光伏发电系统简介讲解.ppt

光伏发电系统简介,光伏发电是利用太阳能电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(SolarModule)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的一种材料，在广大的无电地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，也可以与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且具产业化的是“光伏建筑一体化”技术（BIPV），而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统,大型光伏并网技术正在启动。,什么是光伏发电,主要有三种：1.独立光伏发电系统（离网系统）2.并网光伏发电系统3.混合型光伏发电系统在近几年的光伏发电体系中，并网光伏发电系统是主要的发展方向，它可以节省了蓄电池的费用；通过研究理想的最大功率追踪控制技术，也将降低太阳电池发电的成本。,光伏发电系统形式,独立光伏发电系统结构,独立光伏发电系统是指与电力系统不发生任何关系的闭合系统。它通常用做便携式设备的电源，向远离现有电网的地区或设备供电，以及用于任何不想与电网发生联系的供电场合。,并网光伏发电系统结构,太阳能并网发电系统是利用太阳能电池方阵，在白天有光照时产生的直流电通过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电之后直接接入公共电网，产生的电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或晚上，太阳能电池组件没有产生电能不能满足负载需求时则由电网供电。这种系统直接将电能输入电网，免除了蓄电池储能装置，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用光伏方阵所发的电能从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。,混合型光伏发电系统结构,混合型光伏发电系统：这种太阳能光伏系统中不单是使用太阳能电池方阵，还使用了各种发电技术，如燃油发电机、风力发电等。使用混合供电系统的目的是为了综合利用各种发电技术的优点，避免各自的缺点。比如，独立光伏系统的优点是维护少，缺点是能量输出依赖于天气，不稳定。综合使用柴油发电机和太阳能电池组件的混合供电系统与单一能源的独立系统相比所提供的能源对天气依赖性小；负载匹配更佳。但是混合系统控制较复杂；设计、安装和施工工程较大；需要更多的维护工作；有噪音和污染。,单一组件的发电量是十分有限的，实际运用中，是单一组件通过电缆和汇线盒实现组件的串、并联，组成整个的组件系统，称为光伏阵列。,光伏阵列,光伏控制器是独立光伏发电系统中非常重要的部件控制光伏阵列对蓄电池组进行充电，并控制蓄电池组对后负载的放电，实现蓄电池组的过充和过放保护，对蓄电池进行温度补偿，并监控蓄电池组的电压和启动相关辅助控制。,光伏控制器,a）防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命。b）防止太阳电池方阵、蓄电池极性反接。c）防止负载、控制器、逆变器和其他设备内部短路。d）雷击引起的击穿保护。e）光伏系统工作状态显示：蓄电池荷电状态SOC显示和蓄电池端电压显示；负载状态显示（耗量等）；光伏方阵工作状态(显示充电电压、充电电流、充电量等)；辅助电源工作状态显示；环境状态显示（太阳辐射能、温度、风速等）。f）光伏系统信息储存（系统发电量、失电量、失电记录、故障记录等）。g）最优化的系统能量管理（光伏方阵最佳工作点跟踪MPPT，MaximanPowerPointTracking，温度补偿、择优补偿、择优启动特殊负载及后备电源自动切换等）h）光伏系统故障报警i）光伏系统遥测、遥控、遥信功能等。,控制器应具有以下功能,蓄电池组是独立光伏系统中的电能储存单元，也是通过单节蓄电池的串、并联组成整个的电池组，太阳能电池产生的直流电通过光伏控制器进入蓄电池储存。电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术十分成熟，其容量的选择受负载功率和连续无日照时间定。,蓄电池组,a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。目前我国与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。配套200Ah以上的铅酸蓄电池，一般选用固定式或工业密封式免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压2VDC；配套200Ah以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为12VDC。,蓄电池组的基本要求,逆变器就是把直流电（例如12VDC）逆变成交流电（例如220VAC）的设备。一般分为独立逆变器和并网逆变器。,逆变器,逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。,逆变器,a、过载保护；b、短路保护；c、接反保护；d、欠压保护；e、过压保护；f、过热保护。,逆变器的保护功能,监控系统,监控系统是监控整个系统的运行状态，设备的各个参数，记录系统的发电量，环境等的数据，并对故障进行报警。,综合考虑系统所在位置，当地的气候条件，日照时数，连续阴雨天气，负载的用电量等，通过专业的系统设计软件，对整个系统进行优化设计，使其达到最大的发电量。,光伏发电系统设计,独立光伏系统的设计工作从收集太阳能数据和计算负载大小开始，然后确定系统各部分规格，（蓄电池、控制器、逆变器），然后选择适当的导线进行安装，这才是整个的设计过程，当然一个完整的系统设计还应包括操作和维修的计划,独立光伏系统的设计方法,（1）设计尽量简单化，这样可以提高系统的可靠性。（2）了解系统的效率，适当设计系统效率，若不切实际地把效率定在99%以上，其成本是昂贵的。（3）在估算负载时要考虑周到，并要有一定的扩展能力。（4）反复计算核查当地的天气资源，获得该地区的太阳辐射能资源，对太阳辐射的错误估计将会大大影响系统的作用。（5）在设计系统前了解安装地点，去实地考察一下，这样对设备安置走线，保护和地带特性都有所了解。,设计前注意事项,独立光伏系统设计的基本步骤为：1）计算负载的大小；2）决定PV组件的电流；3）计算蓄电池的容量；4）计算PV组件的尺寸和倾角。,把电器每日，每周，每月所用的时间估算出来。对系统负载所用的时间是可以控制的。确定每个负载及其每天工作的小时数。以安培为单位输入每个负载的电流，输入电压，然后计算该负载工作所需要的功率。分别标出直流和交流负载。交流负载需要逆变器将直流电转换成交流电。每个电器所估算使用时间须再加裕量。,负载的计算,确定了每天需要的总能量后，这个数值可以转换为安时（Ah），这是一般用来描述蓄电池容量的单位。户用太阳能系统的系统电压一般是12V。将瓦时转换为安时，只要除以蓄电池系统电压。来自以下公式：功率（瓦）=电压（V）电流（A）,PV组件电流,1所需的蓄电池自治日乘以所需的日安时数2然后再用蓄电池允许的最大放电深度去除上面得到的数值自治日是在没有能量来源（PV组件）输入的情况下蓄电池按每日能量需求所能维持的最大天数。一般户用太阳能系统的自治日为3到5天