太阳能系统基础ppt课件

1、太阳能系统根底太阳能系统根底 内容提要内容提要 太阳能电池和其发电原理 太阳能供电系统 太阳能供电系统计算 ZXDT02 S201控制器 下一代太阳能电源的展望内部公开光电效应的运用光电效应的运用光伏电池光伏电池n当光线照射太阳电池外表，一部分光子被硅资料吸收;光子的能量传送给硅原子，使电子发生了跃迁，成为自在电子，在PN结两侧集聚构成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的本质是：光子能量转换成电能的过程。内部公开光伏电池的种类光伏电池的种类n能产生光伏效应的资料有许多种，如：单晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。n光伏电池又

2、称为太阳能电池。n“硅是我们这个星球上贮藏最丰富的资料之一。自从上个世纪科学家们发 现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改动了一切，甚至人类的思想。n21世纪，生活中处处可见“硅的身影和作用。内部公开晶体硅太阳电池的制造过程n消费过程大致可分为五个步骤:n 1、提纯n 2、拉棒n 3、切片n 4、制电池n 5、封装内部公开太阳电池根本性质n转换效率转换效率n 光电转换效率光电转换效率是评价太阳电池好坏的重要要素。是评价太阳电池好坏的重要要素。 目前：实验室目前：实验室24，产业化：，产业化：15。n单体电池电压单体电池电压Vn 普通在普通在0.4V至至0.6V 由资料物理特性决议。由资料物理特性决

3、议。 内部公开太阳能电池的几个主要参数n开路电压Vocn 规范条件下，太阳能电池开路情况下的输出电压n短路电流Iscn 规范条件下，太阳能电池短路时的电流n最大功率Pmaxn 规范条件下，太阳能电池可以输出的最大功率n最正确任务电压Vmpn 太阳能电池输出最大功率时的任务电压n最正确任务电流Impn 太阳能电池输出最大功率时的任务电流内部公开太阳电池的I-V-P曲线无锡尚德无锡尚德STP165 太阳能电池太阳能电池内部公开太阳电池的特点n在不同的光强下，太阳能电池可任务的电压范围几乎不变，发电功率P、电流I都和日照光强成正比。n当太阳能电池的任务电压在0到最正确任务电压Vo间变化时，任务电流I

4、变化很小， 当任务电压超越Vo时，任务电流、发电功率快速下降。n在不同光强下，太阳能电池的特性曲线类似，最正确任务电压Vo几乎不变。内部公开太阳电池的温度特性n温度提高，太阳能电池的最大输出功率Pmax减小，开路电压Voc降低。n温度提高，太阳能电池的短路电流Isc略有上升。n温度提高，最正确任务点电压Vo降低，Io略有上升。无锡尚德STP165 太阳能电池内部公开太阳电池的温度特性不同温度下的不同温度下的I-V曲线曲线温度对温度对IscVocPmax的影响的影响内部公开太阳能系统任务原理太阳能系统任务原理n投入/切除式控制方式nPWM控制方式投入/切除式控制方式内部公开太阳能方阵的俯仰角n太

5、阳能方阵有特定俯仰角度n角度大小、朝向取决于负载类型，纬度，季节要素n通讯离网太阳能系统方阵的俯仰角选择原那么n当地日照最差月份正对太阳光n通讯离网太阳能系统方阵的俯仰角计算n当地日照最差月份太阳光直射点与本地的纬度差n即=1-2n 其中1为本地纬度，2为当地日照最差月份太阳光直射点纬度，当不在同一半球时，2 为负。内部公开太阳的视在运转北北北黄赤交角23 27夏至点北半球6月22日秋分9月23日冬至北半球12月22日春分3月21日内部公开太阳的视在运转55BB观测者面向南冬至夏至观测程度面北南东西春分或秋分为了更好的阐明太阳的视在运转，我们人为的在北半球的北纬35安排了一个观测者。太阳安排在

6、春分或秋分，冬至和夏至线上。图中的太阳当时正处于当日正午时间内部公开一年中太阳光直射点位置一年中太阳光直射点位置北半球纬度北回归线北回归线赤道赤道南回归线南回归线北纬23 27南纬23 27冬至12.22春分3.21夏至6.22秋分9.23冬至12.22时间内部公开深圳地域深圳地域1961-19901961-1990年气候数据年气候数据051015202530351 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10月11月12月气温（摄氏度）012345678平均最高气温平均气温平均最低气温日平均日照 内部公开太阳能方阵的俯仰角n根据深圳地域的日平均日照数据得出，深圳日照最差月份是3月上

