太阳能电池发电简介

1、 太阳能发电系统 下一页 1.1太阳能发电系统原理及构成 N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较 多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就 会在接触面形成电势差，这就是PN结。（如下图） 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移 动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区 到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成 了电源。(如下面的两个图所示) 控制器 直流负载 D C 太阳能电池方阵 蓄电池 交流负载 A C 逆变器 其它封装类型。 峰值电压 峰值电流 短路电流 开路电压 最大功率点 电压（） 电流（ ） 太阳能电池组件I-V特性曲线 电流（

2、） 电压（） 开路电压 短路电流 峰值电流 峰值电压 单电池被遮挡100% 单电池被遮挡75% 单电池被遮挡50% 单电池被遮挡25% 电流（ ） 电压（ ） 组件未被遮挡 太阳电池被遮挡情况组件功率损失比例（%） 单个光电池 被遮挡比例 （%） 00 2525 5050 7566 10075 3个光电池被遮挡 93 为了达到负载所需要的供电要求，通常可将组件通过串联和并联的 方法来实现，串联后的结果是组件的电压等于所串组件的电压之和，并 联的结果是组件的输出电流等于各路并联电流之和，但是前提是组件的 电性能完全一样，如果组件性能不一致，串、并联后就不一定是上述结 果了。下面是不同组件串并联的

3、特性曲线。 组件 + 电流（ ） 组件 组件 组件 组件 电流（ ） 电压（） 组件 + 电压（） 不同性能组件串联 不同性能组件并联 旁 路 二 极 管 隔离二极管 阻塞二极管 旁 路 二 极 管 分段控制器原理图 单路控制的缺点： a.若采用单路通、断控制，系统容易振荡，充电不容易充满 b.可靠性问题，一旦功率管故障，将停止充电 多路控制可避免上述问题 充电电流 脉冲电流 t I 脉冲充电控制器 0t1： 恒流充电 0t2： 恒压充电 t2：浮充充电 t U U U 技术指标 10K 15K 20K 30K 45K 直 流 输 入 输入额定电压(VDC)220 输入额定电流（A）45.56

4、8.290.9136.3205 输入直流 电压允许范围(VDC) 180280 交 流 输 出 额定容量(KVA)1015203045 输出额定功率(KW)812162436 输出额定电压及频 率 220VAC，50HZ 输出额定电流（A）36.454.672.7109164 输出电压精度（V）2203% 输出频率精度(HZ)500.05 波形失真率(THD) （线性负载） 5% 动态响应 (负载0100%） 5% 功率因数（PF）0.8 过载能力120%，10秒 峰值系数(CF)3:1 逆变效率 (80%阻性负载) 92%93% 技术指标10K15K20K 30K45K 工 作 环 境 绝缘

5、强度（VAC） (输入和输出) 1500，一分钟 噪音（1米）50dB 使用环境温度-10+50 湿度090%，不结露 使用海拔(m)2000 机 械 尺 寸 立式 深、宽、高 (mm) 5584 3664 0 600550980 600800220 0 重量（Kg）150200250360420 保护功能 输入接反保护、输入欠压保护、输入过压保护、 输出过载保护、输出短路保护、过热保护。 1.4.2逆变器常见技术指标逆变器常见技术指标 独立太阳能发电系统 PV组件 蓄电池 充放电控制器 并网太阳能发电系统 PV组件 并网逆变器 双向计量装置 公用电网 风-光-柴-蓄互补发电系统 PV组件 风

6、力发电机 柴油机 综合管理控制器 蓄电池组 逆变器 DCDC负载负载 逆变器逆变器 + AC+ AC负载负载 1 PV-generator wind turbine rectifiercharge controller AC-load inverter battery rectifier diesel generator 光伏发 电阵列 风力 发电机 整流充电器 充电控制器 交流负载 蓄电池 逆变器 整流充电器 柴油发电机 风-光-柴-蓄互补发电系统 优点： 1）可靠 2）耐用 3）维护费用低 4）无需燃料费用 5）无噪声污染 6）安装组件积木化 7）安全 8）自主供电 9）高海拔性能 2.2

7、.3 10年平均气象统计数据 月份月份 月辐射总量月辐射总量 (MJ/m(MJ/m 2 2 ) ) 月辐射总量月辐射总量 (kWh/m2)(kWh/m2) 日平均辐射量日平均辐射量 (kWh/m2)(kWh/m2) 白天最高温白天最高温 度 度( ) 夜间最低夜间最低 温度温度( ) 1 1334.0892.873.095.5-18.0 2 2390.51108.563.8814.1-16.0 3 3582.79162.025.2324.8-11.8 4 4595.01165.415.5127.5-5.8 5 5857.34238.347.6935.55.6 6 6856.88238.217.

