypeRaczOhmRac220zOhmRt,K/W1.ARWTGM-287-Tcoldside=30%Jhotside=2OO0(maximumworkingtemperature)1,41,55,805,600.9015,21,6525,082.4 光伏蔬菜大棚的总体设计图2.4.1 光伏组件连接示意图该光伏大棚总的安装数量为256个,其中串联的太阳能电池组件数量为20个，并联的太阳能组件数量为12个。如图2.5所示，本系统将电池组件发出的直流电送到汇流箱进行汇流，

39、然后汇流箱将电流送入逆变器，逆变器将直流电转换为交流电，再由逆变器输出到集电线上。集电线与计量装置101关口表相连，通过对集电线上电压电流的测量来检测上网电量。I,m11p?-aaUlTrHtg八.,11TT114l一上_JliIuj4tttttr/,xt-SSUI11Saxm，MJIP-*,*r1,t上,榭RdXiWA64a4IIITTTTTl”，“-at11,.f*”1Jt.I11三u-三11ID*li2三-SI11TDr小1.-tlcfflT11TF*,111,1：_m11mf2-tCn.,MIKj.-I共KtMi3ftmHB;图2.5光伏组件连接示意图2.4.3 .光伏蔬菜大棚顶部布置

40、图光伏大棚的设计中，光伏组件与玻璃交替布置，如图2.7所示。可以实现良好的采光效果，提高太阳能电池板的发电效率。此外，这种设计还可以减少阳光直射对室内的影响，提高室内的舒适度。此外，这种设计还可以节省建筑空间，减少施工难度和成本。光伏大棚的设计还可以为温室环境提供更多的自然光和人工照明，提高室内环境质量。聊翻HnBl船HHBIiHn岫艇HIKHIiMHfflffligmMlHfflNSWmHB畛如勿如勿如勿物如如缀如切绣勿勿勿SaIaSBDnSfflBiiHB螂Mn咖IffliiiHifflHnMSniiHniIHlmmNIHuHSllHiinniHHlHHiHHHHHIi理型!IiniIIH

41、HMniHnnBHMinnHiiiHmnai勿收案如龈匆演切勿咳勿物蜜彩容勿邈塑IlHimilHBiuHlBllinMHniliniNniHMlHBnBffll吻R侬加次客客必侬勿勿豳物M注物?1?豫惭E涮网BMIlfflIiBIBiBi删BIIBMBBiBeiIB哪雕Iel雕照=xlx图2.7光伏蔬菜大棚顶部布置图2.4.4 .光伏蔬菜大棚顶部安装结构图对兰州市榆中县地理进行实地考察后，大棚玻璃的安装斜面与水平面的夹角是27,如图2.8所示，太阳能光伏板与水平面夹角为27,如图2.9所示。2.4.5 光伏蔬菜大棚一次系统图逆变器将汇流箱送来的直流电转换为交流电，流向GGD-光伏进线柜，再由进

42、线柜分配电流流向，一部分供给蔬菜大棚作为直接用电，保证蔬菜大棚内系统的正常用电，另一部分流向HXGNl5-12TV避雷器柜，之后继续流向HXGN15-12计量柜进行计量，再经过HXGNl5-12并网开关柜，将剩余电量通过电缆并入国家电网，如图2.6所ZjsO至曲中县分支开关（并网点）HYWS-170GW9-10/KXMZW32-12/63OAGW9-10IoaAYJV22-8/15KVVSl-12+0/1HYSWS-11501HYSWS-17/S01.ZZBJ9-10640/5510P10CN1-1O4OO.1.Z2B-10640/5a2SO,5JMIOkV6WASRN2-106OM三JDZ9

43、-100.2逆变器图2.6光伏蔬菜大棚一次系统图2.5 PVsyst对系统仿真2.5.1 光伏组件方位角、倾角仿真光伏组件最佳方位角一般是光伏电池方阵在水平面接受光照时间的不同，其所受到的辐射量也有差异，把方阵在受到光照辐射最长的方位角称为最佳方位角。光伏组件表面与地表水平面之间的夹角为倾角。设计最佳倾角的目的是获取更多的太阳辐射。根据蔬菜大棚地位位置及太阳能辐射量的相关数值，由计算得蔬菜大棚组件倾角27,方位角3.1。，以年辐射总量这个时间进行优化，转换系数FT为1.04,进行模拟仿真结果显示采光面总辐射1465kWh,最优损失-8.3%。图2.10是PVSySt软件的光伏组件方位角、倾角图

44、。2.5.2 兰州榆中县月总辐射量仿真因为此次设计的地区为西北地区，以兰州榆中县当地气候为例，采用PVsyst软件进行每月总辐射量仿真模拟。图2.11是PVSySt软件兰州榆中县的每月总辐射量图。水平面总辐射量1月到7月呈现递增趋势，在7月到达最大值227.6Wm2,8月到12月呈现递减趋势,在12月最低，是74.7W11水平面年平均总辐射量为161.06W11?。水平面散射辐射量1月到7月呈现递增趋势，在7月到达最大值123.0Wm2,8月到12月呈现递减趋势，在12月为最低值39.8W11R水平面年平均散射辐射量为82.46W/n?0温度在7月达到最高，为23.1C,在1月到达最低值，为4.6,年平均温度为9.9