7、太陽能組件安裝設(shè)計(jì)

　　本次設(shè)計(jì)選定的駐馬店地區(qū)位于北緯32.58o，經(jīng)計(jì)算太陽能電池組件最佳傾角為41o，；比較理想的安裝位置是將太陽能電池板直接安裝在屋頂上，依據(jù)屋頂?shù)膬A角合理安排，依托不銹鋼支架安裝太陽能電池板。

　　一般情況下，我們?cè)谟?jì)算發(fā)電量時(shí)，是在方陣面完全沒有陰影的前提下得到的。因此，如果太陽電池不能被日光直接照到時(shí)，那么只有散射光用來發(fā)電，此時(shí)的發(fā)電量比無陰影的要減少約10％～20％。通常，在電池組件周圍有建筑物及山峰等物體時(shí)，太陽出來后，建筑物及山的圍會(huì)存在陰影，因此在選擇鋪設(shè)太陽能組件的地方時(shí)應(yīng)盡量避開陰影。如圖3-2與圖3-3 為家庭式太陽能發(fā)電系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)框圖，圖3-4為家庭式太陽能發(fā)電系統(tǒng)連接框圖

　　8、家庭式太陽能系統(tǒng)的效益分析

　　8.1、系統(tǒng)的投資預(yù)算

? ? ? ? ? 系統(tǒng)設(shè)備具體選擇如下：

　?。?）太陽能電池組件：選用選用中國(guó)深圳市鑫光源太陽能科技有限公司的的多晶硅XGY-100P系列太陽能電池組件17塊進(jìn)行并聯(lián)。性能優(yōu)勢(shì)：高透光率的剛性玻璃，提高光的穿透性和組件的機(jī)械強(qiáng)度，組件玻璃具有自清潔能力，降低灰塵及其他影響組件發(fā)電效率的機(jī)率；對(duì)所有組件進(jìn)行功率和電流分檔，以提高系統(tǒng)整體性能和組件的壽命；防水接線盒和集成旁路二極管，以減少太陽能電池組件因表面被遮擋造成的熱斑效應(yīng)從而引起的組件損傷；通過多項(xiàng)國(guó)際認(rèn)證和測(cè)試IEC， Tuv， CE， ISO，提供五年的產(chǎn)品質(zhì)量保證和10-25年的產(chǎn)品功率保證。工作參數(shù)指標(biāo)：最大功率 100W；工作電流 5.88A；工作電壓 17.2V；系統(tǒng)電壓 12V；開路電壓 21V；短路電流 6.5A；電池?cái)?shù)量 36只；外形尺寸 1161×670×35（mm）；參考重量 8.6KG。

　?。?）蓄電池電池組：選用中國(guó)深圳環(huán)宇昌電池有限公司的鉛酸電池，選擇容量為200Ah的12塊電池，兩兩串聯(lián)后再進(jìn)行并聯(lián)。工作參數(shù)指標(biāo)：電壓：12 V；型號(hào)：HYS122000 ；化學(xué)類型：免維護(hù)； 電液量：標(biāo)準(zhǔn) L；外型尺寸：327*172*225 mm；額定容量：200Ah ；重量：29.8KG。由此知防反充二極管的耐壓值可取35V。

　?。?）控制器：選用中國(guó)北京普泰日盛的大功率控制器。性能優(yōu)勢(shì)：可根據(jù)不同的使用環(huán)境調(diào)整參數(shù)，最大效率的進(jìn)行光-電能量轉(zhuǎn)換；淘汰了傳統(tǒng)控制器落后的技術(shù)，采用了全新的硬件技術(shù)；采用真正的多級(jí)PWM充電模式，有效延長(zhǎng)蓄電池壽命；具有過充、過放、過熱、電子短路、過載保護(hù)，防反接等完善的保護(hù)功能；溫度適應(yīng)范圍（-25℃--55℃），并自帶溫度補(bǔ)償程序，令控制器在充放電控制中自動(dòng)適應(yīng)當(dāng)前溫度，有效保護(hù)蓄電池。工作參數(shù)指標(biāo)：額定電壓12V/24V/48V/220V，過充電壓14.4V、×2/24V，過放電壓11.1V、×2/24V，負(fù)載能力40A/60A/80A/100A/120A。

