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文档简介
1、太阳能家用发电系统编辑太阳能发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行,受到各国企业组织的青睐,具有广阔的发展前景。目录1系统简介2发电原理3设置原理4系统组成太阳能板控制器蓄电池逆变器5系统分类6系统优劣优点缺点7应用领域1系统简介编辑家用太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或家用太阳能发电系统图1110V,还需要配置逆变器。22发电原理编辑晶体硅n/p型太阳电池的工作原理:当p型半导体与n型半导体紧密结合连成一块
2、时,在两者的交界面处就形成pn结。当光电池被太阳光照射时,在pn结两侧形成了正、负电荷的积累,产生了光生电压,形成了内建电场,这就是“光生伏打效应”。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能充放电控制器给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电,同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电,通过独立逆变器逆变成交流电,给交流负载供电。3-43设置原理编辑家用太阳能发电系统的设计需要考虑的因素:1、 家用太阳能发电在哪里使用?该地日光辐射情况如何?2、 系统的负载功率多大?3、 系统的输出电压是多少,直流还是交流?4、 系统每天需要工作多少小时
3、?5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气,系统需连续供电多少天?6、 负载的情况,纯电阻性、电容性还是电感性,启动电流多大?7、 系统需求的数量。24系统组成编辑太阳能板太阳能电池板是家用太阳能发电系统中的核心部分,太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后,输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是家用太阳能发电系统中最重要的部件之一,其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。太阳能电池板5原材料特点:电池片:采用高效率(16.5%以上)的单晶硅太阳能片封装,保证太阳能电池板发电功率充足。玻璃: 采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃), 厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围
4、内(320-1100nm)透光率达91%以上,对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降。EVA:采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。TPT:太阳电池的背面覆盖物氟塑料膜为白色,对阳光起反射作用,因此对组件的效率略有提高,并因其具有较高的红外发射率,还可降低组件的工作温度,也有利于提高组件的效率。当然,此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。边框:所采用的铝合金边框具有高强度,抗机械冲击能力强。也
5、是家用太阳能发电中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。控制器太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。 蓄电池蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。太阳能蓄蓄电池图6电池是蓄电池在太阳能光伏发电中的应用,主要采用铅酸免维护蓄电池、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
6、。逆变器太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将家用太阳能发电所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。25系统分类编辑家用太阳能发电系统分为离网发电系统与并网发电系统:1、离网发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成,若要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器。2、并网发电系统就是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这后直接太阳能家用并网7接入公共电网。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。但这种电站
7、投资大、建设周期长、占地面积大,发展推广难度较大。而分散式小型并网发电系统,特别是光伏建筑一体化发电系统,由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点,是并网发电的主流。26系统优劣编辑优点1、太阳能取之不尽,用之不竭,地球表面接受的太阳辐射能,能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统,所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击;2、太阳能随处可处,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路的损失;3、太阳能不用燃料,运行成本很低;4、太阳能发电没有运动部件,不易用损坏,维护简单,特别适合于无人值守情况下使
8、用;5、太阳能发电不会产生任何废弃物,没有污染、噪声等公害,对环境无不良影响,是理想的清洁能源;6、太阳能发电系统建设周期短,方便灵活,而且可以根据负荷的增减,任意添加或减少太阳能方阵容量,避免浪费。缺点1、地面应用时有间歇性和随机性,发电量与气候条件有关,在晚上或阴雨天就不能或很少发电;2、能量密度较低,标准条件下,地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/M2。大规格使用时,需要占用较大面积;3、价格仍比较贵,为常规发电的315倍,初始投资高。87应用领域编辑一、用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机
