2023年光伏电站毕业论文题目 光伏发电毕业设计论文汇总

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光伏电站毕业论文题目 光伏发电毕业设计论文篇一

参考文献.........................................................................................................................................19

1 一、项目概括 1.1 项目简介及选址 本项目电站选址地位于湖南省湘潭市雨湖区的响塘学校屋顶上，经过去现场实地的了解和勘测后，此学习周围无森林无高大树木，附近也无任何其他房屋，距离其最近的房屋也有数十米的距离，该屋顶无女儿墙无其他建造物，是一个平面的屋顶，其屋长为 43 米，宽为 32 米。

本项目将在此学校屋顶上建造一个 100kw 的并网型光伏电站，实施全额上网措施。选址卫星图如图 1-1 所示，选址平面图如图 1-2 所示。

图 1-1 选址地卫星图 图 1-2 选址平面图

2 1.2 项目位置及气象情况 经过百度地图的计算，得出了此地经纬度为：北纬 27.96，东经为 112.83，是属于亚热带温湿气候区，典型的冬冷夏热气温，年降雨量充足达 1450 毫米，最高气温为夏季的 41.8 度，最低气温为冬季的-12.1 度，年均气温 17 度。该项目所在地最高海拔为 793 米，最低海拔达 30.7 米，总的平均海拔为 48.2 米。该地年总辐射量经过 pvsyst 软件的计算后，得出了 1116.6 的值，不是特别高，属于第三类资源区，但建设一个电站也不是特别亏。湘潭市地理位置图如图 1-3所示。

图 1-3 湘潭市地理位置 图 1-4 年均总辐射值

3 1.3 项目设计依据 本项目设计依据如下：

《光伏发电站设计规范》gb50794-2012 《电力工程电缆设计规范》gb50217-1994 《光伏系统并网技术要求》gb/t19939-2005 《建筑太阳能光伏系统设计与安装》10j908-5 《光伏发电站接入电力系统技术规范》gb/t19964-2012 《光伏发电站接入电力系统设计规范》gb/t5086-2013 《光伏(pv)系统电网接口特性》gb/t20046-2006 《电能质量公用电网谐波》gb/t14549-19933 《电能质量三相电压允许不平衡度》gb/t15543-1995 《晶体硅光伏方阵 i-v 特性的现场测量》gb/t18210-2000

4 二、电站系统设计 2.1 组件选型 组件是电站中造价最高的设备，投资一个电站几乎一半的钱是砸这组件上去了，为此我们选择的组件一定要是最适合本电站的，不管是组件效率还是组件的其他参数在同功率组件下都应该保持最佳，这样才不会亏本。

组件的类型有很多，以不同的材料来说，组件又分为了晶硅组件、薄膜组件，在电站中使用最多的便是晶硅型组件，而晶硅型组件又分为单晶硅和多晶硅，它们都是市场上十分热门的组价。

单晶硅的效率比多晶硅高了很多，其使用寿命时间也长了不少，但价格方面却比多晶硅高了很多，但考虑到平价上网的时代，单晶硅的价格远远不如过去那样昂贵，所以本电站选取的组件为单晶型组件。

表 2-1 伏组件对比表 组件品牌及型号 晶科 swan bifacial 400 72h 晶科 swan bifacial 405 72h 晶澳 jam72s10 400mr 最大功率(pmax)400wp 405wp 400wp 最佳工作电压•(vmp)41v 41.2v 41.33v 组件转换效率(%)19.54% 19.78% 19.9% 最佳工作电流•(imp)9.76a 9.83a 9.68a 开路电压•(voc)48.8v 49v 49.58v 短路电流•(isc)10.24a 10.3a 10.33a 工作温度范围(℃)-40℃~+85℃-40℃~+85℃-40℃~+85℃ 最大系统电压 1000/1500v dc(iec/ul)1000/1500vdc(iec/ul)1000/1500vdc(iec)最大额定熔丝电流 20a 20a 20a 输出功率公差 0~+5w 0~+5w 0~+3% 最大功率(pmax)的温度系数-0.350%/℃-0.35%/℃-0.35%/℃ 开路电压(voc)的温度系数-0.290%/℃-0.29%/℃-0.272%/℃ 短路电流(isc)的温度系数 0.048%/℃ 0.048%/℃ 0.044%/℃ 名义电池工作温度(noct)45±2℃ 45±2℃ 45±2℃ 组件尺寸：长*宽*厚（mm）2031*1008*30mm 2031*1008*30mm 2015*996*40mm

5 电池片数 72 72 72 第一款组件晶科s wan b ifacial 400 72h和第二款组件晶科s wan b ifacial 405 72h的型号牌子都一样，除功率和其效率有点差距之外，其他的参数基本一样，但其第二款组件晶科 s wan b ifacial 405 72h 组件的效率高，相同尺寸不同效率下，选择第二款组件更好。