7、旬。n3月上旬太阳光的直射点为南纬5度左右n深圳地域最正确俯仰角=1-2=23-5=28度内部公开太阳能离网供电系统的组成太阳能离网供电系统的组成n太阳能电池方阵n安装支架能够还包括跟踪系统n蓄电池n控制器n后备电源油机等n逆变器负载需求交流电时nDC/DC变换器负载需求直流电且电压与方阵电压不同内部公开蓄电池蓄电池n对于离网系统，蓄电池在阳光剧烈时将多余电能存储起来，阳光缺乏时可用来维持负载任务。并网系统可不设蓄电池。n蓄电池的种类：铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、锂离子电池。n太阳能供电系统中的蓄电池必需适宜高频率充放电、不稳定电流充电、任务环境温度范围宽，并不是一切蓄电池都适宜用于太阳能供

8、电系统，我公司多配备胶体铅酸蓄电池。内部公开太阳能离网供电系统的计算太阳能离网供电系统的计算n计算数据预备n太阳能方阵的估算n蓄电池的估算n安装方式与支架设计n控制器的选择内部公开太阳能离网供电系统设计原那么太阳能离网供电系统设计原那么n在安装地的气候数据条件下，计算全年每月日照情况，选择一种方阵容量，使其满足在全年日照量最低的月份的日平均发电量，大于负载的日平均用电量有油机等后备电源系统可根据实践情况另选规范计算月份。n计算出来的结果扣除系统中各个环节的损耗，给出一个适宜的平安系数。n太阳能方阵容量=k x 负载平均功耗 x 24 /最小日平均峰值日照时数(PSH)n其中：k=损耗系数 x

9、平安系数内部公开系统设计的关键参数n负载类型电压，功率，电流，任务时间n太阳能电池模块类型，输出电流n规范计算月份的光辐射强度兰利(单位面积上太阳辐射的能量单位)，MJ/m2，日照峰值小时数， kWh/mn电池自主继续的天数n系统电压12V，24V，36V，48Vn日照点气候数据纬度，幅射，温度数据库n太阳电池模块方阵的冗余%平安系数内部公开系统设计的关键参数-规范情况下的测试数据无锡尚德无锡尚德STPXXX-24/AC系列系列内部公开系统设计-太阳能电池计算n计算出负载每天耗费的安时数Ahn计算最适宜的倾斜角度n选择一种型号的太阳能电池模块，找出其任务电流Ia,任务电压Van计算“顶峰日照时

10、间，PSH (规范计算月份)n确定太阳能模块的串联数, Ns=V/Van确定太阳能模块的并联数, Np= K x Ah/(PSH x Ia)n全部数量的模块=Ns x Np 包含冗余!内部公开系统设计-蓄电池计算n蓄电池供电时,每天负载耗费的安时数Ahn确定电池自主天数Ndayn确定可接受的最大放电深度n计算电池容量KxNday x Ah / 内部公开系统设计举例-塞内加尔太阳能站点 n太阳能+油机混合供电n负载情况：主要为BTS+微波，大约在15A-20A不等n系统电压48Vn最差月份3月中旬，非洲最差月份PSH(平均峰值日照时数)n 非洲 3.0 - 5.0n电池自主时间：16小时n纬度：

11、北纬15度 夏日最高温度：45度n太阳电池模块方阵的冗余平安系数1.1,损耗系数1.1系数K=1.1X1.1=1.21n 内部公开系统设计举例-塞内加尔太阳能站点n负载每天耗费的最大安时数L=20A*24h=480Ah n倾斜角度=15+5=20度，朝南n选择无锡尚德STP165-24/AC太阳能电池，其任务电压选择为24V，任务电流I满足ImpIIsc ，即4.74I5.04,我们取4.9A n由于我们采用的是太阳能+油机混合供电，只需求在大多数情况下，太阳能发电量满足要求，按该地域最差月份的上限值计算PSH=5小时 n太阳能电池模块的串联数, Ns=V/Va=48/24=2n太阳能模块的并

