太陽(yáng)能發(fā)電原理
太陽(yáng)能電池發(fā)電的主要原理是半導體的光電效應。硅原子有4個(gè)電子,如果在純硅中摻入有5個(gè)電子的原子如磷原子,就成為帶負電的N型半導體;若在純硅中摻入有3個(gè)電子的原子如硼原子,形成帶正電的P型半導體。當P型和N型結合在一起時(shí),接觸面就會(huì )形成電勢差,成為太陽(yáng)能電池。當太陽(yáng)光照射到P-N結后,空穴由N極區往P極區移動(dòng),電子由P極區向N極區移動(dòng),形成電流。 制作時(shí),多晶硅經(jīng)過(guò)鑄錠、破錠、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴散微量的硼、磷等,就形成P-N結。然后采用絲網(wǎng)印刷,將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線(xiàn),經(jīng)過(guò)燒結,同時(shí)制成背電極,并在有柵線(xiàn)的面涂一層防反射涂層,電池片就至此制成。電池片排列組合成電池組件,就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框,正面覆蓋玻璃,反面安裝電極。有了電池組件和其他輔助設備,就可以組成發(fā)電系統。為了將直流電轉化交流電,需要安裝電流轉換器。發(fā)電后可用蓄電池存儲,也可輸入公共電網(wǎng)。發(fā)電系統成本中,電池組件約占50%,電流轉換器、安裝費、其他輔助部件以及其他費用占另外50%。 太陽(yáng)能電池芯片 太陽(yáng)能電池芯片是具有光電效應的半導體器件,半導體的PN結被光照后產(chǎn)生電流,當光直射太陽(yáng)能電池芯片,其中一部分被反射,一部分被吸收。一部分透過(guò)電池芯片、被吸收的光激發(fā)被束縛的高能級狀態(tài)下的電子,使之成為自由電子,這些自由電子在晶體內向各方向移動(dòng),余下空穴(電子以前的位置)。空穴也圍繞晶體飄移,自由電子(-)在N結聚集,空穴(+)在P結聚集,當外部環(huán)路被閉合,電流產(chǎn)生。
太陽(yáng)能發(fā)電系統由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或 110V,還需要配置逆變器。各部分的作用為: (一)太陽(yáng)能電池板:太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分,也是太陽(yáng)能發(fā)電系統中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉換為電能,或送往蓄電池中存儲起來(lái),或推動(dòng)負載工作。太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統的質(zhì)量和成本。
(二)太陽(yáng)能控制器:太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統的工作狀態(tài),并對蓄電池起到過(guò)充電保護、過(guò)放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應當是控制器的可選項。
(三)蓄電池:一般為鉛酸電池,小微型系統中,也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲存起來(lái),到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。
(四)逆變器:在很多場(chǎng)合,都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能,需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能,因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合,需要使用多種電壓的負載時(shí),也要用到DC-DC逆變器,如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能(注意,不是簡(jiǎn)單的降壓)。 太陽(yáng)能發(fā)電系統的設計需要考慮如下因素: Q1、太陽(yáng)能發(fā)電系統在哪里使用?該地日光輻射情況如何? Q2、系統的負載功率多大? Q3、系統的輸出電壓是多少,直流還是交流? Q4、系統每天需要工作多少小時(shí)? Q5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣,系統需連續供電多少天? Q6、負載的情況,純電阻性、電容性還是電感性,啟動(dòng)電流多大? Q7、系統需求的數量?
太陽(yáng)能(solar energy),是指太陽(yáng)的熱輻射能(參見(jiàn)熱能傳播的三種方式:輻射),主要表現就是常說(shuō)的太陽(yáng)光線(xiàn)。在現代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來(lái),就主要以太陽(yáng)提供的熱輻射能生存,而自古人類(lèi)也懂得以陽(yáng)光曬干物件,并作為制作食物的方法,如制鹽和曬咸魚(yú)等。在化石燃料日趨減少的情況下,太陽(yáng)能已成為人類(lèi)使用能源的重要組成部分,并不斷得到發(fā)展。太陽(yáng)能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式,太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽(yáng)能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。
