应 用 考 虑

1) 独 立 光 伏 系 统 的 大 小 选 择

以 下 为 一 些 简 化 了 的 步 骤 ( 依 据 德 国 太 阳 能 协 会 2005 年 出 版 的 《 光 伏 系 统 的 规 划 与 安 装 》 ) 。

(a) 计 算 用 电 需 求
  • 在 这 个 步 骤 中 , 我 们 可 以 获 得 日 均 用 电 需 求 Ec , 单 位 为 千 瓦 时 / 天 。
   
(b) 计 算 所 需 的 光 伏 组 件 数 量
  • 获 取 光 伏 组 件 最 大 输 出 功 率 , P
  • 获 取 " 日 均 水 平 太 阳 辐 照 " 的 每 月 资 料 , 单 位 为 千 瓦 时 / 平 方 米 / 天 。 ( 此 类 资 料 在 太 阳 能 光 伏 - 资 源 潜 力 部 分 可 以 找 到 。 〕 我 们 称 之 为 系 数 A 。 系 数 A 的 数 值 , 可 以 理 解 为 以 1000 瓦 / 平 方 米 的 辐 照 强 度 照 射 A 小 时 。 因 此 在 下 述 的 公 式 中 , 系 数 A 的 单 位 为 小 时 。
  • 获 取 " 倾 斜 角 度 校 正 系 数 " 的 每 月 资 料 。 我 们 称 之 为 系 数 B 。 在 不 同 的 月 份 中 , 系 数 B 的 数 值 可 以 大 於 1 也 可 以 小 於 1 。 
  • 光 伏 组 件 在 理 想 状 况 下 的 日 均 产 电 量 Ei ( 单 位 为 瓦 时 / 天 ) 可 以 根 据 以 下 公 式 计 算 : Ei = P x A x B 
  • 下 一 步 我 们 再 乘 以 一 个 系 数 以 照 顾 到 电 线 中 的 能 量 损 失 、 转 换 损 失 、 匹 配 偏 差 损 失 、 和 电 池 温 度 与 标 准 温 度 的 偏 差 ﹝ 实 际 上 温 度 偏 差 按 月 有 所 不 同 ﹞ 。 综 合 这 几 种 损 失 , 可 以 得 到 一 个 整 体 能 量 损 失 及 修 正 系 数 Lf 。 日 均 产 电 量 Eg 等 于 Ei 乘 以 Lf , Eg = Ei x Lf 。
  • 选 择 一 个 合 适 的 光 伏 组 件 数 目 , 以 便 于 一 年 之 中 的 每 一 个 月 , 光 伏 系 统 总 Eg 都 可 以 超 过 Ec , 并 且 有 相 当 的 余 额 。 
   
(c) 计 算 蓄 电 池 组 容 量 需 求
  • 如 果 我 们 允 许 持 续 阴 天 数 目 为 D 天 , 那 么 对 于 一 个 M 伏 蓄 电 池 组 来 说 , 它 需 要 的 安 培 时 容 量 为 D x Ec ( 单 位 为 瓦 时 ) / M , 再 加 上 一 定 的 余 额 。
   
(d) 根 据 电 器 设 计 惯 例 选 择 合 适 的 电 线 和 充 电 控 制 器 。

2) 风 能 / 光 伏 混 合 发 电 独 立 系 统 的 大 小 选 择

在 风 力 资 源 充 足 的 地 区 , 比 如 偏 远 地 区 , 风 能 / 光 伏 混 合 发 电 系 统 与 单 一 光 伏 发 电 系 统 相 比 可 以 节 约 电 池 的 数 量 。 在 长 时 间 持 连 续 阴 天 的 情 况 下 , 通 常 都 会 有 风 , 因 此 小 型 风 力 发 电 机 可 以 产 生 电 力 为 蓄 电 池 组 充 电 。 这 样 就 可 以 选 用 较 小 的 蓄 电 池 组 。 ( 在 太 阳 能 光 伏 -- 文 献 部 分 有 一 篇 Yang, Lu 和 Burnett 的 论 文 讨 论 这 个 主 题 。 )