12、联数, Np= K x Ah/(PSH x Ia)=1.21 x480/(5 x 4.9)23.7 24最少24串n太阳能电池模块总数量N=Ns x Np=24 x2=48最少48块内部公开系统设计举例-塞内加尔太阳能站点n蓄电池供电时,每天负载耗费的安时数16x20=320Ahn有油机 Nday=1n可接受的最大放电深度 =50%n电池容量n 1.21x1x320/50%=774.4 800Ah，应该选择容量800Ah以上蓄电池n控制器n I= Np x Isc=24 x 5.04=120.96A，可以选择ZXDT02 S201控制器额定电流200A内部公开系统设计中需求留意的问题n不能以开

13、路电压Voc,短路电流Isc计算系统容量n在通讯电源中，太阳能电池通常不能任务在最正确任务电压，因此不满足输出最大功率的条件,不能以它标称功率、最正确任务电压、最正确任务电流计算系统容量n在选择控制器、电缆等应以开路电压Voc短路电流Isc计算n任务温度升高时，太阳能电池的任务电压范围减小，最大输出功率减小，输出电流有细微上升内部公开ZXDT02 S201控制器命名定义 n产品中文称号：太阳能供电系统产品中文称号：太阳能供电系统n产品英文称号：产品英文称号：Solar power supply systemn产品型号：产品型号：ZXDT02n产品规格：产品规格：W201 产品代码：产品代码：3

14、23.04n产品规格：产品规格： S201 产品代码：产品代码：323.04n产品型号的含义：产品型号的含义：nZX：公司称号代号。：公司称号代号。nD：动力产品。：动力产品。nT：太阳能供电系统。：太阳能供电系统。n第第5、6位：为太阳能产品设计序号，位：为太阳能产品设计序号，01代表杂类产品代表杂类产品；02代表代表48V类的产品。类的产品。n产品规格的含义：产品规格的含义：n第第1位：位：“W代表室外运用产品，代表室外运用产品，“S代表规范室内代表规范室内运用产品。运用产品。n第第2、3、4位：位：201表示太阳能控制器额定输出电流表示太阳能控制器额定输出电流为为200A。第。第2、3位

15、为位为20，第，第4位为位为1，表示，表示10的一次的一次方，代表方，代表20*10=200A。内部公开ZXDT02 S201控制器主要维护功能序号序号名称名称定义定义1太阳能电池反接保护太阳能电池正负极性接反，纠正后可继续使用；2光伏输入防反接光伏输入反接后不会损害控制器，纠正后可以继续使用；3夜间防反充当晚上或阴雨天气，太阳能电池没有输出时，控制器可以防止蓄电池给光伏组件充电，不会造成能量损失；4过压保护充电电压高于设定电压时，自动关断对蓄电池充电。此后当电压掉至开通电压时，重新对蓄电池进行充电；5欠压保护当蓄电池电压低于保护电压时，控制器自动关闭输出以保护蓄电池不受损坏；6温度补偿功能根

16、据当前蓄电池的温度，均浮充的电压设置点均有温度补偿；7风扇故障保护和告警功能风扇故障后，监控可以进行告警；同时，如果控制器温度过高，控制器会进行过温保护，不会损坏控制器；8控制器过温保护1当控制器功率控制单元的散热器温度超过90度时，控制器将关闭光伏输入，直到温度降低到70度才重新投入光伏进行充电；此过程由蓄电池给负载供电；内部公开ZXDT02 S201控制器主参数阐明控制器主参数阐明n输入特性n输出特性n蓄电池组特性n光伏路数光伏路数每路电流每路电流输入电压范围输入电压范围最多8路最大25A36Vdc 86Vdc输出路数输出路数每路电流每路电流输出电压范围输出电压范围一般负载4路，重要负载2

17、路最大25A43.2V57.6V 蓄电池路数蓄电池路数电池组容量电池组容量电压范围电压范围1组；（多于1组需要在电池柜并联）最大3000AH43.2V57.6V 内部公开ZXDT02 S201控制器环境监控接口阐明序号序号接口说明接口说明路数路数备注备注1门禁12门磁13水淹14烟雾15环境湿度16环境温度17电池温度18输出干节点8可以通过菜单进行随意配置9输入干节点4显示干节点的通断状态10RS232和RS485接口各2路提供两路串行通讯口，其中每一路都兼容RS232和RS485接口内部公开ZXDT02 S201控制器配电原理控制器配电原理内部公开ZXDT02 S201控制器前维护表示图公