第三款组件晶澳 jam72s10 400mr 是 3 款组件里效率最高的组件，比第一款和第二款分别高了 0.37%和 0.12%，并且尺寸和部分温度系数也是 3 款里面最小的，开路电压和工作电压以及短路电流等参数也是 3 款组件中最高的，从数据上来看，第三款组件晶澳 jam72s10 400mr 是 3 款里最棒的组件。

综合上面的分析，本项目最终选择第 3 款组件晶澳 jam72s10 400mr 作为本项目的组件使用型号。组件图如图 2-1 所示。

图 2-1 组件图 2.2 最佳倾斜角和方位角设计 本电站建造在平面屋顶上，该屋顶无任何的倾角，由于组件是依靠着太阳光发电，但每时每刻太阳都是在运动着，为此便会与组件形成一个角度，该角度影响着组件的发电量，对于采取固定支架安装方式的电站来说，选择一个最合适的角度能够让电站发电量达到最高，因此最佳倾角这个概念便被引出了。

对于本电站而言，根据其 pv syst 软件的计算后，得出了湘潭最佳倾角为 18度时，方位为 0 度时，电站一年下来的发电量能够达到最高。pv syst 最佳方位角、倾斜角模拟图如图 2-2 所示。

6 图 2-2 pvsyst 最佳方位角、倾斜角模拟图 2.3 组件排布方式 本项目选址地屋顶长 43 米，宽为 29 米，采取横向排布方式无法摆下其电站中的整个阵列，因此本项目组件方式采取竖向排布，中间间距 20mm。如图 2-3所示。

图 2-3 组件排列方式 2.4 组件间距设计 太阳照射到一个物体上时，由于该物体遮住了光，使得光不能直射到地上时，该物体便会产生一个阴影投射到地上，而电站中的组件也类似于此，前一个组件因光产生的阴影投射到另一个组件上时，被照射的组件便会受到影响，进而影响

7 整个电站，这对于电站来说是一个严重的问题，因此在设计其组件之间的间距时，一定要保证阴影的距离不会触及组件。

图 2-4 间距图 在公式 2-1 中：

l 是阵列倾斜面长度（4050mm）d 是阵列之间间距 β是阵列倾斜角(18°）∅为当地纬度（27.96°）把以上数值代入公式后计算得：

mm 211933 tan 4338 0-707.04338.0 96.27 tan 707.018 sin 4050   .d 2-5 组件计算图 根据结果，当电站中的子方阵间距大于 2119mm 时，子方阵与子方阵便不会受到影响。

8 图 2-6 方阵间距图 2.5 逆变器选型 逆变器是电站中其转换电流的设备，十分的重要，而逆变器的种类比较多，对于本项目电站来说，选择组串式逆变器最佳，因此本项目选择了 3 款市场上热卖的组串式逆变器。

表 2-2 逆变器参数对比表 逆变器品牌及型号 华为 sun2000-100ktl-c1 华为 sun2000-110ktl-c1 固德威 ht 100k 最大输入功率 100kw 110kw 150kw 中国效率 98.1% 98.1% 98.1% 最大直流输入电压（v）1100v 1100v 1100v 各 mppt 最大输入电流（a）26a 26a 28.5a mppt 电压范围（v）200 v ~ 1000 v 200 v ~ 1000 v 200v ~ 1000v 额定输入电压（v）600v 600v 600v mppt 数量/输入路数 10/20 10/20 10/2 额定输出功率（kw）100k w 110k w 100k w 最大视在功率 110000 va 121000 va 110000 va 最大有功功率(cosφ=1)110kw 121k w 110kw 额定输出电压 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 输出电压频率 50 hz，60hz 50 hz，60hz 50 hz 最大输出电流（a）168.8a 185.7 a 167a

9 功率因数 0.8 超前—0.8 滞后 0.8 超前—0.8 滞后 0.99（0.8 超前—0.8 滞后）最大总谐波失真 ＜3% ＜3% <3% 输入直流开关 支持 支持 支持 防孤岛保护 支持 支持 支持 输出过流保护 支持 支持 支持 输入反接保护 支持 支持 支持 组串故障检测 支持 支持 支持 直流浪涌保护 type ii class ii 具备 交流浪涌保护 type ii class ii 具备 绝缘阻抗检测 支持 支持 支持 残余电流监测 支持 支持 支持 尺寸（宽 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 工作温度（°c）-25°c~60°c-25°c~60°c-25~60℃ 3 款逆变器的功率均在 100kw 以上，其效率也都是一模一样，均只有 98.1%，其额定输出电压也都为 600v，对于本电站来说，这 3 款逆变器都能使用，但可惜本电站只会从中选择一个最合适的品牌。