光伏發(fā)電系統是利用太陽(yáng)能電池直接將太陽(yáng)能轉換成電能的發(fā)電系統。它的主要部件是太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點(diǎn)是可靠性高、使用壽命長(cháng)、不污染環(huán)境、能獨立發(fā)電又能并網(wǎng)運行,受到各國企業(yè)組織的青睞,具有廣闊的發(fā)展前景。
光伏發(fā)電系統(PV System)是將太陽(yáng)能轉換成電能的發(fā)電系統,利用的是光生伏特效應。光伏發(fā)電系統分為獨立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統、并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統和分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統。
它的主要部件是太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點(diǎn)是可靠性高、使用壽命長(cháng)、不污染環(huán)境、能獨立發(fā)電又能并網(wǎng)運行,受到各國企業(yè)組織的青睞,具有廣闊的發(fā)展前景。
據智研咨詢(xún)統計:2012年全球光伏發(fā)電累計裝機達到97GW,2012年全球新增裝機30GW,中國新增裝機占全球總量的16%以上 ,隨著(zhù)國家對清潔能源產(chǎn)業(yè)的大力扶持,我國光伏發(fā)電系統產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)發(fā)展高峰期。
是指利用光伏電池的光生伏打效應,將太陽(yáng)輻射能直接轉換成電能的發(fā)電系統,包括光伏組件和配套部件(BOS)。
第一章 太陽(yáng)電池的工作原理和基本特性1.1 半導體物理基礎1.1.1 半導體的性質(zhì) 世界上的物體如果以導電的性能來(lái)區分,有的容易導電,有的不容易導電。
容易導電 的稱(chēng)為導體,如金、銀、銅、鋁、鉛、錫等各種金屬;不容易導電的物體稱(chēng)為絕緣體,常見(jiàn) 的有玻璃、橡膠、塑料、石英等等;導電性能介于這兩者之間的物體稱(chēng)為半導體,主要有鍺、硅、砷化鎵、硫化鎘等等。眾所周知,原子是由原子核及其周?chē)碾娮訕嫵傻模恍╇娮用?離原子核的束縛,能夠自由運動(dòng)時(shí),稱(chēng)為自由電子。
金屬之所以容易導電,是因為在金屬體 內有大量能夠自由運動(dòng)的電子,在電場(chǎng)的作用下,這些電子有規則地沿著(zhù)電場(chǎng)的相反方向流 動(dòng),形成了電流。自由電子的數量越多,或者它們在電場(chǎng)的作用下有規則流動(dòng)的平均速度越 高,電流就越大。
電子流動(dòng)運載的是電量,我們把這種運載電量的粒子,稱(chēng)為載流子。在常 溫下,絕緣體內僅有極少量的自由電子,因此對外不呈現導電性。
半導體內有少量的自由電 子,在一些特定條件下才能導電。半導體可以是元素,如硅(Si)和鍺(Ge),也可以是化合物,如硫化鎘(OCLS)和 砷化鎵(GaAs),還可以是合金,如GaxAL1-xAs,其中x 為0-1 之間的任意數。
許多有機化合 物,如蒽也是半導體。半導體的電阻率較大(約10-5≤ρ≤107Ω?m),而金屬的電阻率則很小(約10-8~10-6Ω?m),絕緣體的電阻率則很大(約ρ≥108Ω?m)。
半導體的電阻率對溫度的反應靈敏,例如鍺的溫度 從200C 升高到300C,電阻率就要降低一半左右。金屬的電阻率隨溫度的變化則較小,例如 銅的溫度每升高1000C,ρ增加40%左右。
電阻率受雜質(zhì)的影響顯著(zhù)。金屬中含有少量雜質(zhì) 時(shí),看不出電阻率有多大的變化,但在半導體里摻入微量的雜質(zhì)時(shí),卻可以引起電阻率很大 的變化,例如在純硅中摻入百萬(wàn)分之一的硼,硅的電阻率就從2.14*103Ω?m 減小到0.004Ω?m 左右。
金屬的電阻率不受光照影響,但是半導體的電阻率在適當的光線(xiàn)照射下可以發(fā)生顯著(zhù) 的變化。1.1.2 半導體物理基礎1.1.2.1 能帶結構和導電性 半導體的許多電特性可以用一種簡(jiǎn)單的模型來(lái)解釋。
硅是四價(jià)元素,每個(gè)原子的最外 殼層上有4 個(gè)電子,在硅晶體中每個(gè)原子有4 個(gè)相鄰原子,并和每一個(gè)相鄰原子共有兩個(gè)價(jià) 電子,形成穩定的8 電子殼層。自由空間的電子所能得到的能量值基本上是連續的,但在晶體中的情況就可能截然不 同了,孤立原子中的電子占據非常固定的一組分立的能線(xiàn),當孤立原子相互靠近,規則整齊 排列的晶體中,由于各原子的核外電子相互作用,本來(lái)在孤立原子狀態(tài)是分離的能級擴展,根據情況相互重疊,變成如圖2.1 所示的帶狀。
電子許可占據的能帶叫允許帶,允許帶與允 許帶間不許可電子存在的范圍叫禁帶。太陽(yáng)能電池培訓手冊 __________________________________________________________________ 2 圖2.1 原子間距和電子能級的關(guān)系 在低溫時(shí),晶體內的電子占有最低的可能能態(tài)。
