光伏发电系统基本原理.ppt

光伏发电系统基本概述 2010年10月21日 太阳能光伏系统的原理 太阳能光伏发电的基本原理 将太阳能电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求情况下直接给负载供电 如果日照不足或者夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电 对于含交流负载的光伏系统而言 还需要增加逆变器将直流电变成交流电 常见的光伏系统 独立型 并网型 常见的光伏系统 混合型 常见的光伏系统 光伏系统的部件 1 太阳能电池组2 充 放电控制器 常用于独立型 3 逆变器 测试仪表以及计算机监控等电力电子设备4 蓄电池或其他储能和辅助发电装置 常用于独立型 5 其他一些部件 集线箱 线缆 太阳能电池原理 太阳光线照射到太阳能电池的表面时 一部分被太阳能电池上表面反射掉 另一部分被太阳能电池吸收 吸收的太阳光子使得半导体中原子的价电子受到激发 在P N结两侧产生了正 负电荷的积累 因此产生了光生电势 在两极之间用导线连接负载 就能产生直流电 太阳能电池分类 a 硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池 微晶硅太阳能电池 HIT电池 日本三洋电机公司生产 双面太阳能电池b 化合物太阳能电池 单晶化合物太阳能电池 多晶化合物太阳能电池 硅系列薄膜太阳能电池c 薄膜太阳能电池 化合物薄膜太阳能电池 太阳能电池分类 单晶硅SingleCrystaline Si 单晶硅太阳能电池 采用单晶硅片制造的太阳能电池 此种技术最为成熟 性能稳定 转换效率也比较高 缺点是生产成本比较高 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 多晶硅电池是由高纯硅通过熔化后浇注成正方形的硅锭 然后使用切割机切成薄片再加工成电池的 此种电池的转换效率要比单晶硅电池低 但其制造成本高比较低 因此近年来发展很快也比较快 多晶硅Polycrystaline Si 多晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池的厚度不足晶体硅太阳能电池厚度的百分之一 因此节省了硅材料 大大的降低了制造成本 而且在弱光下的发电能力也要高于晶体硅 缺点是转换效率低 稳定性也不是很理想 但由于其成本低便于大规模生产 易于实现与建筑一体化 有着巨大的市场潜力 非晶硅Amorphous Si 非晶硅太阳能电池 微晶硅太阳能电池 可以在接近室温状态制备 光致衰退效应不明显 转换效率比较低 在实际使用中主要是以非晶硅太阳能电池为顶层 微晶硅太阳能电池为底层的叠层太阳能电池 微晶硅 c Si 微晶硅太阳能电池 双面太阳能电池 采用单晶硅衬底制作双面玻璃封装 正面转换效率高于背面 双面太阳能电池 双面太阳能电池 化合物太阳能电池 主要是以化合物半导体材料制成的太阳能电池 单晶化合物电池主要是砷化镓太阳电池 其转化效率很高 由于其中含有有毒元素砷所以主要应用于空间 多晶化合物电池主要有碲化镉太阳电池 铜铟镓硒太阳电池 但由于镉元素对环境有污染所以应用受到限制 铜铟镓硒电池是薄膜型太阳能电池中转换效率最高的 因此未来市场广阔 化合物太阳能电池 薄膜太阳能电池 薄膜太阳能模块是由玻璃基板 金属层 透明导电层 电器功能盒 胶合材料 半导体层 等所构成的 由于其生产成本比较低 制作工艺成熟 正得到大规模应用 薄膜太阳能电池 充 放电控制器 能够智能调节太阳能发电板的工作电压 使太阳能板始终工作在V A特性曲线的最大功率点 普通的太阳能控制器对太阳能板发电功率的利用提高了10 30 能够起到防止蓄电池过渡充电 过渡放电 防止夜间蓄电池像太阳能板反向放电作用 同时还能起到过载以及短路保护作用 其主要应用于独立型光伏系统 充 放电控制器 逆变器 又称为电源调整器 根据在光伏系统中的作用可以分为独立型和并网型两种 