第 一 款 逆 变 器 华 为 sun2000-100ktl-c1 和 第 二 款 逆 变 器 华 为sun2000-110ktl-c1 是同种类同型号，但不同功率的逆变器，这两款逆变器大部分数据都一模一样，但第二款逆变器功率比第一款逆变器功率高了 10k，比本电站的容量也高了 10k，并且价格了略微高了那么点，选用第一款逆变器不仅省钱而且还不会造成功率闲置无处使用，最大发挥逆变器的作用，因此第 1 款比第 2款逆变器好。

第三款逆变器是固德威 ht 100k，它的最大输入功率高达 150kw，明明是一个 100kw 的逆变器，但其输入功率却不同我们往常见的逆变器一样，它居然还高了 50k，如果选用这款逆变器，那么阵列输入的功率超过 100 都能承受。虽然最大输入功率很恐怖，但其他参数正常，对比第一款逆变器，仅只是部分参数略微差了点，总体是几乎没什么太大的差别。

本项目根据上述的分析和对其逆变器的需求，最终选择了固德威 ht 100k型逆变器为本电站逆变器。

10 2.6 光伏阵列布置设计 2.6.1 串并联设计 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）图 2-7 串并联计算 公式 2-3、2-4 中：

kv——光伏组件的开路电压温度系数-0.00272 k——光伏组件的工作电压系数-0.0035 t/——光伏组件工作环境极限高温（℃)60 vpm——光伏组件的工作电压（v）41.33 vmpptmax——逆变器 mppt 电压最大值（v）1000 vmpptmin——逆变器 mppt 电压最小值（v）200 voc——光伏组件开路电压（v）49.58 n——光伏组件串联数（取整）t——光伏组件工作环境极端低温（℃）-12.7 v dcmax——逆变器允许的最大直流输入电压（v）1100 把以上数值代入公式中计算可得：)] 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 经计算，本电站最终选取 20 块组件为一阵列。如图 2-6 组件串并联设计图。

图 2-8 组件串并联设计图 2.6.2 项目方阵排布 据 2.6.1 的结果，每一个阵列共有 20 块组件，单块组件的功率是 400 w，一个阵列便是 8 kw，而本电站的总容量为 100 kw，总计是需要 13 个阵列。本电站建设地屋顶长 43 米，宽为 32 米，可以完整的摆放电站中的所有子方阵。如图 2-9所示。

图 2-9 项目方阵排布图

12 2.7 基础与支架设计 2.7.1 水泥墩设计 本电站所建地点是公办学校，属于公共建筑，如果使用其打孔安装方式，便有可能使得其屋顶因时间长久而漏水，一旦漏水便需要进行维修，这也是得花费一些金钱，又因是学校，开工去维修可能将使部分学生要做停课处理，因此为了避免这个麻烦，本电站还是选择最常见的水泥墩来做基础设计。

考虑到学校有许多的学生，突然出现了事故，作为电站建设者肯定会有责任，因此为了避免组件出现任何事故，特地将水泥墩设计为一个正方形，其长宽高都为 500mm，这样的重量大大降低了事故的发生率。如图 2-10 水泥墩设计图和 2-11电站整体水泥墩设计所示。

图 2-10 水泥墩设计 图 2-11 电站整体水泥墩设计图

13 2.7.2 支架设计 都已经把基础设计水泥墩做好了，那么接下来则是考虑水泥墩上的支撑设备支架，对于支架的设计最重要的一点就是在选材上，一般电站中的支架会持续使用到电站报废为止，使用时间长达二十多年三十多年甚至更久，对此支架的选型便是十分的重要，其使用寿命必须得长，抗腐蚀能力强。如图 2-12 支架设计图所示。

图 2-12 支架设计图 2.8 配电箱选型 配电箱在光伏电站里又分为直流配电箱和交流配电箱，对于本电站来说，是选择其交流配电箱。配电箱的容量是根据其逆变器的容量选择，必定不能小于其逆变器的容量，否则可能会出现配电箱过压的情况，然后给电站造成事故危险。

配电箱具备配电、汇电、护电等多种功能，是本电站必须要又的设备，经过配电箱型号的对比，本电站最终选择了昌松 100kw 光伏交流逆变器。

表 2-3 配电箱参数 项目名称 昌松 100 kw 光伏交流配电箱 项目型号 100 kw 交流配电箱 额定功率 100kw 额定电流 780a 额定频率 50h z 海拔高度 2500 m 环境温度-25~55℃