9、等;(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无太阳能路灯9线电话亭、无人值守道班供电等。三、通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。四、石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。五、家庭灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。六、光伏电站
10、:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。七、太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。八、其他领域包括:(1)与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等;(2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;(3)海水淡化设备供电;(4)卫星、航天器、空间太阳能电站等。10词条图册更多图册词条图片(6张)太阳能光伏发电市电自动切换系统一、市电自动切换系统的设计背景传统燃烧料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。在全球对能源危机日益重视的影响
11、下,太阳能光伏发电取得突飞猛进的发展。自2000年以来,全球光伏产业每年以60%以上的速度增长。目前我国已经成为世界上最大的太阳能电池生产国。随着太阳能光伏发电技术的推广和普及,其应用也是日趋广泛,从最初的无电、缺电地区小电站,到如今的通通讯、交通、石油、气象以及国民经济的不同应用领域。从原来的工业、农业应用到逐渐走入人们的日常生活。在国内,由于大规模光伏并网的政策还没有正式出台,独立型光伏发电系统得到前所未有的发展,应用范围越来越大。独立式光伏发电系统主要应用在无电区和偏远山区等不方便接入市电的区域,如:交通哨所、通讯、国防、石油等领域。但是随着世界光伏技术的发展,太阳能电池效率不断提高,太
12、阳能光伏系统的成本也越来越低,太阳能光伏系统的应用范围越来越大,如:家庭、学校、机关、工厂等场所。但由于独立式太阳能光伏系统受天气影响较大,遇到连续阴雨天数过多或者日照条件达不到系统设计条件时,就会造成系统断电,从而影响使用。这是任何独立运行系统都克服不了的。鉴于此,对于一些能接入市电的地区,可以采用市电系统自动切换系统进行工作,这就大大增强了系统的可靠性。二、设计原则理论上,采用市电自动切换的光伏系统可靠性得到大大提高。它克服了由于太阳光照不足造成的负载不能正常工作的问题。但是在进行光伏系统配置设计时,也不能因为传统又市电的保证片面降低系统配置。系统配置过低,太阳能系统发电量不够,失去了太阳
13、能光伏发电省电节能的本质意义;同时蓄电池充电不足,负载在利用太阳能系统工作时,会造成太阳能系统短时间工作就是蓄电池接近过放电状态,使蓄电池寿命大大缩短,反而降低系统的可靠性。经表明:采用市电切换方式后,系统配置至少达到独立系统配置的80%。三、典型设计用用3.1系统配置设计系统用电要求:使用地点为北京;主要为家庭提供用电,主要用途是照明用电和电视用电。彩电功率为140W,4个日光灯总功率为160W总功率为300W.日工作6个小时,连续阴雨按照3天进行设计。根据北京20年的气象数据,经过系统配置优化(有光太阳能光伏系统方面的设计过程,这里就不在赘述),配置如表一:表1系统配置表项目技术参数太阳能
14、电池阵列24V/1200W蓄电池24V/600Ah控制器24V/50A逆变器24V/10000W系统由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组、逆变器、控制配电柜组成。本例仅针对该系统的组成及原理进行阐述。 3.1.1太阳能光伏板:采用16快17V/75Wp单晶硅太阳能电池组件,单块外形尺寸为1194mm*492mm*35mm,系统两两串联后再并联组成整个光伏列阵,电池组件方针安装在用户的房顶,见图13.1.2免维护铅酸电池:由12快24V/600Ah的电池串联组成,系统采用铅酸蓄电池具有内阻低、自放电小、寿命长、使用温度范围宽等特点,可在(-30-45)范围内长时间使用。蓄电池安装在专用的房间内,并
15、配用专用蓄电池支架,美光大方,排列整齐,保持环境干燥并需具有良好的通风条件。3.1.3逆变器:逆变器输入电压是24V,输出电压220V,输出功率为10000W。主要提供给电视机和照明用电,熔断器熔断电流为25A。3.1.4控制器:选用电压为24V。额定充电电流为50A的脉宽调制控制器,低压断路器QF3选用型号为220V50A。3.1.5控制箱:由一个微型电脑定时器(KG316T)、3个时间继电器(SJ1延时0-24小时,SJ2/SJ3延时0-60秒)、2个中间继电器(K1线圈电压220V,额定电流5A;K2线圈电压24V。额定电流5A)、2个交流接触器(KM1线圈电压220V,额定电流10A;
16、KM2线圈电压220V,额定电流10A)、2个电源指示灯(指示灯1为太阳能供电指示,颜色为绿色;指示灯2为市电供电指示,颜色为红色)和2个抵压断路器(QF1额定电流10A,QF2额定电流10A)组成3.2太阳能市电自动切换系统原理如图2所示如图2所示,当控制器检查到蓄电池电压高于过放电压时,控制器负载端输出24V电压使K2线圈得电,常开触点K2-1、K2-2闭合,此时时间继电器线圈SJ1得电,常开触点SJ-1闭合,K1线圈得电,常开触点K1-1闭合(此时常闭触电K1-2断开,使得市电供电电线路中SJ3不能得电,KM2不能打开,市电供电线路被切断,起保护作用),时间续电器线圈SJ2得电,常开触电SJ2-1闭合,此时KM1接通,指示灯1点亮,逆变器给负载供电。当控制器检测到蓄电池电压达过放电压时,此时控制器无输出,使得K2、SJ1、K1线圈不能得电,K1-1为断开状态,此时K1-2闭合,时间继电器SJ3线圈得电,常开触电SJ3-1闭合,KM2接通,指示灯2点亮,此时由市电开始供电。说明:因本系统的逆变器是离网逆变器,不能和市电直接连接,所以系统从太阳能供电切换到市电供电,市电供电切换到太阳能供电,负
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