根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器 工作原理 通过变压回路调节电压到逆变器输出控制所需要的电压 再通过桥式电路将直流电压等价的转换成常用频率的交流电压 逆变器 DC BOX 光伏电缆 其他部件 光伏系统的应用 光伏系统刚开始主要是分为空间型和地面型两大类 但随着系统的应用领域拓展逐渐形成五类 独立非用户型系统 离网型 离网用户型系统 分布式并网型系统 集中式并网系统和混合型系统 独立非用户型系统 主要指的是完全依靠太阳能电池供电的光伏系统 系统中太阳电池方阵是唯一的能量来源 太阳能飞机 光伏系统的应用 光伏水泵 通信电源 独立非用户型 离网用户系统 离网用户型系统 是由太阳电池板 蓄电池 控制器 以及逆变器组成 结构比较简单技术比较成熟已经在我过西部偏远地区普遍应用 离网用户型 分布式并网系统 将户用光伏系统与电网相连 在有日光时 光伏方阵发出的电力出供给家用电器使用外 如有多余可以输入电网 在晚上或阴雨天 光伏方阵发出的电力不足时 则由电网向家庭电器供应一部分或者全部电力 分布式并网系统 分布式并网型 集中式并网系统 这种系统主要应用于具有相当规模的发电站 所发出来的电全部输入电网 由于是集中的经营管理 可以采用先进的技术 统一调度 所以相对成本低 所以近年来得到大力发展 集中式并网系统 集中式并网型 混合系统 将一种或几种发电方式同时引入光伏系统中 这种光伏系统与其他发电方式一起联合向负载供电 光伏 柴油机混合发电系统 混合型 光伏与建筑一体化 主要是指将太阳能发电产品集成到建筑物上 其优点很多 节省土地 能够做到分散就地供电 同时还能够调节电网的负荷 光伏与建筑一体化 其他应用型 光伏系统的设计 光伏系统的设计主要根据负载的要求和使用地点的气象及地理条件 太阳光照量 最长连雨天等 进行专门的设计 这些都要专业的单位进行设计 济宁光伏工地范例 工程规划40兆瓦 一期并网17 5兆瓦 确定了工程容量后就要规划电池方阵 首先确定全年中最大的发电量所对应的太阳电池方阵最佳倾角 以能满足以后使用需求 济宁太阳电池方阵倾角为23 5度 根据总容量划分区域 济宁光伏电站一期规划6个区域 总计17 5兆瓦 设计选择逆变器容量为250KW和500KW两种型号 四种规格容量变压器500KVA 1000KVA 1600KVA 2000KVA 然后根据光伏板的规格组合光伏板连接阵列 100W3T15串2併至集線箱共 有7個JB搭配250KW逆變器 模组类型 100W3T15串2併至集線箱共 有14個JB搭配500KW逆變器 模组类型 100W2T8串3併至集線箱共 有16個JB搭配500KW逆變器 模组类型 135W3T11串2併至集線箱共 有14個JB搭配500KW逆變器 模组类型 100W3T15串2併 135W3T11串2併 50 5 15 757V 78 4 11 862 4V 模组连接方式 100W2T8串3併 101 8 808V 模组连接方式 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A2變電站JB數 共84個JB A3變電站JB數 共84個JB A4變電站JB數 共84個JB A5變電站JB數 共74個JB A6變電站JB數 共96個JB A1變電站JB數 共84個JB 模块安装平面配置图 区域规划 模块安装平面配置图 区域整合 系统图 模块安装平面配置图 高压系统 逆变器逆变输出的交流电通过变压器升压为10KV高压 集中送到主控楼高压柜 高压系统图 安装施工 首先是光伏板支架的确认 是否安装合格 在横梁没有安装前开挖电缆沟 电缆沟设计时要结合规划以及当地的气象条件 要求直埋电缆埋设深度在冻土层以下 并且电缆沟内覆有警示带 济宁冻土层为 450cm 350cm 电缆沟 横梁的验收 横梁要求一定要水平才能保证光伏板可靠安装 模板安装要求 光伏板安装 模板安装 光伏板电缆连接 更换M