太阳能相关原理.doc

太阳能相关原理：一、太阳能光伏电源系统太阳能光伏电源系统是一种典型的独立光伏发电系统，是以太阳电池作为主供电源，由太阳能电池方阵、接线箱、控制器、逆变器、输出配电柜、蓄电池组和支架等组成的可完全独立运行的交流电源系统，太阳能光伏电源系统为固定安装，供电可用率99.9%以上。太阳能光伏电源系统的设计计算主要依据现场实际情况，为满足符合能量的需求,在系统设置地点的日照条件和环境温度等情况下，优选出合适的太阳能电池方阵和蓄电池容量，并使系统中所有设备相互匹配，保证系统的合理性和适用性。一个完善的太阳能光伏电源系统需要考虑多种因素进行设计，如电气性能设计、热力设计、机械结构设计等，对地面应用的独立电源系统来说，最主要的是根据使用要求，决定太阳能电池方阵和蓄电池规模，以满足正常工作的需求。太阳能光伏电源系统总体设计原则是在保证满足负载用电量需要的前提下，确定最少的太阳能电池组件和蓄电池容量。通过技术经济分析，合理确定太阳能电池组件数量和蓄电池容量、包括安全性、等诸多方面的要求。二、太阳能接线盒的原理太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能接线盒的工作原理。一、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光热电转换方式，另一种是光电直接转换方式。1、光热电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程；后一个过程是热电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵510倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资2025亿美元，平均1kW的投资为20002500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。2、光电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟三、太阳能接线盒-光伏连接器（优势）随着能源危机与环境污染的日趋严重，开发可再生清洁能源成为国际范围内的重大战略问题之一。太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，被公认为是一种极好的替代能源，因此，开发利用太阳能成为世界各国可持续发展能源的战略决策。其中太阳能发电是大规模经济地利用太阳能的重要手段，特别是近年来太阳能发电得到了快速发展，同时也带动了各国对大阳能电池组件及相关器件的研究、设计和制造的大力投入。太阳能电池是太阳能发电系统中的核心元件之一，而一个太阳能电池只能产生大约0.50.6伏的电压，远低于实际使用所需电压。为了满足实际应用的需要，需要把多个太阳能电池板通过光伏连接器组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。光伏连接器作为其中的组件之一，同样受使用环境，使用安全、使用寿命等因素影响，因此要求连接器具有高可靠性。2.光伏连接器可靠性要求光伏连接器作为太阳能电池组件的构成部分，其应该能够在恶劣、反差变化大的环境气候条件下使用。虽然世界上不同地区的环境气候各不相同，且同一地区的环境气候反差变化也很大，但是环境气候对于材料及其制品的影响，归纳起来有四大因素：首先是太阳辐射，特别是紫外线对于塑料、橡胶等高分子材料的影响；其次是温度，其中高低温交变对材料和产品更是严酷的考验；此外是湿度如雨、雪、凝露等以及其他污染物如酸雨、臭氧等对材料的影响。再者是要求连接器有高电气安全防护性能，而且使用寿命须在25年以上；所以光伏连接器的性能要求有：1）结构安全、牢靠，使用方便；2）耐环境气候指标高；3）高密封性要求；4）高电气安全性能；5）高可靠性；四、太阳能电池片1、什么是太阳能电池片：太阳能电池片是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。2、太阳能电池片的种类和比较：目前常见的太阳能电池片主要有单晶、多晶、非晶三种材料的。其中，单晶最好，效率高，价格也高；多晶效率低2%，价格差不多，这两种的寿命长达25年以上；非晶效率低，寿命短，但是价格便宜。从性价比来看，还是单晶最高。3、太阳能电池片的标准测试条件：太阳能电池片的功率是在标准条件：温度25度，AM1.5, 1000W/M2下测试出来的。一般用WP表示，也可以用W表示。在这个标准下测试出来的功率称为标称功率。4、太阳能电池片是如何工作的？太阳能电池片在一定强度的光照下可以产生电流，接上电器就可以用了。前提是单位时间产生的电流要大于电器的消耗。实际应用中，这种直接使用的情况比较少。一般都是整套系统来使用的。5、什么是太阳能发电系统？太阳能发电系统是有太阳能板、控制器、蓄电池、逆变器等组成的一个完整发电供电系统。因为太阳能板发出来的电都是直流电，加上太阳能板只能白天晴天才能发电，所以需要蓄电池来存储电力。为了保护蓄电池和用电器，需要控制器来监控充放电状态。如果用电器是直流的，就可以直接带动。但一般电器都是交流的，所以需要逆变器把蓄电池里的直流电转换成交流，这样才能真正带动电器。6、太阳能发电系统的效率？太阳能发电系统发电效率的影响因素众多：系统各部件的效率、天气情况、系统的朝向、系统的安装倾角等等。其中任意一点不同，发电量就有极大差别。7、系统的发电量？系统发电量的多少除了与效率有关之外，另外关键一点就是当地的日照情况。日照时间越长，发电就越多。发电量也和日照强度有关，是一个曲线过程，早晚少，中午多；夏秋多，冬春少。8、日照时间和有效日照时间：有人问我们这里太阳是早7点到晚6点，怎么发电才那么点呢？这里就是日照时间和有效日照时间的问题了，早晚的日照强度不够，发电很少，基本可以忽略了。另外，系统设计是根据年度资料来的，不可能细化到每天。一般资料上的有效时间都是年平均（每天）的有效日照时间，其中阴雨天都包括在内了。9、系统朝向和安装倾角： 系统安装一般超向正南时，发电量最多。倾角是方阵平面与水平地面的夹角，一般是取当地纬度+10度.10、太阳能系统的最佳发电效率：根据国内外的资料，太阳能系统的发电效率基本在70%左右。也就是说1000W的系统在光照良好，安装设计合理及配件质量可靠情况下，单位时间可以发电700W。11、太阳能系统的实际发电量：太阳能系统的实际发电量与众多因素有关，一般不单独考虑每天的发电量，而是取年度平均值。12、太阳能发电系统的规模：太阳能发电系统规模可大可小，大到几百万瓦的发电站，小到几瓦的照明系统，都可以组合。13、太阳能发电的应用范围： 太阳能家用发电系统、照明系统，太阳能路灯、太阳能信号灯、太阳能交通指示牌、太阳能电动车、太阳能水泵等等14、太阳能发电实用区域及人群：太阳能最实用的是缺电、少电地区，如山区、林区等家庭用电，另外就是野外工作者，如养蜂、打猎、看山、种果园、菜地等，这些地方不