太阳能离网系统基础知识指南201435

1、太阳能离网系统基础知识指南上海尚格实业有限公司太阳能离网系统组成离网型太阳能光伏发电系统主要由光伏电池板（包括支架）、光伏控制器、蓄电池组、逆变器和汇流箱等。系统等五部分构成。各部分的功能和作用是：1、光伏电池板：它是光伏发电的核心，其作用是太阳辐射能直接转换为直流电能供给负载或储存在蓄电池中。2、光伏控制器：由于一般的多晶硅或单晶硅光伏电池板输出为电流源型，不能直接输出给负载和蓄电池，需通过光伏控制器将其变换为蓄电池可接受的稳定的电压或电流，实现蓄电池的有效充电或供给外接负载。光伏控制器还能实现对蓄电池组的过充和过放保护。3、逆变器：如果要求输出为直流，则可以通过该部分将蓄电池的电压转换成不

2、同的直流电压以适应不同的负载设备。如果要求输出为交流，则可通过交流逆变器将直流电变换为220V（单相）、380V(三相)交流电，供给交流用电设备。对于家庭用，该部分一般采用交流逆变器。4.光伏汇流箱在光伏发电系统中，数量庞大的光伏电池组件进行串并组合达到需要的电压电流值，以使发电效率达到最佳。5.蓄电池组。存储光伏电池板的电能，以及供给负载（家用电器等）使用。太阳能离网系统示意图目录一、太阳能电池板及支架1.太阳能电池板原理2.太阳能电池板种类（系统常用：单晶硅、多晶硅和非晶硅）3.太阳能电池板功率大小及基本参数4.太阳能支架概述5.太阳能支架分类6.太阳能支架基本参数二、汇流箱1.光伏汇流箱

3、介绍2.光伏汇流箱特点和功能3.光伏汇流箱技术参数三、太阳能控制器1.系统电压2.光伏控制器的额定输入电流和输入路数3.光伏控制器的功能4.光伏控制器的主要参数5.光伏控制器的分类四、太阳能蓄电池1.太阳能蓄电池基本介绍2.太阳能蓄电池的种类3.太阳能蓄电池特性五、离网逆变器1.光伏逆变器的概述2.光伏逆变器的分类3.离网逆变器的主要技术参数一、太阳能电池板1.太阳能电池板原理答：太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。由于光化学效应工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段，没有进行大面积推广使用。因此我们这里所指的太阳能电池是指利用光电效应使太阳的辐射光通过半导体物质转变为

4、电能的装置。这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，太阳能电池又称为“光伏电池”。2.太阳能电池板种类硅太阳能电池1）单晶硅电池单晶硅太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999%。单晶硅太阳电池板使由许多由单晶硅棒切成厚约0.3mm的圆薄片，再经抛磨、掺杂、扩散、烧结、成型等步骤制成的单体片，用串联或并联的方法构成的，可输出一定的电压和电流。用户也可根据具体要求将太阳电池板组成各种大小不同的太阳电池方阵，也称太阳电池阵列。目前，单晶硅太阳电池是开发得最快的一种太阳电池，技术最为成熟，光电转换率为20左右，使用年限较长，单晶硅太阳能电池广泛用于道路照明、交通信号等室外照明中处所。但

5、由于单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的价格高昂的高纯硅材料，制造工艺繁琐，损耗大，造成单晶硅成本价格居高不下，阻碍了单晶硅太阳能电池的发展，现在正在逐渐被多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池等取代。2）多晶硅电池目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100300cm的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎、掺杂、扩散、熔化冷却定型后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材制利用率和方便组装。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅比单晶硅少很多，不存在效率衰退等问题，而且有可

6、能在廉价衬底材料上制备。多晶硅薄膜太阳能电池的成本远低于单晶硅电池，光电转换率近17%，高于非晶硅薄膜电池。因此，多晶硅薄膜电池将有望成为太阳能电池的主导产品。多晶硅太阳能电池在室外照明中的应用将越来越广泛。3）非晶硅电池非晶硅太阳电池是1976年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同。非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。由于非晶硅太阳电池的结构多样化，因此制造非晶硅太阳电池的方法也有很多种。非晶硅薄膜太阳能电池制作简单，硅材料消耗很少，重量轻，电耗低，成本较低，

7、便于大规模生产，普遍受到人们的重视并得以迅速的发展，光电转换率在14.5%以上，但稳定性较差。提高转换率和稳定性是非晶硅薄膜太阳能电池的发展方向。目前，非晶硅电池在低功率电力系统中应用较多。3.太阳能电池板功率大小及基本参数太阳能电池板的技术参数l输出电压：是指把光伏电池置于100mW/c的光源照射下，且光伏电池输出两端开路时所测得的输出电压值。光伏电池的开路电压与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度成反比。与电池面积的大小无关。短路电流：是指将光伏电池在标准光源的照射下，在输出短路时流过光伏电池两端的电流。测量短路电流的一般方法是，用内阻小于1欧的电流表接到光伏电池的两端进行测量。l最大输出

