太阳能光伏发电系统MicrosoftWord文档综述

1、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

2、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www solarzoom com图1人阳能光伏发电系统结构框图流趋势一、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。（1）、太阳能光伏电池组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

3、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%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。5kw光伏发电系统共有26块太阳能电池板组成太阳能电池阵列。（2）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

4、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=HtX2.778/10000h (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=locXHXKopXCzAh(4)式中：loc 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.& 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

5、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=AX QDNLAh(5) 太阳能电池组件并联数 Np的计算方法为：Np二(Bcb + NWK QL) /(QpXNw) (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： p=po*NS*NP (w)。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nmax(%)各种太阳能电池n (%)单晶硅2

6、4.4多晶硅16.6多晶硅18.6铜铟镓硒18.8GaAs（单结）25.7碲化镉16.0a-s K单结）13铜铟硒14.12、控制器控制器：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

7、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。3、蓄电池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。（1）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

8、工作在浮充状态下， 其电压随方阵发电量和负载 用电量的变化而变化。它的容量比负载所需的电量大得多。 蓄电池提 供的能量还受环境温度的影响。为了与太阳能电池匹配，要求蓄电池 工作寿命长且维护简单。（2）蓄电池的选用能够和太阳能电池配套使用的蓄电池种类很多， 目前广泛采用的 有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。 国内 目前主要使用铅酸免维护蓄电池，因为其固有的 免”维护特性及对环 境较少污染的特点，很适合用于性能可靠的太阳能电源系统，特别是 无人值守的工作站。普通铅酸蓄电池由于需要经常维护及其环境污染较大，所以主要适于有维护能力或低档场合使用。碱性镍镉蓄电池虽然有较好的低温、过

9、充、过放性能，但由于其价格较高，仅适用于较 为特殊的场合。(3) 蓄电池组容量的计算蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的。在一年内，方阵发电量各月份有很大差别。方阵的发电量在不能满足用电需要的月份， 要 靠蓄电池的电能给以补足；在超过用电需要的月份，是靠蓄电池将多 余的电能储存起来。所以方阵发电量的不足和过剩值，是确定蓄电池 容量的依据之一。同样，连续阴雨天期间的负载用电也必须从蓄电池 取得。所以，这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因素之一。因此，蓄电池的容量 BC计算公式为：BC二从QDNLXTO/ CCAh(1)式中：A为安全系数，取1.11.4之间；QL为负载日平均 耗电量，为工作电流乘

10、以日工作小时数；NL为最长连续阴雨天数；TO 为温度修正系数，一般在0C以上取1,10C以上取1.1,10C以 下取1.2； CC为蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75,碱性镍镉 蓄电池取0.85。4、逆变器DC-AC逆变器;逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他 激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流，电逆变成交流电。通过 全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到 与昭J八、明负载频率f,额定电压Un等匹配的正弦交流电供系统终端用户使 用。5、影响设计的诸多因素由于太阳能光伏发电属于能量密度低、 稳定差，调节能力差的能 源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后

11、会对电网安全，稳 定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。 至于有多大的影响 目前尚不清楚。我们知道目前电能是不能大规模低成本储存的， 在可 以预见的将来也不能大规模低成本储存。 这就使得光伏发电的应用受 到物理因素的制约，同时也受到地理上的限制。但是随着技术和市场 的发展，当光伏发电的上网电量在电网中与火电厂，水电，核电等电 厂的发电量处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、 经济、政策和环境效益带来 如下问题：（1）负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，这将对电网的早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的

12、发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量，电网必须为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰 问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。（2）昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳 光和负荷出现的周期性，光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装 机容量的需求。（3）气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规 模时，如果地理气象出现大幅变化，电网将为光伏并网发电系统提供 足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量， 来控制和调整系统的频 率和电压。在这种情况下，电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证 电网的安全稳定运行。（4）远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量，调速器及励 磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。 如果光伏并网发电形成 规模采用高压交直流送电，将会给与光伏发电直流输电系统相邻的交 流系统带来稳定和经济问题，（专门用