2023年光伏電站畢業(yè)論文題目 光伏發(fā)電畢業(yè)設(shè)計論文匯總

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光伏電站畢業(yè)論文題目 光伏發(fā)電畢業(yè)設(shè)計論文篇一

參考文獻.........................................................................................................................................19

1 一、項目概括 1.1 項目簡介及選址 本項目電站選址地位于湖南省湘潭市雨湖區(qū)的響塘學(xué)校屋頂上，經(jīng)過去現(xiàn)場實地的了解和勘測后，此學(xué)習(xí)周圍無森林無高大樹木，附近也無任何其他房屋，距離其最近的房屋也有數(shù)十米的距離，該屋頂無女兒墻無其他建造物，是一個平面的屋頂，其屋長為 43 米，寬為 32 米。

本項目將在此學(xué)校屋頂上建造一個 100kw 的并網(wǎng)型光伏電站，實施全額上網(wǎng)措施。選址衛(wèi)星圖如圖 1-1 所示，選址平面圖如圖 1-2 所示。

圖 1-1 選址地衛(wèi)星圖 圖 1-2 選址平面圖

2 1.2 項目位置及氣象情況 經(jīng)過百度地圖的計算，得出了此地經(jīng)緯度為：北緯 27.96，東經(jīng)為 112.83，是屬于亞熱帶溫濕氣候區(qū)，典型的冬冷夏熱氣溫，年降雨量充足達 1450 毫米，最高氣溫為夏季的 41.8 度，最低氣溫為冬季的-12.1 度，年均氣溫 17 度。該項目所在地最高海拔為 793 米，最低海拔達 30.7 米，總的平均海拔為 48.2 米。該地年總輻射量經(jīng)過 pvsyst 軟件的計算后，得出了 1116.6 的值，不是特別高，屬于第三類資源區(qū)，但建設(shè)一個電站也不是特別虧。湘潭市地理位置圖如圖 1-3所示。

圖 1-3 湘潭市地理位置 圖 1-4 年均總輻射值

3 1.3 項目設(shè)計依據(jù) 本項目設(shè)計依據(jù)如下：

《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》gb50794-2012 《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》gb50217-1994 《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》gb/t19939-2005 《建筑太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計與安裝》10j908-5 《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》gb/t19964-2012 《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》gb/t5086-2013 《光伏(pv)系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》gb/t20046-2006 《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》gb/t14549-19933 《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》gb/t15543-1995 《晶體硅光伏方陣 i-v 特性的現(xiàn)場測量》gb/t18210-2000

4 二、電站系統(tǒng)設(shè)計 2.1 組件選型 組件是電站中造價最高的設(shè)備，投資一個電站幾乎一半的錢是砸這組件上去了，為此我們選擇的組件一定要是最適合本電站的，不管是組件效率還是組件的其他參數(shù)在同功率組件下都應(yīng)該保持最佳，這樣才不會虧本。

組件的類型有很多，以不同的材料來說，組件又分為了晶硅組件、薄膜組件，在電站中使用最多的便是晶硅型組件，而晶硅型組件又分為單晶硅和多晶硅，它們都是市場上十分熱門的組價。

單晶硅的效率比多晶硅高了很多，其使用壽命時間也長了不少，但價格方面卻比多晶硅高了很多，但考慮到平價上網(wǎng)的時代，單晶硅的價格遠遠不如過去那樣昂貴，所以本電站選取的組件為單晶型組件。

