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光伏发电系统应用 光伏发电原理光伏发电系统组成光伏发电系统分类 光伏发电原理 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术 这种技术的关键元件是太阳能电池 太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件 再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置 光伏发电原理 光伏发电系统组成 光伏发电系统 光伏发电系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成可供使用电能的系统 太阳能组件 18 15 7 单晶硅组件 单晶硅组件是用高转换效率的单晶硅电池片按照不同的串 并阵列方式构成的组件体 最后用框架和材料进行封装 特点 颜色多为黑色或深色 转换效率高 在实验室实现的转换效率为24 7 普通商品化的转换效率为15 20 年衰减低 价格相对较高 多晶硅组件 多晶硅组件是用高转换效率的多晶硅电池片按照不同的串 并阵列方式构成的组件体 最后用框架和材料进行封装 特点 颜色一般为蓝色或深蓝色 转换效率较高 在实验室实现的转换效率为20 普通商品化的转换效率为13 16 年衰减低 价格相对低 非晶硅组件 薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池 其用硅量极少 更容易降低成本 同时它既是一种高效能源产品 又是一种新型建筑材料 更容易与建筑完美结合 常见三种 硅基薄膜太阳能电池 铜铟镓硒薄膜太阳能电池 CIGS 碲化镉薄膜太阳能电池 CdTe 特点 成本低 弱光性好 柔性好 适合与建筑结合的光伏发电组件 但稳定性差 效率低 同功率铺设面积大 汇流箱 在太阳能光伏发电系统中 将一定数量 规格相同的光伏电池串联起来 组成一个个光伏串列 然后再将若干个光伏串列并联接入光伏汇流防雷箱 可减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线 方便维护及施工 有汇流箱 防雷 监控采集数据 报警 交直流配电柜 在大功率系统中 汇流箱进行初级汇流后 需经直流配电柜进行二次汇流在接到逆变器 功率类似汇流箱 可具有防反接保护 而逆变器输出根据情况需要添加交流配电柜 其两者主要起配电左右 方便维护施工 逆变器 逆变器又称电源调整器 是光伏系统的心脏 根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和并网用二种 根据波形调制方式又可分为方波逆变器 阶梯波逆变器 正弦波逆变器和组合式三相逆变器 对于用于并网系统的逆变器 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 太阳能蓄电池 太阳能蓄电池是 蓄电池 在太阳能光伏发电中的应用 目前采用的有铅酸免维护蓄电池 普通铅酸蓄电池 胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种 国内目前被广泛使用的太阳能蓄电池主要是 铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池 这两类蓄电池 因为其固有的 免 维护特性及对环境较少污染的特点 很适合用于性能可靠的太阳能电源系统 特别是无人值守的工作站 光伏监控 等方式上传到网络服务器或本地电脑 使用户可以在互联网或本地电脑上查看相关数据 方便电站管理人员和用户对光伏电站的运行数据查看和管理 光伏监控就是将光伏电站的逆变器 汇流箱 辐照仪 气象仪 电表等设备通过数据线连接起来 用光伏电站数据采集器进行这些设备的数据采集 并通过GPRS 以太网 WIFI 其他 光伏发电系统中去除上述所讲主要设备器件等 有时还需用到控制器 升压变压器 消防器件 安保监控等 光伏发电系统分类 离网发电系统 离网光伏发电系统是在没有并网或并网电力不稳定的地区 离网光伏系统通常由太阳能组件 控制器 逆变器 蓄电池组和支架系统组成 他们产生直流电源可直接通过白天或储存在蓄电池组中 用于在夜间或在多云或下雨的日子提供电力 蓄电池存储直流电可直接供直流负载使用或经过逆变供交流负载使用 光伏发电系统分类 交直流负载并存 直流基站负载 离网发电系统 应用范围 无电地区 有用电需求 