太阳能发电和风力发电系统

1、太阳能发电和风力发电系统实验报告姓名: 学号: 班级:一、实验目的1、了解太阳能发电和风力发电基本原理。2、熟悉太阳能发电和风力发电系统基本组成。3、掌握太阳能发电和风力发电的基本方法，和步骤。二、风光互补系统的组成及基本原理2.系统组成2.1发电部分发电部分主要包括由220V市电、太阳能电池板和风力发电机三部分发电源组成。由于 风力发电部分如今已经有了一定的基础，本研究课题主要对太阳能电池板发电部分行研究。 由于白天光照强时风弱，夜间或阴天光弱时风强，时间上的互补性使得风光互补发电系统在 资源分布上具有很好的匹配性，为风光互补电源系统的建立提供了能源保障。如果风能和光 能不能提供所需供电时，

2、在启用220V市电。太阳能电池板产生直流电，可选用多晶硅太阳 电池组件，要求用高透光率低铁钢化玻璃，外加阳极化优质铝合金边框，具有效率高、寿命 长、安装方便、抗风、抗冰雹能力等特性；风力发电机产生交流电，在选型时要求风力发电 机是低速型风机，具有发电效率高、结构简单、质量稳定、维护量低、在恶劣的天气情况下 自动偏航保护等特性。市电、太阳能电池板和风力发电机三者的有机结合，既达到了节能的 目的，也为电路的稳定运行提供了保障。 本次课题，我们根据本地的实际情况，依托于风 力发电的基础，我们就主要针对太阳能发电部分加以分析a.太阳能发电原理及等效电路太阳能发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将

3、太阳光能直接转化为电能。 不论是独立使用还是并网发电，太阳能发电系统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆 变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为 精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。其中，主要依靠光伏电池进行光电的转化。光伏电 池以半导体P-N结上接受太阳光照产生伏特效应为基础，直接将光能转换为电能的能量转换 介质，它的工作原理是利用半导体的特性，当太阳光照射到半导体表面，半导体内部N区和P区中原子的价电子受到太阳光子的冲击，通过光辐射获取到超过禁带宽度Eg的能量， 脱离共价键的束缚从价带激发到导带，由此在半导体内部产生出很多处于非平衡状态的电子

4、空穴对。这些被激发的电子和空穴自由碰撞或在半导体中复合恢复到平衡状态。其中复合过 程对外没有导电作用，属于光伏电池能量自动损耗部分。如果有更多的光激发载流子中的少 数载流子能够运动到P-N结区，通过P-N结势垒电场方向相反的光生电场。如果接通外电路， 就有电能输出。但由于这种太阳能电池太小，所以，要将许多这样的光伏电池通过串并联的 方式组合在一起，构成PV组件，提高输出功率。 光伏电池的理想等效电路模型和实际电 路模型如图2-2所示(a)理想模型(b)实际模型图2-2毛敏电路模型其中Is为光生电流，它的值与光伏电池的面积和入射光的辐射度成正比光伏电池的光生 电流值平均为1630mA，一般温度升

5、高，电流也有所升高，比值约为78uA/1。Is为暗电流， 即无光情况下，光伏电池在外电压作用下的P-N结所流过的单向电流，反应一定温度下光 伏电池P-N结自身所能产生的总的扩散电流情况。I为光伏电池的输入负载电流。光伏电池 的输出电压是指把光伏电池放在阳光下输出两端开路时的电压，它的值跟辐射度的对数成正 比，与温度成反比。温度每升高一摄氏度，电压下降23V。Rs为串联电阻，Rsh为旁路电 阻，两者为光伏电池的固有电阻，即内阻。理想状态下，串联的很小，并联时Rsh较大， 所以，可以忽略不计b.太阳能电池板的相关参数1.光电转换效率n%评估太阳电池好坏的重要因素。目前：实验室n 2 24%，产业化

6、：n 2 15%；(本课题采用前者)2.单体电池电压V： 0.4V0.6V由材料物理特性决定。.3.填充因子FF%评估太阳电池负载能力的重要因 素。FF=(ImXVm)/(IscX Voc)；其中：Isc一短路电流，Voc开路电压，Im一最佳工作电流，Vm一最佳工作电压；4.标准光 强与环境温度地面AM1.5光强，1000W/m2，t = 25C； 5.温度对电池性质的影响例如：在标准状况下,AM1.5光强，t=25C某电池板输出功率测得为100Wp,如果电池温度升 高至45C时，则电池板输出功率就不到100Wp。C.光伏电池的伏安特性太阳能电池板由多个单光伏电池串并联而成，为了更高的理解太阳

7、能电池板发电系统，我们首先对光伏电池的伏安特性进行分析。在实际情况下，加入旁路电阻和串并联电阻，光伏电池向外提供的电流可以用公式（2.1）所表示：其中，n是二级管理想因子，Vth=KT/q为温度电势。它的伏安特性曲线如图2-3所示当太阳能电池板短路时，即负载V=0时，电流为短路电流Isc，当电路开路时，1=0，电压为 开路电压Voc.当太阳能电池两端的电压从0上升时，在光伏恒定的条件下，太阳能电池板的 输出电流几乎不变，输出功率不断增加。当电池电压增到一定值时，输出电流又开始变小， 输出功率达到一个最大值，即最大功率点，之后随着电池电压的升高，输出电流和功率都不 断变小，最后输出电流减为0.，

8、输出电压达到最大值开路电压。太阳能电池的伏安特性还 与温度有关，随着温度的上升，开路电压减小，在最大功率点的典型温度系数为0.4%/C。三、实验内容1、参观相关实验设备听老师讲解相关实验设备的参数、特性、及注意事项。2、检查相关实验设备并调整相关参数。3、检查示波器及相关测量原件是否位置正确。4、测量有遮挡时和没有遮挡时组件开路电压和短路电流。4、记录数据。四、实验器材1、太阳能控制系统2、风源控制系统3、室外光伏电池配电柜4、控制系统五、心得体会通过此次实验我了解了风光互补发电系统的组成和基本原理。同时我认为风能和太阳能作 为一种可再生、无污染、零排放的新型能源，已经逐渐成为未来世界利用的主要能源。通过 对一些相关数据的计算，可以看出，风光互补发电系统作为一种新能源的利用系统，完全可