　?。?）逆變器：選用中國(guó)北京普泰日盛的中等功率逆變器。性能優(yōu)勢(shì)：逆變器核心元器件全部為美國(guó)原裝進(jìn)口，安全、穩(wěn)定、可靠；標(biāo)準(zhǔn)工頻純正弦波輸出，適用于任何負(fù)載；抗沖擊能力強(qiáng)，150%過載可工作20s，最大程度避免客戶在使用不當(dāng)?shù)臅r(shí)造成設(shè)備損壞；輸入、輸出回路完全隔離，確保用戶安全使用；完善的保護(hù)功能：自動(dòng)穩(wěn)壓、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、過熱保護(hù)、直流端防反接保護(hù)等。工作參數(shù)指標(biāo)：額定功率：1KW～5KW；輸入電壓：DC12V/24V/48V；輸出電壓：AC220V/110V；輸出頻率：50HZ±0.05Hz；逆變效率：95%。

　　該家庭式太陽能發(fā)電系統(tǒng)的總投資約為6.61萬元，具體預(yù)算如表3-5所示。

　　8.2、系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益 節(jié)約的電量計(jì)算如下：

　　式中 PA為太陽能電池板的最大功率量，該系統(tǒng)為1.7KW；T0為平均峰值日照時(shí)數(shù)，4.33h；η1為蓄電池充電效率（0.80～0.90）；η2為方陣表面由于塵污遮蔽或老化引起的修正系數(shù)，通?？扇?.9～0.95；η3為逆變器的效率通常可取0.9～0.98；E0為線路傳輸損耗，綜合考慮可取0.05；N為每年的天數(shù)，通?？扇?65。

　　每年節(jié)約的用電量：P=2138.69 kW.h

　　年節(jié)約電費(fèi)A1=1132.24 kWh×0.56元=1191.66元

　　此外還有個(gè)對(duì)應(yīng)電價(jià)上調(diào)節(jié)約的增加額G1=1132.24 kW.h×0.04元=85.54元 分別利用等額收付（Uniform Series Present Worth Factor）和遞增等差收付序列（Present Worth Factor of the Uniform Gradient Series）現(xiàn)值計(jì)算公式，25年節(jié)約電費(fèi)現(xiàn)值P1計(jì)算過程如下：

　　式中i是對(duì)應(yīng)于可再生能源系統(tǒng)的社會(huì)年利率（10%），n是光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件工作年限， A1是每年光伏發(fā)電系統(tǒng)節(jié)省的等年值電費(fèi)， G1是光伏發(fā)電系統(tǒng)每年節(jié)省的因電價(jià)預(yù)期上調(diào)增加的等差變額電費(fèi)。

　　8.3、系統(tǒng)的社會(huì)效益

　　根據(jù)專家統(tǒng)計(jì)：每節(jié)約 1度（千瓦時(shí)）電，就相應(yīng)節(jié)約了0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)減少污染排放0.272千克碳粉塵、0.997千克二氧化碳（CO2）、0.03千克二氧化硫（SO2）、0.015千克氮氧化物（NOX）。

　　則該系統(tǒng)每年可以為國(guó)家節(jié)省發(fā)2138.69度電所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤0.86噸，減少排放污染物0.582噸碳粉塵、2.132噸二氧化碳（CO2）、0.073噸二氧化硫（SO2）、0.032噸氮氧化物（NOX）。

　　經(jīng)過計(jì)算可以知道，目前家庭式太陽能系統(tǒng)的造價(jià)成本相對(duì)較高，但是可以用于偏遠(yuǎn)地區(qū)。當(dāng)然了我們不能只考慮到它的經(jīng)濟(jì)效益，還要考慮其巨大的社會(huì)效益。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的提高，以及國(guó)家對(duì)新型能源扶持力度的加大，家庭式太陽能發(fā)電系統(tǒng)必將以惠民的價(jià)格走入千家萬戶，創(chuàng)造出巨大的社會(huì)效益。