14 环境湿度 2%~95％，无凝霜 2.9 电缆选配 电站分为两类电，一类是直流电，必须使用直流电缆运输；一类是交流电，必须使用交流电缆运输，切记不可以乱搭配使用，否则将会造成电缆出线问题，电站设备出现问题。

直流电缆选型一般都是选择 pv1-f-1*4mm²光伏专用直流电缆 交流电缆：

p：逆变器功率 100kw u：交流电电压 380v cosφ：功率因数 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 线损率：976/100000=0.9%<2%，符合光伏电缆设计要求。

据其计算结果和下图电缆参数表，本电站最终选择 zrc-yjv22 7omm2 交流电缆。如图 2-13 电缆参数图所示。

15 图 2-13 电缆参数图 2.10 防雷接地设计 防雷接地是绝大多数光伏电站都必须要做的，目的就是防止雷击破幻电站，损坏人民的生命以及财产，特别是对于本电站而言，建设点是在学校，而学校不仅人多而且易燃物也多，一旦雷击劈到电站上，给电站造成了任何事故，都有可能把整个学校给毁了，为此本电站一定需要做好防雷接地设计。

本电站防雷方式采取常用的避雷针进行避雷，接地则是为电站中各个设备接地端做好接地连接。

图 2-14 防雷接地设计图 2.11 电气系统设计及图纸 本电站装机总容量为 100 kw，由 260 块光伏组件组成，形成了 13 个阵列，每个阵列 20 块组件，然后连接至逆变器，逆变器变电后接入配电箱，最后再连接国家电网。

16 图 2-15 电气系统设计图

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三、

表 3-1 设备清单表 序号 设备 型号 单位 数量 单价（元）价格（万元）1 组件 晶澳 jam72s10 400mr 块 260 1.77 18.4 2 逆变器 固德威 ht 100k 台 1 3.3w 3.3 3 直流电缆 pv1-f-1*4mm² 米 1500 5.2 0.78 4 交流电缆 zrc-yjv22 70mm2 米 100 72 0.72 5 支架 ＼ 套 39 556 2.17 6 水泥墩 500*500*500mm 个 78 250 1.95 7 配电箱 昌松 100kw 光伏交流配电箱 台 1 1.3w 1.3 8 运输费 ＼ 总 18 1000 1.8 9 其他 ＼ ＼ ＼ ＼ 4.15 10 人工费 ＼ ＼ ＼ ＼ 7 合计：41.57 万元 3.2 电站年发电量计算 本电站总容量为 100kw，而电站选址地的年总辐射量为 1116.6，首先发电量便达到了 89328 度电。

q = w × t × η（式 3-1）q=100*1116.6*0.8=89328 度 q——电站首年发电量 w——本项目电站总容量（85kw）t——许昌市年日照小时数（1258.2h）η——系统综合效率（0.8）任何设备一旦使用，便就开始慢慢磨损了，其效率也是一年比一年差，即便是光伏组件也不例外。组件首年使用一年后，为了适应其环境，自身的效率瞬间就降低 2.5%，而后的每年则是降低 0.7%，将至 80%左右时，光伏组件也是已经运行了 25 年。

18 表 3-2 电站发电量 发电年数 功率衰减 年末功率 年发电量(kwh)累计发电量(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 电站预估收益计算 根据湖南省的标准电价，我们电站发的每度电能够有 0.45 元收入，持续运行 25 年后，将会获得 2007021.504*0.45=903159 元，也就是 90 多万，减去我们为电站投资的 41.57 万，我们 25 年内能够获得大约 50 万的纯利润收入

19 参考文献 [1]王思钦.分布式光伏发电系统电能计量方案[j].农村电工,2019,27(09):37.[2]谷欣龙.光伏发电与并网技术分析[j].科技资讯,2019,17(24):31+33.[3]黄超辉,陈勇,任守宏.基于应用的光伏电站电缆优化设计[j].电子工业专用设备,2019,48(03):67-71.[4]余茂全,张磊.基于 pvsyst 的光伏发电系统仿真研究[j].安徽水利水电职业技术学院学报,2019,19(02):35-39.[5]谭阳.家用太阳能分布式光伏并网发电系统研究[j].电子制作,2019(09):94-95+91.[6]石培进.发展分布式光伏电站的可行性分析[j].山东工业技术,2019(12):183.[7]蒋飞.光伏发电项目的投资决策方法研究[d].华东理工大学,2013.[8]陈坤.光伏发电系统 mppt 控制算法研究[d].重庆大学,2013.[9]徐瑞东.光伏发电系统运行理论与关键技术研究[d].中国矿业大学,2012.[10]任苗苗.光伏发电三相并网逆变器的研究[d].兰州交通大学,2012.

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