关 於 安 装 小 型 风 力 发 电 机 的 应 用 考 虑 问 题 , 可 以 参 照 本 网 站 的 小 型 风 力 发 电 机 部 分 。

3) 接 入 电 网 的 光 伏 发 电 系 统 的 规 划 与 设 计

与 电 网 接 驳 的 光 伏 系 统 无 需 蓄 电 池 组 。 此 外 , 电 力 负 荷 会 由 电 网 和 光 伏 系 统 同 时 供 电 , 因 此 无 需 把 光 伏 系 统 发 电 能 力 和 负 荷 匹 配 。 通 常 情 况 下 , 主 要 的 限 制 因 素 是 安 装 光 伏 板 所 需 的 空 间 。

匹 配 的 光 伏 系 统 的 大 小 可 以 从 几 千 瓦 到 几 百 千 瓦 。 以 下 是 此 类 光 伏 系 统 的 规 划 与 设 计 中 的 一 些 关 键 步 骤 。

  • 选 择 安 装 光 伏 板 或 光 伏 玻 璃 单 元 ( 用 於 建 筑 物 附 设 光 伏 系 统 ) 的 合 适 位 置 。 检 查 附 近 建 筑 物 的 遮 荫 效 应 。 检 查 安 装 地 点 的 建 筑 结 构 要 求 。
     
  • 如 果 光 伏 板 倾 斜 安 装 , 两 行 光 伏 板 之 间 ( 通 常 朝 南 ) 需 要 隔 开 一 定 的 距 离 , 以 避 免 相 互 之 间 的 遮 荫 效 应 。
     
  • 先 进 行 一 个 光 伏 系 统 的 初 步 设 计 。 对 於 输 出 功 率 只 有 几 千 瓦 的 光 伏 系 统 , 逆 变 器 可 以 装 在 防 风 雨 的 箱 子 里 面 。 而 对 於 一 些 比 较 大 型 的 光 伏 系 统 , 则 需 要 安 放 於 一 个 设 备 室 里 。 同 时 , 还 要 选 定 场 地 中 的 一 个 配 电 箱 , 以 连 接 逆 变 器 的 交 流 输 出 到 配 电 系 统 。 至 於 与 电 网 接 驳 的 主 要 设 计 考 虑 ( 例 如 安 全 、 设 备 保 护 、 可 靠 性 、 供 电 质 量 等 等 ) , 可 以 参 考 《 小 型 可 再 生 能 源 发 电 系 统 与 电 网 接 驳 技 术 指 引 》 ( 机 电 工 程 署 ) 。
     
  • 向 电 力 公 司 提 出 与 电 网 接 驳 的 申 请 。 电 力 公 司 将 提 出 他 们 的 技 术 要 求 ( 如 保 护 设 备 设 定 值 等 ) 。
     
  • 进 行 光 伏 系 统 的 详 细 设 计 。
     
  • 安 装 和 验 收 光 伏 发 电 系 统 。
     
  • 由 电 力 公 司 进 行 检 查 以 确 认 系 统 符 合 他 们 的 要 求 。
     

一 些 建 议 ∶

  • 光 伏 板 按 照 接 近 当 地 纬 度 的 角 度 倾 斜 安 装 。 这 样 可 以 得 到 以 全 年 计 最 大 的 产 电 量 , 而 且 会 有 助 於 雨 水 冲 刷 掉 积 累 的 灰 尘 。
     
  • 选 择 高 效 率 的 光 伏 板 。 ( 由 於 香 港 地 区 可 用 空 间 有 限 , 需 要 从 有 限 空 间 尽 量 获 取 最 大 的 产 电 量 。 )
     
  • 使 用 国 际 电 工 标 准 或 者 与 其 相 等 的 标 准 认 证 的 光 伏 板 。
     
  • 选 择 高 可 靠 性 ( 如 平 均 故 障 间 隔 时 间 较 长 ) 、 高 效 率 、 有 可 观 的 实 际 运 行 记 录 ( 可 向 供 应 商 索 取 当 地 或 海 外 的 应 用 项 目 清 单 作 参 考 之 用 ) 的 逆 变 器 。
     