8、功率（Pm）：最大输出工作电压（Vpm）最大输出工作电流（Ipm）。l开路电压（Voc）：正负极间为开路状态时的电压。l短路电流（Isc）：正负极间为短路状态时流过的电流。l最大输出工作电压（Vpm）：输出功率最大时的工作电压。l最大输出工作电流（Ipm）：输出最大功率时的工作电流。l伏安特性曲线：是指太阳能电池组件把接收的光能转换成电能，其输出电流I电压V的特性曲线。l太阳能电池的效率要判别一个太阳能电池性能的好坏，最重要的就是转换效率（h），转换效率的计算公式：其中Pin为太阳能光入射功率，Pm为最大输出功率，Im与Vm分别为在最大输出功率时的电流与电压。范例（中英文对照）：90wSpec

9、ifications技术参数90w太阳能支架太阳能地面支架太阳能屋顶支架太阳能跟踪支架4.太阳能支架概述太阳能光伏支架，是指太阳能光伏电站用支架。为了使整个光伏发电系统得到最大功率输出，结合建设地点的地理、气候及太阳能资源条件，将太阳能组件以一定的朝向，排列方式及间距固定住的支撑结构，通常为钢结构和铝合金结构，或者两者混合。5.太阳能支架分类根据安装场所分类：1）地面支架系统2）屋顶支架系统3）跟踪式支架（单轴/双轴）B.根据支架结构形式分类：1)斜屋顶支架：平行于屋顶坡度主要产品部件：导轨、卡件、挂钩2)屋顶倾角支架：与屋顶相互倾斜一定角度主要产品部件：导轨、卡件、倾角机构3)屋顶压载支架：

10、通过压块固定支架，通常安装在平屋顶4)BIPV：光伏建筑一体化结构5)地面支架：通过地基，直埋等方式，将支架安装在地面上6)打桩式地面支架：通过打桩机安装立柱的地面支架类型立柱支架：单根立柱支撑整个太阳能板结构7)凉棚式支架：可以用做停车棚及休息场所A.8)跟踪支架：通过电控系统，使支架跟着太阳转动而转动，以获得太阳能板的最大功率结构形式：可分单轴，斜轴，双轴6.太阳能支架基本参数l安装地点：屋顶或地面l安装朝向：宜为南向（追踪系统例外）安装角度：等于或接近安装当地纬度l适用组件：任意规格光伏组件（有框架或者无框架）l排列方式及间距：结合当地日照情况l荷载要求：风荷载，雪荷载，地震要求l风力载

11、荷：最大可承受60m/sl雪荷载：最大可承受1.4KN/l使用寿命：25年，质量保证10年l产品材质：镀锌碳钢；铝合金6063-T5表面阳极氧化l不锈钢：不锈钢304l镀锌件：Q235热镀锌l产品认证：AS/NZS1170和其他国际标准二、光伏汇流箱1.光伏汇流箱介绍在光伏发电系统中，数量庞大的光伏电池组件进行串并组合达到需要的电压电流值，以使发电效率达到最佳。APV-M系列智能光伏汇流箱主要作用就是对光伏电池阵列的输入进行一级汇流，用于减少光电池阵列接入到逆变器的连线，优化系统结构，提高可靠性和可维护性。在提供汇流防雷功能的同时，还监测了光电池板运行状态，汇流后电流、电压、功率，防雷器状态、

12、直流断路器状态采集，继电器接点输出等功能，并带有风速、温度、辐照仪等传感器接口功能供客户选择，装置标配有RS485接口，可以把测量和采集到的数据上传到监控系统。2.光伏汇流箱特点和功能特点：符合CGC/GF002：2010光伏方阵汇流箱技术规范防水等级为IP65，满足室内外安装要求测量元件采用霍尔传感器，隔离测量最大16路输入光伏专用熔断器，耐压DC1kV，熔断电流可选择可选电压测量功能，最高测量电压DC1kV提供外部传感器输入接口，可测量辐照、温度、风速等具有RS485通讯接口，使用Modbus-RTU通讯协议多种供电方式（DC24V、AC/DC220V、DC880V）可选择，适用于家用屋顶

13、太阳能或大型光伏电站应用可根据客户需求配用国外ABB等厂家的光伏专用直流断路器，光伏专用直流熔断器、防雷保护器等等。功能：光伏电池串开路报警，状态检测带开关量输入，用于采集直流断路器、防雷器等输出空接点状态带继电器输出，可以设定为点动方式，用于驱动直流断路器的自动分合闸提供温度、辐照、风速等类型传感器输入接口可输出DC24V电源给外部传感器供电就地数码管循环显示每通道的输入电流，并具有自动关闭节能显示模式光伏汇流箱技术参数三、光伏控制器太阳能系统1kwi以上常用控制器太阳能直流冰箱系统常用控制器太阳能路灯防水型控制器1、系统工作电压指太阳能发电系统中蓄电池组的工作电压，这个电压要根据直流负载的