表 2-1 伏組件對比表 組件品牌及型號 晶科 swan bifacial 400 72h 晶科 swan bifacial 405 72h 晶澳 jam72s10 400mr 最大功率(pmax)400wp 405wp 400wp 最佳工作電壓?(vmp)41v 41.2v 41.33v 組件轉(zhuǎn)換效率(%)19.54% 19.78% 19.9% 最佳工作電流?(imp)9.76a 9.83a 9.68a 開路電壓?(voc)48.8v 49v 49.58v 短路電流?(isc)10.24a 10.3a 10.33a 工作溫度范圍(℃)-40℃~+85℃-40℃~+85℃-40℃~+85℃ 最大系統(tǒng)電壓 1000/1500v dc(iec/ul)1000/1500vdc(iec/ul)1000/1500vdc(iec)最大額定熔絲電流 20a 20a 20a 輸出功率公差 0~+5w 0~+5w 0~+3% 最大功率(pmax)的溫度系數(shù)-0.350%/℃-0.35%/℃-0.35%/℃ 開路電壓(voc)的溫度系數(shù)-0.290%/℃-0.29%/℃-0.272%/℃ 短路電流(isc)的溫度系數(shù) 0.048%/℃ 0.048%/℃ 0.044%/℃ 名義電池工作溫度(noct)45±2℃ 45±2℃ 45±2℃ 組件尺寸：長*寬*厚（mm）2031*1008*30mm 2031*1008*30mm 2015*996*40mm

5 電池片數(shù) 72 72 72 第一款組件晶科s wan b ifacial 400 72h和第二款組件晶科s wan b ifacial 405 72h的型號牌子都一樣，除功率和其效率有點差距之外，其他的參數(shù)基本一樣，但其第二款組件晶科 s wan b ifacial 405 72h 組件的效率高，相同尺寸不同效率下，選擇第二款組件更好。

第三款組件晶澳 jam72s10 400mr 是 3 款組件里效率最高的組件，比第一款和第二款分別高了 0.37%和 0.12%，并且尺寸和部分溫度系數(shù)也是 3 款里面最小的，開路電壓和工作電壓以及短路電流等參數(shù)也是 3 款組件中最高的，從數(shù)據(jù)上來看，第三款組件晶澳 jam72s10 400mr 是 3 款里最棒的組件。

綜合上面的分析，本項目最終選擇第 3 款組件晶澳 jam72s10 400mr 作為本項目的組件使用型號。組件圖如圖 2-1 所示。

圖 2-1 組件圖 2.2 最佳傾斜角和方位角設(shè)計 本電站建造在平面屋頂上，該屋頂無任何的傾角，由于組件是依靠著太陽光發(fā)電，但每時每刻太陽都是在運動著，為此便會與組件形成一個角度，該角度影響著組件的發(fā)電量，對于采取固定支架安裝方式的電站來說，選擇一個最合適的角度能夠讓電站發(fā)電量達到最高，因此最佳傾角這個概念便被引出了。

對于本電站而言，根據(jù)其 pv syst 軟件的計算后，得出了湘潭最佳傾角為 18度時，方位為 0 度時，電站一年下來的發(fā)電量能夠達到最高。pv syst 最佳方位角、傾斜角模擬圖如圖 2-2 所示。

6 圖 2-2 pvsyst 最佳方位角、傾斜角模擬圖 2.3 組件排布方式 本項目選址地屋頂長 43 米，寬為 29 米，采取橫向排布方式無法擺下其電站中的整個陣列，因此本項目組件方式采取豎向排布，中間間距 20mm。如圖 2-3所示。

圖 2-3 組件排列方式 2.4 組件間距設(shè)計 太陽照射到一個物體上時，由于該物體遮住了光，使得光不能直射到地上時，該物體便會產(chǎn)生一個陰影投射到地上，而電站中的組件也類似于此，前一個組件因光產(chǎn)生的陰影投射到另一個組件上時，被照射的組件便會受到影響，進而影響

7 整個電站，這對于電站來說是一個嚴重的問題，因此在設(shè)計其組件之間的間距時，一定要保證陰影的距離不會觸及組件。

圖 2-4 間距圖 在公式 2-1 中：

l 是陣列傾斜面長度（4050mm）d 是陣列之間間距 β是陣列傾斜角(18°）?為當(dāng)?shù)鼐暥龋?7.96°）把以上數(shù)值代入公式后計算得：

mm 211933 tan 4338 0-707.04338.0 96.27 tan 707.018 sin 4050 ??? ? ?.d 2-5 組件計算圖 根據(jù)結(jié)果，當(dāng)電站中的子方陣間距大于 2119mm 時，子方陣與子方陣便不會受到影響。

