太阳能系统相关知识培训

1、工作原理：白天，在光照条件下，太阳能电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。大型光伏电站系统还有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击。 太阳能光伏发电系统原理一、太阳能系统部件介绍1、太阳能电池组件电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生光生电压，这就是光生伏打效应。在光

2、生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。电池组件分类电池组件分类 太阳能电池分为硅太阳能电池和非硅系太阳能电池（砷化镓太阳能电池、薄膜太阳能电池）。 硅太阳能电池可分为单晶硅、多晶硅电池。单晶硅太阳能电池在硅系列太阳能电池中，转换效率最高，技术最为成熟。性能特点性能特点 太阳能电池发电与火力、水力、柴油发电比较具有许多优点，如安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、维护简便、可以无人值守、建站周期短、规模大小随意、无需架设输电线路、可以方便地与建筑物相结合等 。 单晶硅太阳电池 以高纯的单晶硅棒为

3、原料，纯度要求99.999 。 光电转换效率为15左右，实验室成果也有20以上的。 多晶硅太阳电池 光电转换效率约12左右，稍低于单晶硅太阳电池，但是 材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到 大量发展。随着技术的提高，目前多晶硅的转换效率也 可以达到14%左右。非晶硅太阳电池 国际先进水平为10左右，且不够稳定，常有转换效率衰降的现象，所以尚未大量用于作大型太阳能电源，而多半用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面 。在阴天的情况下非晶体式与晶体式能够收集到差不多的太阳能。 太阳电池太阳电池太阳电池组件太阳电池组件太阳电池方太阳电池方阵阵单体的太阳电池不能直接作为电

4、源使用单体的太阳电池不能直接作为电源使用,原因如下原因如下:单体电池脆而薄单体电池脆而薄,非常容易破碎非常容易破碎.电池片的电极在空气中容易被腐蚀电池片的电极在空气中容易被腐蚀.单片电池片的工作电压一般在单片电池片的工作电压一般在0.5V左右左右,远不能满远不能满足一般用电设备的电压要求足一般用电设备的电压要求.因此因此,电池片需要做成组件后才可以使用电池片需要做成组件后才可以使用! 2、蓄电池贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载 供电。种类铅酸、碱性、镍氢、镍镉、锂电 原理Pb：负极， PbO2：正极主要技术指标额定电压、电池容量、尺寸、重量连接与安装并联+串联铅酸蓄电池免维护

5、蓄电池电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。免维护蓄电池有两种： 在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)； 出厂时就已经加好电解液并封死，用户不能加补充液. 蓄电池的寿命一般是指浮充状态下的使用年限非浮充状态下工作从循环放电次数和放电深度两个维度来衡量不能简单地以能使用多少年来衡量蓄电池的寿命放电深度放电深度(%)设计充放电循环次数设计充放电循环次数51000020200050800100300蓄电池放电深度与使用寿命之间的关系铅酸蓄电池的维护与保养温度（1525度），湿度95%终止电压放电

6、时，蓄电池电压下降到影响寿命和容量的电压值充电效率降低，再充电困难，缩短寿命对于12V蓄电池，一般为10.8V寿命与温度的关系：放电后长时间搁置容量减少，寿命缩短胶体电池胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。 与常规铅酸电池的区别放电曲线平直，拐点高，功率要比常规铅酸电池大 20% 以上寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右高温及低温特性好 是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。 由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备

7、。太阳能控制器是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。太阳能控制器采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数据采集和监测控制系统。既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细积累PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据。 目前我司可自行设计生产的有SFC-1203/SFC-1205/ SFC-1210/ SFC-1220/SFC-1230/SFC-1260/ SFC-12100/SFC-2460/ SFC-24100/SFC-96

8、30/SFC-96503.控制器4.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。逆变器保护功能：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。二、独立光伏

9、系统容量计算二、独立光伏系统容量计算太阳能发电系统在设计前需清楚以下几项： 1、 太阳能发电系统在哪里使用？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？ 5、 如遇到没有日光照射的阴雨天，系统需连续供电多少天？ 6、 负载的情况，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。太阳能电池组的计算式中：式中： WP：太阳能电池组件总功率，单位：太阳能电池组件总功率，单位Wp； P总：负载的功率总：负载的功率*用电时间，单位用电时间，单位W； 1:系统的转换效率（一般为系统的转换效率（一般为0.8左

