太阳能电池组件的串.ppt

第5讲 太阳能电池方阵 太阳能电池方阵的组成 太阳能电池方阵也称光伏阵列（Solar Array或PV Array）。 太阳能电池方阵是为满足高电压、大功率的发电要求，由若干个太阳能电池组件通过串并联连接，并通过一定的机械方式固定组合在一起的。 除太阳能电池组件的串并联组合外，太阳能电池方阵还需要防反充（防逆流）二极管、旁路二极管、电缆等对电池组件进行电气连接，还需要配备专用的、带避雷器的直流接线箱。 有时为了防止鸟粪等沾污太阳能电池方阵表面而产生“热斑效应”，还要在方阵顶端安装驱鸟器。 另外电池组件方阵要固定在支架上，支架要有足够的强度和刚度，整个支架要牢固的安装在支架基础上。 1．太阳能电池组件的热斑效应 当太阳能电池组件或某一部分表面不清洁、有划伤或者被鸟粪、树叶、建筑物阴影、云层阴影覆盖或遮挡的时候，被覆盖或遮挡部分所获得的太阳能辐射会减小，其电池片输出功率自然减小，相应组件的输出功率也随之降低。由于被遮挡的面积与输出功率不是线性关系，所以即使一个组件中只有一个电池片被覆盖，整个组件的功率也会大幅度降低。 如果被遮挡部分只是方阵组件串的并联部分，那么问题还比较简单，只是该部分输出的发电电流会减小，如果被遮挡部分只是方阵组件串的串联部分，则问题较为严重，一方面会使整个组件的输出电流减小为该被遮挡部分的电流，另一方面被遮挡的电池片不仅不能发电，还会被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件的能量，长期遮挡会引起局部反复过热。 什么是“热斑效应”？ 定义： 在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时将会发热，这就是热斑效应。 有光照的太阳电池组件所产生的部分能量或所有能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。 产生“热斑效应”的原因 造成热斑效应的根源是有个别坏电池的混入、电极焊片虚焊、电池由裂纹演变为破碎、个别电池特性变坏、电池局部受到阴影遮挡等。； 由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。 如何解决“热斑效应”呢？ 为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以增加方阵的可靠性通常情况下，旁路二极管处于反偏压，不影响组件正常工作。 这是为什么呢？ 当一个电池被遮挡时，其他电池促其反偏成为大电阻，此时二极管导通，总电池中超过被遮电池光生电流的部分被二极管分流，从而避免被遮电池过热损坏。以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。 2．太阳能电池组件的串、并联组合 太阳能电池方阵的连接有串联、并联和串、并联混合几种方式。 当每个单体的电池组件性能一致时，多个电池组件的串联连接，可在不改变输出电流的情况下，使方阵输出电压成比例的增加： 组件并联连接时，则可在不改变输出电压的情况下，使方阵的输出电流成比例的增加； 串、并联混合连接时，即可增加方阵的输出电压，又可增加方阵的输出电流。 但是，组成方阵的所有电池组件性能参数不可能完全一致，所有的连接电缆、插头插座接触电阻也不相同，于是会造成各串联电池组件的工作电流受限于其中电流最小的组件；而各并联电池组件的输出电压又会被其中电压最低的电池组件钳制。因此方阵组合会产生组合连接损失，使方阵的总效率总是低于所有单个组件的效率之和。 组合连接损失的大小取决于电池组件性能参数的离散性，因此除了在电池组件的生产工艺过程中，尽量提高电池组件性能参数的一致性外，还可以对电池组件进行测试、筛选、组合，即把特性相近的电池组件组合在一起。 例如，串联组合的各组件工作电流要尽量相近，每串与每串的总工作电压也要考虑搭配得尽量相近，最大幅度地减少组合连接损失。 方阵组合连接要遵循下列几条原则： ①串联时需要工作电流相同的组件，并为每个组件并接旁路二极管； ②并联时需要工作电压相同的组件，并在每一条并联线路中串联防反充二极管； ⑧尽量考虑组件连接线路最短，并用较粗的导线； ④严格防止个别性能变坏的电池组件混入电池方阵。 3．防反充（防逆流）和旁路二极管 在太阳能电池方阵中，二极管是很重要的器件，常用的二极管基本都是硅整流二极管(部分二极管的性能参数可参看表2-3)，在选用时要注意规格参数留有余量，防止击穿损坏。 一般反向峰值击穿电压和最大工作电流都要取最大运行工作电压和工作电流的2倍以上。 二极管在太阳能光伏发电系统中主要分为两类，防反冲二极管和旁路二极管。 (1)防反充（防逆流）二极管 防反充二极管的作用之一是防止太阳能电池组件或方阵在不发电时，蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒送，不仅消耗能量，而且会使组件或方阵发