太阳能光伏发电及应用实验一

苏州市职业大学实验报告院系电子信息工程系班级10电子（5）班姓名李达张红艳学号107306510107306525实验名称太阳能电池直接负载试验实验日期2012.10.10实验目的：二、实验设备：序号名称备注1太阳能教学平台2太阳能电池板3万用表自备三、实验原理：太阳能电池板对于不同的负载呈现出不同的外特性。蓄电池是独立型太阳能发电系统、防灾型系统和联系型系统不可缺少的储能部件。其主要功能是当日照量减少或夜间不发电时补充负荷要求的功率。此外，防灾型系统在交流停电时将独立发挥作用。一般系统中当太阳能发电功率急剧下降时，蓄电池起到缓冲作用，保证电压的稳定。太阳能发电系统对蓄电池的选择是从电气性能、价格、尺寸、重量、使用寿命、维护方便、安全可靠、充放电性能等诸多方面加以综合评估。目前应用最为广范的还是铅蓄电池。铅蓄电池的品种和特征见表1。防灾型系统和大厦建筑多用密封型铅蓄电池，因为它的寿命较长，其中金属外壳铅蓄电池其寿命可达10~14年。各种铅蓄电池的期望寿命特性曲线见图1。表1铅蓄电池的品种和特征种类

形式

寿命（在25℃条件下浮充电）

容量范围（Ah）

补充液体

用途

应用系统举例

寿命（在25℃条件反复充电）(h)密封型金属外壳型其他

密封型铅蓄电池同上（小型）太阳能发电专用汽车用铅蓄电池

MSE型7~9年长寿12~15年命型标准3~5年型长寿5~6年命型标准————4~5年

50~30015~3000.7~14450~13050~30021~760

无须任何维护需要需要

联系型独立型独立电源用联系型独立型

大厦住宅等建筑物防灾型交通指示灯同上（小型设备）大型通讯设备公园灯路灯

放电深度为50%时为1000放电深度为50%时为500~700放电深度为50%时为1000放电深度为50%时为300图12蓄电池的储能作用对保护连续供电是十分重要的。在一年内，光伏方阵发电量在各个月份2有很大差别，方阵的发电量不能满足用电需要的月份，要靠蓄电池的电能给以补给；在超过用电需要月份，靠蓄电池将多余的电能存储起来，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量也必须从蓄电池取得。所以在这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因数之一。因此，蓄电池的容量计算公式为：Bc=KQLNLTO/CC(Ah)式中：K为安全系数，取1.1~1.4；QL为负载日平均耗电量，即等于工作电流乘以日工作小时数；NL为最长连续阴雨天数；TO为温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；CC为蓄电池放电深度，一般铅蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85。太阳能电池阵列设计太阳能组件串联数Ns将太阳能电池组件按一定数目串联起来，就可以获得所需要的工作电压。另外，太阳能电池方阵对蓄电池充电时，太阳能电池组件的串联数必须适当。如果串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压,方阵就不能对蓄电池充电。当串联组件的输出电压远高于浮充电压时，充电电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时，才能达到最佳的充电状态。计算方法如下：Ns=UR/UDC=(Uf+UD+Uc)/UDC式中：UR为太阳能电池方阵输出最小电压；UDC为太阳能电池组件的最佳工作电压；Uf为蓄电池浮充电压；UD为二极管压降，一般取0.7V；Uc为其他因数引起的压降。蓄电池的浮充电压和所选的蓄电池参数有关，应等于在最低温度下所选蓄电池单体的最大工作电压乘以串联的电池数。太阳能电池组件并联数量Np在确定这个问题之前，先确定其相关的计算方法。1.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(日照射量见表2)：H=Ht×2.778/10000（h）式中：2.778/10000为将日辐射量换算为标准光强（1000W/m）下的平均日辐射时数的系数。22.太阳能电池组件日发电量Qp:

Qp=I

OCHKOPCZ(Ah)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(日照射量见表)；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(一般取Nw=30天)。主要考虑要在此时间内将亏损的蓄电池电量补充起来，需要补充的蓄电池电池容量为：Bcb=KQLNL(Ah)QL=P/VL×N太阳能电池组件并联数Np计算方法：Np=(Bcb+NwQL)/(QPNW)表达式意为：并联所用太阳能电池组件数是在连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电量，不仅供负载耗电使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。太阳能电池方阵的功率计算：根据太阳能电池组件的串联数，即可以得出所需要太阳能电池方阵的功率P=PoNSNP(W)式中：Po为太阳能电池组件的额定功率。实际应用中，光伏电池常常是与蓄电池混合供电的。这个混和供电系统可等效为一个光伏电池带负载、带偏压的电路，其等效电路和负载特性曲线如图2～4所示：Isc

ID

Eb

ILRL图2光伏电池有负载、有偏压时的等效电路I

EL

UL

Usc

U

I

Eb=UOC

UILISC

RL

RL图3光伏电池有负载、有偏压的伏安特性电伏安特性四、实验步骤：

图4光伏电池有负载、有偏压的蓄电池充满1．将两头是7芯的航空插头连接线将太阳能电池板与实验台相连（太阳能板的航空插座与实验台右侧的航空插座），2.打开电源总开关，按照图1.7连接太阳能电池板发电功率测试电路。33将太阳能电池板正对着光源，将光源的的开关打到“开”，调节“光源控制”的电位器即可改变光源的亮度，改变光源的亮度,从小到大调节负载电阻R，同时记录电压值V、电流值I、计算发电功率P=VI。图1.7连接太阳能电池板发电功率测试电路。4．按下表改变可调负载的值，观察并记录每一种负载下的电压和电流值，计算太阳能电池板输出功率，分析负载对太阳能电池板的影响。编号负载/Ω电压/V电流/mA功率/mW1开路（∞）19.260.0190.37250019.10.0490.94340018.980.0701.33430018.470.1542.84520017.820.1993.56610011.260.2632.967500.2890.3730.115.依据太阳能电池板的充电电压，计算充满设备蓄电池电量的时间。6.依据太阳能电池板的功率，按照逆变效率70%和设备负载如果连续工作一昼夜的话。计算需要多大