14、工作电压或交流逆变器的配置造型确定，一般有12V、24V、48V、110V、220V、360V和480V等。2、光伏控制器的额定输入电流和输入路数光伏控制器的额定输入电流取决于太阳能电池组件或方阵的输入电流，造型时光伏控制器的额定输入电流应等于或大于太阳能电池的输入电流。光伏控制器的输入路数要多于或等于太阳能电池方阵的设计输入路数。小功率控制器一般只有一路太阳能电池方阵输入，大功率光伏控制器通常采用多路输入，每路输入的最大电流=额定输入电流/输入路数，因此，各路电池方阵的输出电流应小于或等于光伏控制器每路允许输入的最大电流值。3、光伏控制器的额定负载电流也就是光伏控制器输出到直流负载或逆变器的

15、直流输出电流，该数据要满足负载或逆变器的输入要求。除上述主要技术数据要满足设计要求以外，使用环境温度、海拔高度、防护等级和外形尺寸等参数以及生产厂家和品牌。4.光伏控制器的功能1）高压（HVD）断开和恢复功能：控制器应具有输入高压断开和恢复连接的功能。2）欠压（LVG）告警和恢复功能：当蓄电池电压降到欠压告警点时，控制器应能自动发出声光告警信号。3）低压（LVD）断开和恢复功能：这种功能可防止蓄电池过放电。通过一种继电器或电子开关连结负载，可在某给定低压点自动切断负载。当电压升到安全运行范围时，负载将自动重新接入或要求手动重新接入。有时，采用低压报警代替自动切断。4）保护功能：防止任何负载短路

16、的电路保护。防止充电控制器内部短路的电路保护。防止夜间蓄电池通过太阳电池组件反向放电保护。防止负载、太阳电池组件或蓄电池极性反接的电路保护。在多雷区防止由于雷击引起的击穿保护。5）温度补偿功能：当蓄电池温度低于时，蓄电池应要求较高的充电电压，以便完成充电过程。相反，高于该温度蓄电池要求充电电压较低。通常铅酸蓄电池的温度补赏系数为5mv/。5.光伏控制器的分类光伏控制器基本上可分为五种类型：并联型、串联型、脉宽调制型、智能型和最大功率跟踪型。1）并联型控制器：当蓄电池充满时，利用电子部件把光伏阵列的输出分流到内部并联电阻器或功率模块上去，然后以热的形式消耗掉。因为这种方式消耗热能，所以一般用于小

17、型、低功率系统，例如电压在伏、安以内的系统。这类控制器很可靠，没有如继电器之类的机械部件。2）串联型控制器：利用机械继电器控制充电过程，并在夜间切断光伏阵列。它一般用于较高功率系统，继电器的容量决定充电控制器的功率等级。比较容易制造连续通电电流在安以上的串联控制器。3）脉宽调制型控制器：它以PWM脉冲方式开关光伏阵列的输入。当蓄电池趋向充满时，脉冲的频率和时间缩短。按照美国桑地亚国家实验室的研究，这种充电过程形成较完整的充电状态，它能增加光伏系统中蓄电池的总循环寿命。4）智能型控制器：采用带CPU的单片机（如Intel公司的MCS51系列或Microchip公司PIC系列）对光伏电源系统的运行

18、参数进行高速实时采集，并按照一定的控制规律由软件程序对单路或多路光伏阵列进行切离/接通控制。对中、大型光伏电源系统，还可通过单片机的RS232接口配合MODEM调制解调器进行远距离控制。5)最大功率跟踪型控制器：将太阳电池的电压U和电流I检测后相乘得到功率P，然后判断太阳电池此时的输出功率是否达到最大，若不在最大功率点运行，则调整脉宽，调制输出占空比D，改变充电电流，再次进行实时采样，并作出是否改变占空比的判断，通过这样寻优过程可保证太阳电池始终运行在最大功率点，以充分利用太阳电池方阵的输出能量。同时采用PWM调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的极化，提高充电效率。6.光伏控制器的

19、主要参数1)太阳电池输入路数：112路2)最大充电电流3)最大放电电流4)控制器最大自身耗电不得超过其额定充电电流的1%5)通过控制器的电压降不得超过系统额定电压的5%6)输入输出开关器件：继电器或MOSFET模块7）箱体结构：台式、壁挂式、柜式8）工作温度范围：15C-559）环境湿度：90范例：四、太阳能蓄电池1.太阳能蓄电池工作原理蓄电池是光伏电站的主要部件之一，用于储能，即将太阳能电池提供的电能转化为化学能储存于其中。一般白天由太阳能电池方阵给蓄电池充电，夜间由蓄电池给负载供电，蓄电池处于半浮充电状态。白天太阳光照射到太阳能组件上，使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压，把光能转换为电能，再传送给智能控制器，经过智能控制器的过充保护，将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存；而储存就需要有蓄电池，所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。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