8 圖 2-6 方陣間距圖 2.5 逆變器選型 逆變器是電站中其轉(zhuǎn)換電流的設(shè)備，十分的重要，而逆變器的種類比較多，對于本項目電站來說，選擇組串式逆變器最佳，因此本項目選擇了 3 款市場上熱賣的組串式逆變器。

表 2-2 逆變器參數(shù)對比表 逆變器品牌及型號 華為 sun2000-100ktl-c1 華為 sun2000-110ktl-c1 固德威 ht 100k 最大輸入功率 100kw 110kw 150kw 中國效率 98.1% 98.1% 98.1% 最大直流輸入電壓（v）1100v 1100v 1100v 各 mppt 最大輸入電流（a）26a 26a 28.5a mppt 電壓范圍（v）200 v ~ 1000 v 200 v ~ 1000 v 200v ~ 1000v 額定輸入電壓（v）600v 600v 600v mppt 數(shù)量/輸入路數(shù) 10/20 10/20 10/2 額定輸出功率（kw）100k w 110k w 100k w 最大視在功率 110000 va 121000 va 110000 va 最大有功功率(cosφ=1)110kw 121k w 110kw 額定輸出電壓 3 × 220 v/380 v, 3 × 230 v/400 v, 3w+n+pe 3 × 220 v/380 v, 3 × 230 v/400 v, 3w+n+pe 380, 3l/n/pe 或 3l/pe 輸出電壓頻率 50 hz，60hz 50 hz，60hz 50 hz 最大輸出電流（a）168.8a 185.7 a 167a

9 功率因數(shù) 0.8 超前—0.8 滯后 0.8 超前—0.8 滯后 0.99（0.8 超前—0.8 滯后）最大總諧波失真 ＜3% ＜3% <3% 輸入直流開關(guān) 支持 支持 支持 防孤島保護 支持 支持 支持 輸出過流保護 支持 支持 支持 輸入反接保護 支持 支持 支持 組串故障檢測 支持 支持 支持 直流浪涌保護 type ii class ii 具備 交流浪涌保護 type ii class ii 具備 絕緣阻抗檢測 支持 支持 支持 殘余電流監(jiān)測 支持 支持 支持 尺寸（寬 x 高 x 厚）1,035 x 700 x 365 mm 1,035 x 700 x 365 mm 1005*676*340 重量（kg）85kg 85kg 93.5kg 工作溫度（°c）-25°c~60°c-25°c~60°c-25~60℃ 3 款逆變器的功率均在 100kw 以上，其效率也都是一模一樣，均只有 98.1%，其額定輸出電壓也都為 600v，對于本電站來說，這 3 款逆變器都能使用，但可惜本電站只會從中選擇一個最合適的品牌。

第 一 款 逆 變 器 華 為 sun2000-100ktl-c1 和 第 二 款 逆 變 器 華 為sun2000-110ktl-c1 是同種類同型號，但不同功率的逆變器，這兩款逆變器大部分數(shù)據(jù)都一模一樣，但第二款逆變器功率比第一款逆變器功率高了 10k，比本電站的容量也高了 10k，并且價格了略微高了那么點，選用第一款逆變器不僅省錢而且還不會造成功率閑置無處使用，最大發(fā)揮逆變器的作用，因此第 1 款比第 2款逆變器好。

第三款逆變器是固德威 ht 100k，它的最大輸入功率高達 150kw，明明是一個 100kw 的逆變器，但其輸入功率卻不同我們往常見的逆變器一樣，它居然還高了 50k，如果選用這款逆變器，那么陣列輸入的功率超過 100 都能承受。雖然最大輸入功率很恐怖，但其他參數(shù)正常，對比第一款逆變器，僅只是部分參數(shù)略微差了點，總體是幾乎沒什么太大的差別。