8、9436.59.9 7 7805.45223.927.2239.713.6 8 8744.97207.106.6837.910.3 9 9587.63163.365.4531.63.2 1010481.11133.754.3125.1-1.4 1111341.2094.853.1614.3-8.3 1212295.6082.182.6517-26.4 合计合计6882.576882.571911910 0. .57575.245.24 2.2.4太阳总辐射的各月数据 3.1 概述 设计一个独立运行的光伏发电系统并不十分复杂，但却 是一项十分细致的工作。欲搞好光伏系统设计，最根本的是 处理好太阳

9、能资源、系统接入负载、蓄电池容量和方阵功率 之间的关系，其中获取翔实的太阳能辐射数据和准确地测算 各月发电量是搞好系统设计的前提。此外，在设计中还要正 确地运用有关太阳能电池组件的若干物理量，如开路电压、 峰值电压、短路电流、峰值电流及峰值功率等。 1）倾斜面太阳辐射量的计算 2）太阳能电池方阵的设计 3）蓄电池的设计 4）控制器的设计选型 5）逆变器的设计选型 6）方阵支架设计 7）防雷接地设计 8）土建设计（机房、变电站面积和布局、场内道路、光 伏组件基础、防雷接地基础、围栏、接线）等。 3.2.1 3.2.1 倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量倾斜面光伏阵列表面的太阳辐射量: : 从气象站得

10、到的资料,一般为水平面上的太阳辐射量,须换算成光伏阵列倾斜面的辐射量,才能进 行光伏系统发的设计. 计算日辐射量的公式: R= Ssin(-)/sin + D 式中; R 倾斜方阵面上的太阳总辐射量 D 散射辐射量,假定D与斜面倾角无关; S 水平面上的太阳直接辐射量 方阵倾角 中午时分的太阳高度角. 对于北半球地理纬度=的地区, 与太阳赤纬角的关系如下: = 900 -+ 其中, =23.45*sin360*(284+N)/365(度), N为一年中某日的日期序号，如1月1日的N=1,2月1日的N=32, 12月31日的N=365等。 总结： 对于纬度较高的地区（一般纬度大于20度）倾斜面上

11、的辐射量比水平面上的辐射量 大10%15%左右，纬度较低的地区影响不是很大。 备注： 3.2.2 太阳电池方阵设计 备注： 3.2.3 蓄电池的设计 3.2.4 控制器的设计选型 3.2.5 逆变器的设计选型 1）逆变效率有多高 2）留有一定功率余量 3）保护功能是否健全 4）绝缘强度是否满足要求 5）选择单相输出型，三相输出型（15KW以下） （20KW以上） 6）可靠性指标 3.2.6 3.2.6 太阳能电池方阵支架结构设计太阳能电池方阵支架结构设计 安装方式安装方式设计: 固定式. 结构简单,安全可靠,安装调试及管理维护都很方便. 固定式支架倾角固定式支架倾角设计: 根据地理条件及经验公

12、式，倾角等于纬度。 方阵支架方位角方阵支架方位角的设计: 一般情况下,太阳能电池方阵应面向正南安装. 太阳能电池阵列间距太阳能电池阵列间距的设计计算: 光伏方阵阵列间距应不小于D. 计算公式： 计算得: D = 6087mm. 取间距为 6.5米。( 纬度等于倾角 40度) 1587 D H 3200 支架间距计算图 sin399. 0cos648. 0arcsintan 707. 0 H D 3. 3. 避雷、防雷及接地保护的设计避雷、防雷及接地保护的设计 1).1).场地防场地防 目的: 使光电场及附属设施免遭直接雷击. 方式: 避雷针 避雷带. 2 2）设备防雷：）设备防雷： 设备的进出线防雷。设备的进出线防雷。 3).3).系统接地保护设计：系统接地保护设计： 雷电保护系统的接地电阻应符合DL/T 620-1997交流电气装置的过电压 保护和绝缘配合的要求(一般不应大于10，在高土壤电阻率地区的接地电阻不 应大于30 ). 线路接地系统应符合 DL/T 621-1997 交流电气装置的接地以及 DL499