10、右）左右） T：当地的日平均峰值日照时数，单位：当地的日平均峰值日照时数，单位H； Q：连续阴雨期富余系数（一般为：连续阴雨期富余系数（一般为1.22）。）。 根据系统组件的功率，结合光伏控制器的输入控制路数配根据系统组件的功率，结合光伏控制器的输入控制路数配置组件的串并联数量。置组件的串并联数量。蓄电池组容量的计算式中：式中： C：蓄电池组的容量，单位：蓄电池组的容量，单位AH； P总：负载的功率总：负载的功率*用电时间，单位用电时间，单位W； U：蓄电池组的额定电压，单位：蓄电池组的额定电压，单位V； K：蓄电池的放电系数：蓄电池的放电系数,考虑蓄电池效率、放电深度、环境温度影响因素而考虑

11、蓄电池效率、放电深度、环境温度影响因素而定，一般取值为定，一般取值为0.50.7。该值的大小根据系统的具体情况综合考虑；。该值的大小根据系统的具体情况综合考虑； 2：逆变器的效率（一般取：逆变器的效率（一般取0.9）；）； T：连续阴雨天数（一般为：连续阴雨天数（一般为3天）。天）。何谓逆变器的效率？ 逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力，因此，它的输入功率要大于它的输出功率。逆变器的效率即是逆变器输入功率与输出功率之比。如一台逆变器输入了100瓦的直流电，输出了90瓦的交流电，那么，它的效率就是90。 光伏控制器的计算光伏控制器的计算I0=（WP/U）*1.25式中：式中： I0：光伏控制

12、器电流，单位：光伏控制器电流，单位A； WP：太阳电池组件总功率，单位：太阳电池组件总功率，单位Wp； U：太阳能电池组件电压，单位：太阳能电池组件电压，单位V； 1.25：控制器所需的裕量系数；：控制器所需的裕量系数； 根据太阳能板的电压和控制电流确定光伏控制器的规格型号。根据太阳能板的电压和控制电流确定光伏控制器的规格型号。 光伏控制器需要放大一定的裕量。光伏控制器需要放大一定的裕量。逆变器的选型逆变器的选型Pn=P*Q式中：式中： Pn：逆变器的容量，单位：逆变器的容量，单位VA； P：负载的功率，单位：负载的功率，单位W，感性负载需考虑，感性负载需考虑5倍左右的裕量；倍左右的裕量； Q

13、：逆变器所需的裕量系数（一般选：逆变器所需的裕量系数（一般选1.5）。）。 何谓“感性负载”？ 通俗地说，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多（大约在3-7倍）的启动电流。例如，一台在正常运转时耗电150瓦左右的电冰箱，其启动功率可高达1000瓦以上。此外，由于感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生反电动势电压，这种电压的峰值远远大于逆变器所能承受的电压值，很容易引起逆变器的瞬时超载，影响逆变器的使用寿命。因此，这类电器对供电波形的要求较高。 例题例题1 某家庭需要使用独立光伏系统提供电源，工

14、作电压为24V，负载有200W用电器每日工作3小时，8W高亮度LED灯每天工作6小时。该地区日照为3.6h。计算所需要太阳能光伏组件数和蓄电池个数，控制器规格？系统电压DC24V,使用DC36V太阳能电池组件，使用太阳能电池组件270W/36V 1PCS解：1.太阳能电池组件功率2.蓄电池容量：蓄电池选择38AH/12V二个串联。3.光伏控制器：Io=(WP/U)*1.25Io=(270/36)*1.25Io=9.38A系统电压24V,控制器选择24V/10A.例题二例题二 建立一套光伏供电系统给一个地处偏远的通讯站供电，系统的工作电压为24V，负载有三个：负载一，工作功率48W，每天工作8h

15、；负载二，功率120W,每天工作10h；负载三，功率240W ，每天工作2h。该地区日光照辐射时数为4h，系统的自给时间为7天，计算所需要太阳能光伏组件数和蓄电池个数，控制器规格？系统电压DC24V,使用DC36V太阳能电池组件， 使用太阳能电池组件260W/36V 3PCS并联。解：1.太阳能电池组件蓄电池选择150AH/12V，12个，2个串联一组6组并联。2.蓄电池容量Io=(780/36)1.25Io=21.7*1.25Io=27A系统电压24V,控制器选择24V/30A(标配）3.光伏控制器主要城市太阳能板安装倾斜角：例题 济南某家庭需要使用独立光伏系统提供电源 ，系统的工作电压为12V，共有交流220V用电器有三个。一， 100W照明灯，每天工作4小时；二，200W电视每天工作4小时；三，液晶电脑100W每天工作3小时。日照时间4H,逆变器转化效