本項目根據(jù)上述的分析和對其逆變器的需求，最終選擇了固德威 ht 100k型逆變器為本電站逆變器。

10 2.6 光伏陣列布置設(shè)計 2.6.1 串并聯(lián)設(shè)計 v mppt minv pm [1 +(t ? ? 25)× k v?]≤ n ≤v mppt maxv pm [1 +(t ? 25)× k v?]（2 ? 3）n ≤v dcmaxv oc [1 +(t ? 25)× k v ]（2 ? 4）圖 2-7 串并聯(lián)計算 公式 2-3、2-4 中：

kv——光伏組件的開路電壓溫度系數(shù)-0.00272 k——光伏組件的工作電壓系數(shù)-0.0035 t/——光伏組件工作環(huán)境極限高溫（℃)60 vpm——光伏組件的工作電壓（v）41.33 vmpptmax——逆變器 mppt 電壓最大值（v）1000 vmpptmin——逆變器 mppt 電壓最小值（v）200 voc——光伏組件開路電壓（v）49.58 n——光伏組件串聯(lián)數(shù)（取整）t——光伏組件工作環(huán)境極端低溫（℃）-12.7 v dcmax——逆變器允許的最大直流輸入電壓（v）1100 把以上數(shù)值代入公式中計算可得：)] 0035.0(*)25 7.12(1 [ * 33.411000] 0035.0 * 25 60 1 [ * 3.41200? ? ? ?? ?? ? ?n）（）（11 5.5≤n≤21 20)] 00272.0(*)25 7.12(1 [ * 58.491100?? ? ? ?? n 經(jīng)計算，本電站最終選取 20 塊組件為一陣列。如圖 2-6 組件串并聯(lián)設(shè)計圖。

圖 2-8 組件串并聯(lián)設(shè)計圖 2.6.2 項目方陣排布 據(jù) 2.6.1 的結(jié)果，每一個陣列共有 20 塊組件，單塊組件的功率是 400 w，一個陣列便是 8 kw，而本電站的總?cè)萘繛?100 kw，總計是需要 13 個陣列。本電站建設(shè)地屋頂長 43 米，寬為 32 米，可以完整的擺放電站中的所有子方陣。如圖 2-9所示。

圖 2-9 項目方陣排布圖

12 2.7 基礎(chǔ)與支架設(shè)計 2.7.1 水泥墩設(shè)計 本電站所建地點是公辦學(xué)校，屬于公共建筑，如果使用其打孔安裝方式，便有可能使得其屋頂因時間長久而漏水，一旦漏水便需要進行維修，這也是得花費一些金錢，又因是學(xué)校，開工去維修可能將使部分學(xué)生要做停課處理，因此為了避免這個麻煩，本電站還是選擇最常見的水泥墩來做基礎(chǔ)設(shè)計。

考慮到學(xué)校有許多的學(xué)生，突然出現(xiàn)了事故，作為電站建設(shè)者肯定會有責(zé)任，因此為了避免組件出現(xiàn)任何事故，特地將水泥墩設(shè)計為一個正方形，其長寬高都為 500mm，這樣的重量大大降低了事故的發(fā)生率。如圖 2-10 水泥墩設(shè)計圖和 2-11電站整體水泥墩設(shè)計所示。

圖 2-10 水泥墩設(shè)計 圖 2-11 電站整體水泥墩設(shè)計圖

13 2.7.2 支架設(shè)計 都已經(jīng)把基礎(chǔ)設(shè)計水泥墩做好了，那么接下來則是考慮水泥墩上的支撐設(shè)備支架，對于支架的設(shè)計最重要的一點就是在選材上，一般電站中的支架會持續(xù)使用到電站報廢為止，使用時間長達二十多年三十多年甚至更久，對此支架的選型便是十分的重要，其使用壽命必須得長，抗腐蝕能力強。如圖 2-12 支架設(shè)計圖所示。

圖 2-12 支架設(shè)計圖 2.8 配電箱選型 配電箱在光伏電站里又分為直流配電箱和交流配電箱，對于本電站來說，是選擇其交流配電箱。配電箱的容量是根據(jù)其逆變器的容量選擇，必定不能小于其逆變器的容量，否則可能會出現(xiàn)配電箱過壓的情況，然后給電站造成事故危險。

