光伏和低碳原理.doc

　 　　哥本哈根全球气候变化大会，将是《京都议定书》之后全球应对气候变化一个重要的里程碑，也是世界转向低碳经济的标志。 　　气候变化，将成为影响国际政治经济格局最重要的因素。美国原来是唯一一个没有签署《京都议定书》的发达工业国家，但是现在表现却非常活跃，希望控制主导权，建立由自己主导的碳减排机制。而中国、印度等发展中国家的碳减排立场也是哥本哈根会议不可或缺的一环，发展中国家有自己的立场，并且担忧气候变化这个科技概念会转而成为发达国家手中的大棒。 　　低碳经济追捧太阳能 　　应对气候变化，将是未来的大势。或快或慢，低碳经济将大行其道。 　　低碳经济，关键要落到能源上来，简单点说就是要减少黑色化石能源利用，包括增加绿色清洁能源的使用和降低能耗。碳减排的压力不断上升，意味着清洁能源的前景会看好，而现在主要的清洁能源风能、现代生物质能和太阳能中，　因太阳能具有普遍·巨大·长久·无害的优势，太阳能的发展前景最为看好。 　 一、原理 ? 太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U与通过电流I的关系式为： ???????????????????????? ??????? (1) (1)式中，和是常数。 ? 由半导体理论，二极管主要是由能隙为EC－EV的半导体构成，如图1所示。EC为半导体电带，EV为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。 ????????????? 图1 ? 假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源（光照产生光电流的电流源）、一个理想二极管、一个并联电阻与一个电阻所组成，如图2所示。 ???????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ??? 图2 ? 图2中，为太阳能电池在光照时该等效电源输出电流，为光照时，通过太阳能电池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得： ??????????????????? 　 　　（2） （2）式中，I为太阳能电池的输出电流，U为输出电压。由（1）式可得， ???????????????????? 　　 　　（3） ? 假定和，太阳能电池可简化为图3所示电路。 ?????????????????????????????????? ? ???????????????????????????????????????????????? 图3 ? 这里，。 ? ? 在短路时，U＝0，； 　 ? 而在开路时，I＝0，； ?????????????????? 　　　　　（4） ? （4）式即为在和的情况下，太阳能电池的开路电压和短路电流的关系式。其中为开路电压，为短路电流，而、是常数。 ? ???? 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或?? 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：???（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。（四）逆变器：Inverter是一种DC to? AC的变压器，它其实与Adapter是一种电压逆变的过程。Adapter是将市电电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而Inverter是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了目前用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，Inverter则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。以下将对Inverter的工作原理进行简要介绍: ? Inverter工作原理框图 输入接口部分： 输入部分有3个信号，12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V，当