18、共正排电池和备用电源接口6路负载输出8路光伏输入防雷模块风扇插箱通讯和环境量接口内部公开ZXDT02 S201控制器单板引见序号序号名称名称代码代码主要功能主要功能1光伏输入输出接口板 PVIO从转接板接入配电信号，完成模拟和数字采样处理，同时提供液晶板的接口，最后与核心控制板叠栈式连接；2光伏信号转接板 PVSCB所有的配电信号经过此板进行汇接，转接到PVIO板；包括：模拟、数字、风扇、监控取电等信号；3光伏模拟控制板 PVSCTL如果主控制单元失效，通过此板可以完成光伏的简单投切功能；4光伏输入控制板 PVINC完成光伏输入开关和夜间防反充功能，每块单板控制2路光伏；5光伏液晶显示板 PV

19、LDB液晶和按键接口单板6主控制板 CORE核心控制板，主要包括：单片机、存储器、通讯单元等7IP扩展板 IPIP通讯处理单元，完成串口通讯和IP网络通讯的转换；内部公开ZXDT02 S201控制器单板表示图PVLDBPVIOCOREPVSCTL内部公开ZXDT02 S201控制器单板表示图PVSCBPVINC内部公开ZXDT02 S201控制器主控制引见n智能投切方式nPWM控制方式内部公开智能投切方式阐明：智能投切具有均充和浮充方式；用户可以设置均浮充电压的上限值，阐明：智能投切具有均充和浮充方式；用户可以设置均浮充电压的上限值，均浮充的电压范围在小于上限设定值的均浮充的电压范围在小于上限

20、设定值的1V范围内，例如均充电压为范围内，例如均充电压为57V，那么均充的调理范围为那么均充的调理范围为57V56V，光伏的投切有一定的时间间隔；，光伏的投切有一定的时间间隔；浮充的控制方式一样。浮充的控制方式一样。 内部公开PWM控制方式 阐明：阐明：PWM控制方式具有均充和浮充方式；用户可以设置均浮充电压值，控制方式具有均充和浮充方式；用户可以设置均浮充电压值，控制器经过粗调光伏输入的路数，控制器经过粗调光伏输入的路数，PWM方式细调第一路的光伏输入，尽量方式细调第一路的光伏输入，尽量使蓄电池电压维持在均浮充的电压设定值。使蓄电池电压维持在均浮充的电压设定值。内部公开均浮充转换的条件n进入

21、均充的条件进入均充的条件n1、电压值低于均充启动电压；、电压值低于均充启动电压；n2、电池组容量低于均充启动阀值；、电池组容量低于均充启动阀值；n3、定期均充时间到；、定期均充时间到；n4、手动设置均充；、手动设置均充；n均充转浮充的条件均充转浮充的条件n1、均充末期电流维持一定时间；、均充末期电流维持一定时间；n2、手动设置为浮充；、手动设置为浮充；n3、电池过温或过压告警，转为浮充形状；、电池过温或过压告警，转为浮充形状；内部公开ZXDTO2 S201的操作界面的操作界面NoImage内部公开ZXDTO2 S201菜单目录菜单目录NoImage内部公开参数设置参数设置nS/N Parame

22、ter Classification Default ValueUpper LimitLower Limit Set Valuen1Float Vol. Basic parameter 54 V58 V42 V按照电池的要求设置n2 Equal Vol. Basic parameter 57 V58 V42 V按照电池n3 Bat. Cap. Basic parameter 1000Ah9999Ah 0Ah按照实践蓄电池容量n4 Bat.Cur.Coef. Basic parameter 0.15 C 0.40 C 0.01 C采用默许设置n5 Equal Func. Basic parame

23、ter Enable Disable Enable采用默许设置n6 Equal Period Basic parameter 180 days365 days0 day采用默许设置n7 1-ShutVol.Basic parameter 47 V51 V38 V建议设置值为47至48Vn8 2-ShutVol.Basic parameter 46 V51 V38 V假设负载电流小于3A，建议该值设置大于46Vn9 RS232 Bauds Basic parameter 960096001200采用默许设置n10 RS485 Bauds Basic parameter 960096001200采

24、用默许设置内部公开参数设置参数设置n11 Device Add. Basic parameter 1 2541 采用默许设置n12 Set Password Basic parameter 000099990000 采用默许设置n13 Set Relays Out Basic parameter -假设现场需求经过输出干接点获得告警，需求根据实践需求设置n14 Language Basic parameter English English Chinese采用默许设置n15 Buzz. Switch Basic parameter onoffon采用默许设置n16 In-PV.Branchs Basic parameter 881实践接入几路光伏那么设置为几n17 Load1 Branchs Basic parameter 460采用默许设置n18 Load2 Branchs Basic