配電箱具備配電、匯電、護電等多種功能，是本電站必須要又的設(shè)備，經(jīng)過配電箱型號的對比，本電站最終選擇了昌松 100kw 光伏交流逆變器。

表 2-3 配電箱參數(shù) 項目名稱 昌松 100 kw 光伏交流配電箱 項目型號 100 kw 交流配電箱 額定功率 100kw 額定電流 780a 額定頻率 50h z 海拔高度 2500 m 環(huán)境溫度-25~55℃

14 環(huán)境濕度 2%~95％，無凝霜 2.9 電纜選配 電站分為兩類電，一類是直流電，必須使用直流電纜運輸；一類是交流電，必須使用交流電纜運輸，切記不可以亂搭配使用，否則將會造成電纜出線問題，電站設(shè)備出現(xiàn)問題。

直流電纜選型一般都是選擇 pv1-f-1*4mm2光伏專用直流電纜 交流電纜：

p：逆變器功率 100kw u：交流電電壓 380v cosφ：功率因數(shù) 0.8 ? cos upi? ??31 =8.0 380 732.1100000? ? =190a slr ρ ? 501000175.0 ? ? =0.035ω r i p ? ?2 035.0 167 2 ? ? =976w 線損率：976/100000=0.9%<2%，符合光伏電纜設(shè)計要求。

據(jù)其計算結(jié)果和下圖電纜參數(shù)表，本電站最終選擇 zrc-yjv22 7omm2 交流電纜。如圖 2-13 電纜參數(shù)圖所示。

15 圖 2-13 電纜參數(shù)圖 2.10 防雷接地設(shè)計 防雷接地是絕大多數(shù)光伏電站都必須要做的，目的就是防止雷擊破幻電站，損壞人民的生命以及財產(chǎn)，特別是對于本電站而言，建設(shè)點是在學(xué)校，而學(xué)校不僅人多而且易燃物也多，一旦雷擊劈到電站上，給電站造成了任何事故，都有可能把整個學(xué)校給毀了，為此本電站一定需要做好防雷接地設(shè)計。

本電站防雷方式采取常用的避雷針進行避雷，接地則是為電站中各個設(shè)備接地端做好接地連接。

圖 2-14 防雷接地設(shè)計圖 2.11 電氣系統(tǒng)設(shè)計及圖紙 本電站裝機總?cè)萘繛?100 kw，由 260 塊光伏組件組成，形成了 13 個陣列，每個陣列 20 塊組件，然后連接至逆變器，逆變器變電后接入配電箱，最后再連接國家電網(wǎng)。

16 圖 2-15 電氣系統(tǒng)設(shè)計圖

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三、

表 3-1 設(shè)備清單表 序號 設(shè)備 型號 單位 數(shù)量 單價（元）價格（萬元）1 組件 晶澳 jam72s10 400mr 塊 260 1.77 18.4 2 逆變器 固德威 ht 100k 臺 1 3.3w 3.3 3 直流電纜 pv1-f-1*4mm2 米 1500 5.2 0.78 4 交流電纜 zrc-yjv22 70mm2 米 100 72 0.72 5 支架 ＼ 套 39 556 2.17 6 水泥墩 500*500*500mm 個 78 250 1.95 7 配電箱 昌松 100kw 光伏交流配電箱 臺 1 1.3w 1.3 8 運輸費 ＼ 總 18 1000 1.8 9 其他 ＼ ＼ ＼ ＼ 4.15 10 人工費 ＼ ＼ ＼ ＼ 7 合計：41.57 萬元 3.2 電站年發(fā)電量計算 本電站總?cè)萘繛?100kw，而電站選址地的年總輻射量為 1116.6，首先發(fā)電量便達到了 89328 度電。

q = w × t × η（式 3-1）q=100*1116.6*0.8=89328 度 q——電站首年發(fā)電量 w——本項目電站總?cè)萘浚?5kw）t——許昌市年日照小時數(shù)（1258.2h）η——系統(tǒng)綜合效率（0.8）任何設(shè)備一旦使用，便就開始慢慢磨損了，其效率也是一年比一年差，即便是光伏組件也不例外。組件首年使用一年后，為了適應(yīng)其環(huán)境，自身的效率瞬間就降低 2.5%，而后的每年則是降低 0.7%，將至 80%左右時，光伏組件也是已經(jīng)運行了 25 年。