  • 设 计 控 制 线 路 , 在 晚 间 把 逆 变 器 关 掉 , 以 减 少 逆 变 器 备 用 状 态 的 损 耗 。
     
  • 要 求 供 应 商 推 荐 需 要 的 备 用 部 件 。
     
  • 要 求 供 应 商 提 供 逆 变 器 的 维 修 保 养 指 引 和 故 障 排 解 指 引 。
     
  • 运 行 期 间 须 定 期 检 查 系 统 。 由 於 与 电 网 接 驳 , 在 逆 变 器 故 障 的 情 况 下 也 不 易 察 觉 ( 如 照 明 不 会 熄 灭 ) 。 只 有 通 过 定 期 检 查 才 能 找 出 光 伏 系 统 输 出 故 障 。
     

机 电 工 程 署 已 经 对 湾 仔 大 楼 的 试 验 性 的 建 筑 物 附 设 光 伏 系 统 ( 由 三 个 子 系 统 组 成 ) 的 性 能 进 行 了 一 年 的 监 测 。 为 期 12 个 月 的 性 能 监 测 工 作 於 2004 年 3 月 份 完 成 。 有 关 的 总 结 报 告 中 有 对 於 香 港 地 区 典 型 商 业 大 厦 不 同 种 类 的 建 筑 物 附 设 光 伏 系 统 性 能 方 面 的 资 料 。

4) 遮 荫 分 析

在 需 要 评 估 附 近 较 高 建 筑 物 或 物 体 的 遮 荫 效 应 的 时 候 , 必 须 进 行 遮 荫 分 析 。 在 光 伏 方 阵 中 选 择 某 一 点 , 然 後 获 取 对 於 该 点 产 生 遮 荫 的 各 建 筑 物 或 物 体 的 仰 角 角 度 和 方 位 角 度 。 再 利 用 太 阳 行 程 图 ( 或 者 使 用 电 脑 软 件 ) 就 可 以 分 析 特 定 月 份 的 遮 荫 程 度 了 。

遮 荫 程 度 会 影 响 光 伏 方 阵 的 配 置 ( 方 阵 的 光 伏 串 数 目 , 以 及 每 串 中 的 组 件 数 目 等 ) 。

5) 光 伏 系 统 设 计 辅 助 软 件

独 立 的 或 者 与 电 网 接 驳 的 光 伏 系 统 的 分 析 和 设 计 , 可 以 用 电 脑 软 件 辅 助 完 成 。

此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。RETScreen 国 际 清 洁 能 源 项 目 分 析 软 件 是 一 个 由 加 拿 大 政 府 、 业 界 和 学 术 界 各 方 专 家 协 助 开 发 的 决 策 支 援 软 件 工 具 。 这 个 免 费 软 件 可 以 应 用 於 分 析 全 球 各 地 区 不 同 的 节 能 及 可 再 生 能 源 技 术 (RETs) 的 能 源 产 量 或 节 约 量 、 寿 命 周 期 成 本 、 排 放 减 少 量 、 财 务 分 析 和 风 险 分 析 等 等 。 此 软 件 还 包 括 产 品 、 成 本 和 气 候 等 资 料 库 , 以 及 一 个 详 细 的 线 上 用 户 手 册 。

此 外 还 有 一 些 利 用 时 步 模 拟 技 术 的 商 业 光 伏 系 统 设 计 工 具 , 可 作 系 统 模 拟 及 产 电 量 计 算 之 用 , 这 些 工 具 都 有 遮 荫 分 析 等 功 能 。 例 子 有 热 内 瓦 大 学 开 发 的 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。PVSYST 软 件 , 和 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。Solar Studio Suite 。 除 此 之 外 , 还 有 很 多 其 他 的 商 业 软 件 。 用 户 须 要 了 解 不 同 软 件 的 功 能 才 能 决 定 这 些 软 件 是 否 能 够 满 足 其 需 要 。

 

   
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