多种负载并存 应用范围 偏远无电地区 通讯基站 信息指示牌等 水泵系统 路灯照明 应用范围 缺水地区灌溉 城市景观 抽水作业等 应用范围 道路照明 草坪灯 灭虫装置等 离网发电系统 离网发电系统 家庭离网小型发电系统 光伏发电系统分类 并网发电系统 是利用太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网 光伏并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站 主要特点是将所发电能直接输送到电网 由电网统一调配向用户供电 也有分散式小型并网发电系统 特别是分布式 光伏建筑一体化发电系统 是并网发电的主流 并网发电系统 小型并网系统 应用范围 主要针对电网稳定地区 其中屋顶 棚顶等有闲置面 有一定耗电量的用户 如家庭 小企业等 自发自用余量上网 并网发电系统 分布式 光建一体化系统 应用范围 针对用电量大的企业工厂 在其屋面 幕墙玻璃等位置安装组件 采用自发自用余量上网的形式 具有美观 稳定 环保的特点 并网发电系统 大型地面电站 应用范围 主要在西北隔壁沙漠 荒山 城市不可直接利用土地等安装发电 规模较大 一般可达几十兆瓦 采用集中高压并网 发电量高收益明显 并网发电系统 大型电站一般包括组件 汇流箱 配电柜 逆变器 升压变压器 通讯柜 高低压开关柜 消防系统 监控安保系统等 包涵内容较多 施工周期长 验收要求严格 地面电站系统简图 并网发电系统 小型并网发电系统 并网发电系统 并网带蓄电池发电系统 混合发电系统 是利用风能 太阳能 地热能等新能源资源的互补性 结合传统能源柴油发电 火电等的综合性发电系统 并带有蓄电池 飞轮等能源存储装置 可独立运行发电 也可并网发电 具有较高性价比的一种新型能源发电系统 适用范围广 由于初期投入大 控制比较复杂 需要更高的技术支持 导致目前市场应用较少 随着科技的发展 以后具有很好的应用前景 光伏发电系统分类 混合发电系统 大型混合电站 应用范围 由大型发电集团 企业投建 供给一座城市或地区用电 集合火 风 光 柴 储及变送电与一体 涉及范围广 建设难度大 混合发电系统 海岛混合发电系统 应用范围 在海岛利用太阳能 风能 波浪能等的可再生独立能源发电的电站 采用多种能源方式 独立运行发电 需具有较强的能量调节手段 混合发电系统 独立混合发电系统 光伏发电系统设计 软件设计包括 负载的功率和用电量的统计和计算 太阳能电池方阵面辐射量的计算 太阳能电池组件 蓄电池用量的计算和二者之间相互匹配的优化设计 太阳能电池方阵安装倾角的确定 系统运行情况的预测以及系统经济效益的分析等 硬件设计包括 负载类型的确定和限制 太阳能电池组件和蓄电池的选型 太阳能电池方阵支架的设计 逆变器的选型和设计 以及控制 测量系统的选型和设计 对于大型光伏发电系统 还要有方阵场的设计 防雷接地的设计 配电系统的设计以及辅助或备用电源的选型和设计 光伏发电系统设计 电站选址 太阳能资源 光照资源丰富地区利用率高 直接影响到投资收益工程地质 需要地震稀少 具有较好的构造稳定性岩土工程条件 地基承载力 水 土腐蚀性 光伏系统选型 光伏组件 1 光伏方阵 2 逆变器 3 升压变 4 线缆 5 汇流配电装置等 6 光伏系统布置 效率估算 1 光伏阵列效率 1 光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括 组件匹配损失 对于精心设计 精心施工的系统 约有4 的损失 太阳辐射损失 包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低 弱太阳辐射损失 取值3 最大功率点跟踪 MPPT 精度 取值2 直流线路损失 按有关标准规定 应小于3 得 1 96 97 98 97 88 5 2 逆变器的转换效率 2 逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比 对于大型并网逆变器 可取 2 97 3 交流并网效率 3 从逆变器输出至高压电网点的传输效率 其中最主要的是变压器的效率 可取 3 99 4 温度对发电量的影响光伏电池组件只有在标准测试条件下 即 电池温度25 垂直入射日照强度1000W m 太阳光谱等同于大气质量1 5的情况下 功率才能达到标定值 太阳电池随着温度的升高 功率会有所下降 利用Pvstsy RETScreen等软件可估算环境温度对发电量的影响 仿真光伏系统 假设由环境温度造成的发电量损失为 综