太阳能发电原理培训.ppt

太阳能发电系统组成,太阳能发电系统主要是由一、太阳能电池方阵二、蓄电池组三、太阳能电网控制器四、逆变系统,太阳能发电系统组成,太阳能方阵,,,控制器,,蓄电池,,,,,DC负载,,逆变器,,AC负载,,充电器,,,,,,,,电网,1、太阳能发电系统原理图,一、太阳能发电原理,太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应（光生伏特效应），一般的半导体主要结构如下,当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图,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）,太阳能电池板的组成和分类,太阳能电池板是由太阳能电池片组成，一般由36块或72块经过复杂加工处理过的硅片组装而成，又称太阳能电池组件PVmodule。硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。,单晶硅太阳能电池,单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7，规模生产时的效率为15。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。,多晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅电池，其实验室最高转换效率为18,工业规模生产的转换效率为13。因此，多晶硅电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。,非晶硅薄膜太阳能电池,非晶硅太阳能电池成本低，重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的开发潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。,不同环境温度下，太阳能电池组件的选择,太阳能组件的日输出与太阳能电池组件中的电池电池片的串联数量有关。太阳能电池片在光照下的电压会随着温度的升高而降低，从而导致太阳能的组件的电压会随着温度的升高而降低。根据这一现象，在太阳能组件生产商会根据太阳能电池组件组件工作的不同气候条件，设计不同的组件36片串联组件与33片串联组件。,36片太阳能组件,36片太阳能组件主要适用于高温环境应用，对于通常使用的电压为12V的蓄电池系列，36片串联在标准条件（25℃）下太阳能组件的峰值电压为17V，大大高于充电所需的12V电压。当组件在高温下工作时，组件电压大约会降低2V，这样输出的峰值电压为15V，也能满足蓄电池的充电需要。采用36片装串联的太阳能组件最好应用在炎热地区，也可以使用在安装了峰值功率跟踪设备的系统中，这样可以最大限度地发挥太阳能电池组件的潜力。,33片串联的太阳能电池组件,33片串联的太阳能电池组件适宜在温和气候环境下使用，33片串联在标准条件（25℃）下太阳能组件的峰值电压为16V，在温度稍高的环境下，太阳能电池组件损失电压约为1V，这样峰值电压为15V，也足够可以给各种类型的蓄电池充电。但如果在非常热的气候条件下工作，太阳能电池组件的峰值电压就会降低到14V或者以下，就会发生电流输出降低。这样电流会达不到理想效果，所以33片串联的太阳能电池组件最好用在气候温和的条件下。,二、光伏控制器的功能,光伏控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。,控制器是独立光伏发电系统中最基本的控制电路，也是必不可少的电路。控制器一般具备以下几个基本功能1、防止电池过充的功能；2、防止电池过放的功能；3、提供负载控制的功能；4、提供系统工作状态信息给使用者/操作者的功能；,蓄电池分类常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、铁镍蓄电池、金属氧化物蓄电池、锌银蓄电池、锌镍蓄电池、氢镍蓄电池、锂离子蓄电池等。太阳能发电系统一般应用阀控免维护铅酸蓄电池，铅酸蓄电池负极为铅,正极为二氧化铅,电解质为硫酸。蓄电池原理阳极电解液阴极PbO22H2SO4Pb---PbSO42H2OPbSO4放电反应过氧化铅硫酸海绵状铅阳极电解液阴极PbSO42H2OPbSO4---PbO22H2SO4Pb充电反应硫酸铅水硫酸铅,三、太阳能蓄电池,由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定,所以一般需要配置蓄电池系统才能工作，太阳能灯具也不例外，必须配置蓄电池才能工作。一般有铅酸蓄电池它们的容量选择直接影响系统的可靠性以及系统价格。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则首先在能够满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小就不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命；蓄电池容量过大，同时造成浪费,太阳能用铅酸蓄电池特点,循环使用寿命长；充放电效率高；自放电率低；深放电能力强；少维护或免维护；工作温度范围宽，特别适合于较低温度条件的使用；价格低廉；便于安装。,四、逆变器,光伏组件阵列、充放电控制器和蓄电池组成的光伏系统只能产生直流电，如果负载需要交流电就必须要用到逆变器，逆变器能够将直流电逆变为交流电。我们通常使用DC12V/24V转变成AC220V，转变效率为90的逆变器。,逆变器特点,作为在太阳能光伏发电系统应用中的逆变器，有很多特殊的设计与使用上的要求。如1.对逆变器输入直流电压的要求；2.对逆变器输出功率和瞬时峰值功率的要求；3.对逆变器输出波形的要求；4.对逆变器输出效率的要求；,太阳能光伏优点,1普遍太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。2无害开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。3巨大每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。4长久根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。,谢谢大家,