（天津市市政工程设计研究院 天津 300457）
摘要：本文以天津某片区为例，将光伏技术应用于泵站中，重点阐述了光伏系统的设计、组成及发电量。本系统具有并网功能又具有自立、应急功能。
关键词：光伏技术 太阳能 泵站
引言
本光伏发电系统是典型的既具有并网功能又具有自立、应急功能的光伏发电系统，主要由太阳电池方阵、方阵用汇流箱、 并网功率调节器、配电柜、蓄电池组、以及辅助材料组成。
太阳能光伏发电系统设计
太阳能光伏发电系统的设计计算主要是根据现场实际情况，为满足负荷用电情况的需求，在系统设置地点的日照条件和环境温度等情况下，选出适合的太阳电池方阵和蓄电池，并使系统中所有设备相匹配。保证系统的合理性和适用性。
1、系统功能
本工程光伏发电系统主要为各房间功能区及泵站庭院等提供照明电源，与市电并网运行。工作模式共分为四种：
（1）有日照、有市电：
光伏系统发电，所产生电能通过并网输出与市电合并共同给泵站负荷供电，并优先使用太阳能所发电能。此时应急输出端无电压输出，泵站重要负荷由市电供电（其中含太阳能所发电量）。
（2）有日照、无市电时：
光伏系统发电，此时系统自动切断并网输出（防孤岛运行功能）。系统所发电量，则由应急端口输出单独给泵站重要负荷供电。如当前系统所发电量不能独自满足泵站重要负荷用电，蓄电池放电。
（3）无日照、有市电：
光伏系统不发电，泵站所有负荷由市电供电。同时，市电可以对蓄电池进行补充电。
（4）无日照、无市电：
光伏系统不发电，蓄电池放电，通过应急输出端口满足泵站重要负荷3-4小时的应急供电。
2、负荷统计
本工程各房间功能区及泵站庭院等照明总功率约为6 kW，控制室、值班室等约0.6kW，其它房间3 kW。考虑控制室、值班室等运行12小时，其它房间按巡检需求运行4小时。
太阳能电池板容量计算：
应选择蓄电池并联数为7。
总结：选择133块80Ah蓄电池单元，19块串联，7路并联安装，总功率为10640ah。
4、太阳能并网型发电系统基本原理和运行方式
正常情况下，在晴朗的白天由太阳电池方阵产生直流电能，经过各硬件及设备的支持与调整从而产生三相380V交流电，再经过会所低压配电柜体实现并网供电。
当市电断电，光伏系统自动切断并网输出，并投入自立运行输出，单独满足地下室走廊照明灯具用电。由于系统产生的电能受当前天气阴晴状况、随时间而变化的光照日照条件的影响。在自立运行时，如当前光伏电站发电量不能独自满足负荷用电时,蓄电系统启动,实现部分电能的后备补充.
当晚上市电断电，蓄电系统放电，经过系统逆变升压后，输出应急电力供应，实现部分负荷的应急供电。
室内展示装置和数据采集装置实时更新显示数据，实时监控太阳能发电系统的正常运行。
并网型光伏发电系统组成
1、太阳能电池
（1）太阳电池方阵
本工程设计建设的太阳电池方阵容量为10kWp。太阳电池组件按照10串、4并连接方式进行方阵布局安装。方阵由架台固定安装后，平铺固定在附属房间屋顶上。方阵的方位角为42°（朝向正南偏东），倾斜角为40°（屋顶倾角）。
（2）太阳电池组件
太阳电池组件的表面是由透光性能好的钢化玻璃制成，四周用轻便的阳极氧化铝合金作为边框，电池芯片的表面通过化学处理，来减少光的反射，从而增加转换效率。防护等级为IP65的水平，层之间的层叠状电路，能防潮、提高稳定性和电气绝缘；在太阳电池的背面有坚韧的多层聚合衬板（PVF/PET）可耐磨，防破损和防潮。因此太阳电池能抵御当地的自然气候、潮湿、腐蚀、和各种机械方面的损害，如碰撞、弯折和震动等。
2、功率调节器
此设备集多种功能于一体的逆变设备，也就是说此一台逆变设备能实现并网运行、自立运行、应急后备供电三种功能。设备构成主要包括：太阳能逆变单元、充放电单元、计量显示单元、输入输出配电单元等组成，并保证了产品的可靠性及一致性。
3、铅酸蓄电池
蓄电池是太阳能并网型发电系统的重要组成部分。蓄电池适合于深放电和每日的循环。蓄电池在市电电网停电的条件下能够向负荷提供保证要求的储备容量。
系统发电量统计
根据雨水泵站对光伏电站需发电量，和系统所发电量对地下室走道照明负荷自立、应急供电的情况要求，做如下详细介绍：
本次依据电池方阵设置面积和放置位置进行计算，以下是计算年间发电量的方法。
太阳能发电系统年间发电量kWh=（U*Pm*P*Hp*Hi*Hc）/Po
式中：kWh：发电量（kWh ）；U：日射量（kWh /m2.day）；Pm ：太阳电池组件最大工作功率（W/块）；P：太阳电池组件数量（块）；Hp：太阳电池组件效率；Hi：功率调节器效率；Hc：线路损耗系数；Po：照射强度（1000W/ m2）。
1、光伏发电系统发电量统计
本工程光伏系统平均年上网发电量约为1.45万kWh。
2、环保效益分析：
根据一个10kWp的太阳能光伏并网发电系统的首年发电量为14533kW.h，按火电每度电耗标准煤360g，则每年可节约标准煤5.23t；则相应地由太阳能发电后，可以减少二氧化碳的排放量约为11.8吨；二氧化硫的排放量约为131kg；减少氮氧化物的排放量约为64kg。所排放的这些气体如果用森林在一年内来吸收，则需要约24公顷（1公顷≈100m×100m）面积的森林，即相当于我们一年种植了这么大面积的森林。
一个10kWp的太阳能光伏并网发电系统的年发电量，如果改用燃油来获得，则相当于得消耗3522升的燃油；
由此看来，一个10kWp的太阳能光伏并网发电系统对于环境保护方面的贡献是非常大的。
参考文献
[1]李金刚,李果华．光伏道路照明系统的设计与研究[J].照明工程学报，2008，19(2)：54－57．
[2]沈辉，曾祖勤．太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2006．
作者简介
杜利超（1985.3—），男，山西大同人，天津市市政工程设计研究院工程师，硕士。单位：天津市市政工程设计研究院，主要从事市政电气设计。
论文作者:杜利超,张锋,赵岩
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/20
标签：系统论文; 发电量论文; 光伏论文; 市电论文; 泵站论文; 太阳能论文; 方阵论文; 《电力设备》2016年第8期论文;