50kW太阳能光伏发电供电系统优化设计研究

摘 要：科学技术向清洁能源转向，是新型的可再生能源被发现并应用于社会各个领域中。太阳能电源作为取之不尽的新型清洁能源正逐渐推广应用。为提高本太阳能的使用效率，论文针对50kW太阳能光伏发电供电系统的优化设计展开研究。

关键词：太阳能；50kW；太阳能光伏发电供电系统；蓄电池；优化设计

为了促进人与自然的协调可持续发展，科技领域开始致力于可再生的清洁能源利用。太阳能是源自于太阳的天体能源，属于是用之不竭的能源，利用太阳能发电，不仅具有可再生性，而且还不会污染生态环境。50kW太阳能光伏发电供电系统就是将太阳能转化为电能的系统，针对其优化设计进行研究，有助于提高太阳能的利用率。

1 50kW太阳能光伏发电供电系统

50kW太阳能光伏发电供电系统的设计包括硬件系统的设计和容量系统的设计。硬件系统的设计是太阳能组件设备的设计，包括支架、控制测量系统、防雷设备以及配电设备的设计，还要考虑到逆变器以及电缆的选择。容量系统设计为蓄电池以及电池组件的应用，基于全年内能源使用情况而设计。

50kW太阳能光伏发电供电系统是运用光伏太阳能发电，系统利用半导体界吸收面光能，光能发生光生伏特效应而转变为电能。这个将光能转变为电能的技术是对太阳所释放的能源的充分利用。为提高系统的发电供电效率，就要注重充放电控制器以优化设计，使得蓄电池能够持续稳定地运行。对50kW太阳能光伏发电供电系统要做到有效控制充电脉冲，才能够延长蓄电池的使用寿命。

2 太阳能便携式电源的工作原理

太阳能便携式电源是一种被研制出来的新型电源，技术原理上，是将电能储存器中所储存的电能转换为电参数，使得电源的应用范围得以扩大。（太阳能便携式电源的工作原理见图1。

从太阳能便携式电源的工作原理图来看，打开按键K1后，电能储存器通过转换器的电压输出模块输出8.4伏的电压，且电压和经过转换之后，成为5伏电压，1.5安培的电流从输出模块中输出；闭合按键K1后，电能储存器所输出的8.4伏电压经过转换器转换之后，成为电参数，经过输出模块转换成22伏电压、输出电流为5安培，扩宽了太阳能便携式电源的输出范围。应用领域中，太阳能便携式电源将电能的转换范围扩宽，使其应用范围也得以扩宽。

3 蓄电池组的设计

50kW太阳能光伏发电供电系统使用蓄电池储存能源。蓄电池通常都处于浮冲的状态之下，电压随着太阳能电池的发电量以及电量使用情况而有所变化。蓄电池要处于正常的工作状态，要求所容纳的电量要高于负载所需要的电量。目前中国的50kW太阳能光伏发电供电系统普遍会选择VRLA 蓄电池，由于这种蓄电池具有免维护性且在运行中几乎不会释放出环境污染物，因此而在50kW太阳能光伏发电供电系统中使用。

50kW太阳能光伏发电供电系统所使用的蓄电池为串联的蓄电池，以使蓄电池转换的电能达到负载所需要的标称工作电压。关于所需要串联的蓄电池个数，则是根据负载所需要的电压来决定。蓄电池串联的个数为负载的标称电压除以每一个蓄电池的标称电压，公式如下表示：串联蓄电池数=负载的标称电压/每一个蓄电池的标称电压

串联蓄电池数确定之后，还要确定并联单体蓄电池的数量。在具体应用中，应该尽量选择串联单体蓄电池，并联蓄电池的数量要尽量减少，通常小于4组蓄电池为宜。

4 50kW太阳能光伏发电供电系统的检测设计

4.1 太阳能电池板的开路电压检测设计 太阳能电池板的开路电压的检测通过太阳光照和温度的变化就可以做出判断。当太阳能的蓄电池处于负极断开状态的时候，就可以与控制器建立连接，检测没有建立连接的电压问题。检测中需要将电压信号转换为电频信号，选用v/F信号转换芯片就可以实现这一转换功能。信号转换中，所输出的电频信号会在光耦的作用下转换为频率信号从输入端口输入，控制器可以在这里对转换进行采集。

4.2 太阳能蓄电池的电压检测设计 太阳能蓄电池的额定电压为220伏。在对电压进行检测的时候，要将电压的额度界定在5伏以内。在处理电压信号的时候，电压的采集可以通过输入端口获得，当电压信号在控制器的端口进行数字化转换的时候，就可以进行采集工作了。

4.3 太阳能负载的短路过流检测设计 如果负载在获得电力的过程中出现了过流，就要使用控制器对电流进行控制，主要的方法是关断软件或者是硬件，切断负载电路。正常工作状态环境下，负载的负极连接蓄电池负极。随着负载电流的提升，当额定电流达到原有负载电流的1倍的时候，如果持续时间超过半分钟，电压信号就会经过I/D端口而形成低频信号。如果额定电流得到了原有电压的1.2～1.5倍，如果持续时间超过10秒钟，也会达到同样的效果。发挥控制作用的设备为MOS管，可以在额定电流超过规定的电压额度的时候，就会切断负载。如果信号传输的过程中处于电压不稳定状态，就会出现额定电流短时间内提升2倍之多的瞬间电流而导致负载短路。因此，要使用MOS管快速断开负载，以对负载实施必要的保护。

5 总结

综上所述，50kW太阳能光伏发电供电系统的设计需要考虑到多方面的因素，以确保系统所输出的电能能够充分满足负载的需求。50kW太阳能光伏发电供电系统目前的新型系统设计可以选用便携式电源，可以提高发电供电效率。但是在系统具体运行中，则要考虑到蓄电池组的设计以及系统检测设计工作，以确保系统稳定运行。

参考文献：

[1]县永平.常用3kW太阳能光伏发电系统设计方案[J].甘肃科技，2011，27（09：69-70、73.

作者简介：张少佩（1980-），女，河北保定人，供职于英利能源（中国）有限公司，大专，技术主管，主要负责太阳能发供电电站设计，太阳能户用系统设计等。