太阳能光伏发电系统Microsoft Word 文档.doc

太阳能光伏发电系统 通过参观我校5kw光伏发电系统之后，我对太阳能光发电有了初步的了解。太阳能光伏发电系统主要有太阳能光伏电池阵列、控制器、蓄电池、逆变器、等组成。 太阳能光伏发电系统在实际应用中,主要是利用太阳光直接发电。这是一种利用光电转换原理和相应的光电转换器材来发电的系统,它具有安装方便、规模可大可小、发电过程不排放污染物质、无噪音和整个寿命期间几乎免维护等许多优点。系统可划分为两种,即太阳能光伏发电独立电源系统和太阳能光伏发电并网系统。 并网太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、并网逆变器和控制器等组成,如图1所示。这是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分之一的重要方向,是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。 一、光伏发电的基本原理 1太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。 若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有光生电流流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。 目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前必威体育精装版的技术还包括光伏薄膜电池太阳能电池组件并联数在确定NP之前，我们先确定其相关量的计算方法。 将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量Ht，转换成在标准光强下的平均日辐射时数H（日辐射量参见表1）：?H=Ht×2.778／10000h（3）式中：2.778／10000（h·m2/kJ）为将日辐射量换算为标准光强（1000W/m2）下的平均日辐射时数的系数。 太阳能电池组件日发电量Qp?Qp=Ioc×H×Kop×CzAh(4)?式中：Ioc为太阳能电池组件最佳工作电流；Kop为斜面修正系数（参照表1）；Cz为修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失，一般取0.8。 两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw，此数据为本设计之独特之处，主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来，需补充的蓄电池容量Bcb为：Bcb=A×QL×NLAh(5)? 太阳能电池组件并联数Np的计算方法为：Np=（Bcb＋Nw×QL）/（Qp×Nw）(6)?式（6）的表达意为：并联的太阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。? (3)太阳能电池方阵的功率计算根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率P：表1　几种太阳能电池的转换效率 实验室典型电池 商品薄膜电池 各种太阳能电池 ηmax(%) 各种太阳能电池 η(%) 单晶硅 24.4 多晶硅 16.6 多晶硅 18.6 铜铟镓硒 18.8 GaAs(单结) 25.7 碲化镉 16.0 a-si(单结) 13 铜铟硒 14.1 控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的向日葵式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。蓄电池组容量设计太阳能电池电源系统的储能装置主要是蓄电池。与太阳能电池方阵配套的蓄电池通常工作在浮充状态下，其电压随方