18 表 3-2 電站發(fā)電量 發(fā)電年數(shù) 功率衰減 年末功率 年發(fā)電量(kwh)累計發(fā)電量(kwh)第 1 年 2.5% 97.50% 89328.000 89328.000 第 2 年 0.7% 96.80% 87094.800 176422.800 第 3 年 0.7% 96.10% 86469.504 262892.304 第 4 年 0.7% 95.40% 85844.208 348736.512 第 5 年 0.7% 94.70% 85218.912 433955.424 第 6 年 0.7% 94.00% 84593.616 518549.040 第 7 年 0.7% 93.30% 83968.320 602517.360 第 8 年 0.7% 92.60% 83343.024 685860.384 第 9 年 0.7% 91.90% 82717.728 768578.112 第 10 年 0.7% 91.20% 82092.432 850670.544 第 11 年 0.7% 90.50% 81467.136 932137.680 第 12 年 0.7% 89.80% 80841.840 1012979.520 第 13 年 0.7% 89.10% 80216.544 1093196.064 第 14 年 0.7% 88.40% 79591.248 1172787.312 第 15 年 0.7% 87.70% 78965.952 1251753.264 第 16 年 0.7% 87.00% 78340.656 1330093.920 第 17 年 0.7% 86.30% 77715.360 1407809.280 第 18 年 0.7% 85.60% 77090.064 1484899.344 第 19 年 0.7% 84.90% 76464.768 1561364.112 第 20 年 0.7% 84.20% 75839.472 1637203.584 第 21 年 0.7% 83.50% 75214.176 1712417.760 第 22 年 0.7% 82.80% 74588.880 1787006.640 第 23 年 0.7% 82.10% 73963.584 1860970.224 第 24 年 0.7% 81.40% 73338.288 1934308.512 第 25 年 0.7% 80.70% 72712.992 2007021.504 3.3 電站預(yù)估收益計算 根據(jù)湖南省的標準電價，我們電站發(fā)的每度電能夠有 0.45 元收入，持續(xù)運行 25 年后，將會獲得 2007021.504*0.45=903159 元，也就是 90 多萬，減去我們?yōu)殡娬就顿Y的 41.57 萬，我們 25 年內(nèi)能夠獲得大約 50 萬的純利潤收入

19 參考文獻 [1]王思欽.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電能計量方案[j].農(nóng)村電工,2019,27(09):37.[2]谷欣龍.光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)分析[j].科技資訊,2019,17(24):31+33.[3]黃超輝,陳勇,任守宏.基于應(yīng)用的光伏電站電纜優(yōu)化設(shè)計[j].電子工業(yè)專用設(shè)備,2019,48(03):67-71.[4]余茂全,張磊.基于 pvsyst 的光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真研究[j].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2019,19(02):35-39.[5]譚陽.家用太陽能分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究[j].電子制作,2019(09):94-95+91.[6]石培進.發(fā)展分布式光伏電站的可行性分析[j].山東工業(yè)技術(shù),2019(12):183.[7]蔣飛.光伏發(fā)電項目的投資決策方法研究[d].華東理工大學(xué),2013.[8]陳坤.光伏發(fā)電系統(tǒng) mppt 控制算法研究[d].重慶大學(xué),2013.[9]徐瑞東.光伏發(fā)電系統(tǒng)運行理論與關(guān)鍵技術(shù)研究[d].中國礦業(yè)大學(xué),2012.[10]任苗苗.光伏發(fā)電三相并網(wǎng)逆變器的研究[d].蘭州交通大學(xué),2012.

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