但是晶體的平衡狀態(tài)并不是電子全都 處在最低允許能級的一種狀態(tài)。基本物理定理——泡利(Pauli)不相容原理規定,每個(gè)允 許能級最多只能被兩個(gè)自旋方向相反的電子所占據。
這意味著(zhù),在低溫下,晶體的某一能級 以下的所有可能能態(tài)都將被兩個(gè)電子占據,該能級稱(chēng)為費米能級(EF)。隨著(zhù)溫度的升高,一些電子得到超過(guò)費米能級的能量,考慮到泡利不相容原理的限制,任一給定能量E 的一個(gè) 所允許的電子能態(tài)的占有幾率可以根據統計規律計算,其結果是由下式給出的費米-狄拉克 分布函數f(E),即( ) ( ) KT E EF e f E ?+=11 現在就可用電子能帶結構來(lái)描述金屬、絕緣體和半導體之間的差別。
電導現象是隨電子填充允許帶的方式不同而不同。被電子完全占據的允許帶(稱(chēng)為滿(mǎn) 帶)上方,隔著(zhù)很寬的禁帶,存在完全空的允許帶(稱(chēng)為導帶),這時(shí)滿(mǎn)帶的電子即使加電 場(chǎng)也不能移動(dòng),所以這種物質(zhì)便成為絕緣體。
允許帶不完全占滿(mǎn)的情況下,電子在很小的電 場(chǎng)作用下就能移動(dòng)到離允許帶少許上方的另一個(gè)能級,成為自由電子,而使電導率變得很大,這種物質(zhì)稱(chēng)為導體。所謂半導體,即是天然具有和絕緣體一樣的能帶結構,但禁帶寬度較小 的物質(zhì)。
在這種情況下,滿(mǎn)帶的電子獲得室溫的熱能,就有可能越過(guò)禁帶跳到導帶成為自由 電子,它們將有助于物質(zhì)的導電性。參與這種電導現象的滿(mǎn)帶能級在大多數情況下位于滿(mǎn)帶 的最高能級,因此可將能帶結構簡(jiǎn)化為圖2.2 。
另外,因為這個(gè)滿(mǎn)帶的電子處于各原子的 最外層,是參與原子間結合的價(jià)電子,所以又把這個(gè)滿(mǎn)帶稱(chēng)為價(jià)帶。圖中省略了導帶的上部 和價(jià)帶的下部。
半導體結晶在相鄰原子間存在著(zhù)共用價(jià)電子的共價(jià)鍵。如圖2.2 所示,一旦 從外部獲得能量,共價(jià)鍵被破壞后,電子將從價(jià)帶躍造到導帶,同時(shí)在價(jià)帶中留出電子的一 個(gè)空位。
這個(gè)空位可由價(jià)帶中鄰鍵上的電子來(lái)占據,而這個(gè)電子移動(dòng)所留下的新的空位又可 以由其它電子來(lái)填補。這樣,我們可以看成是空位在依次地移動(dòng),等效于帶正電荷的粒子朝 著(zhù)與電子運動(dòng)方向相反的方向移動(dòng),稱(chēng)它為空穴。
在半導體中,空穴和導帶中的自由電子一 樣成為導電的帶電粒子(即載流。
太陽(yáng)能是一種干凈的可再生的新能源,越來(lái)越受到人們的親睞,在人們生活、工作中有廣泛的作用, 其中之一就是將太陽(yáng)能轉換為電能,太陽(yáng)能電池就是利用太陽(yáng)能工作的。而太陽(yáng)能熱電站的工作原理則是利用匯聚的太陽(yáng)光,把水燒至沸騰變?yōu)樗魵猓缓笥脕?lái)發(fā)電。
照射在地球上的太陽(yáng)能非常巨大,大約40分鐘照射在地球上的太陽(yáng)能,便足以供全球人類(lèi)一年能量的消費。可以說(shuō),太陽(yáng)能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽(yáng)能發(fā)電絕對干凈,不產(chǎn)生公害。所以太陽(yáng)能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。
從太陽(yáng)能獲得電力,需通過(guò)太陽(yáng)電池進(jìn)行光電變換來(lái)實(shí)現。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同,具有以下特點(diǎn):①無(wú)枯竭危險;②絕對干凈(無(wú)公害);③不受資源分布地域的限制;④可在用電處就近發(fā)電;⑤能源質(zhì)量高;⑥使用者從感情上容易接受;⑦獲取能源花費的時(shí)間短。不足之處是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面積;②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說(shuō)來(lái),瑕不掩瑜,作為新能源,太陽(yáng)能具有極大優(yōu)點(diǎn),因此受到世界各國的重視。
要使太陽(yáng)能發(fā)電真正達到實(shí)用水平,一是要提高太陽(yáng)能光電變換效率并降低其成本,二是要實(shí)現太陽(yáng)能發(fā)電同現在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。
目前,太陽(yáng)能電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽(yáng)電池變換效率最高,已達20%以上,但價(jià)格也最貴。非晶態(tài)硅太陽(yáng)電池變換效率最低,但價(jià)格最便宜,今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達到10%,每瓦發(fā)電設備價(jià)格降到1-2美元時(shí),便足以同現在的發(fā)電方式競爭。估計本世紀末便可達到這一水平。
當然,特殊用途和實(shí)驗室中用的太陽(yáng)電池效率要高得多,如美國波音公司開(kāi)發(fā)的由砷化鎵半導體同銻化鎵半導體重疊而成的太陽(yáng)電池,光電變換效率可達36%,快趕上了燃煤發(fā)電的效率。但由于它太貴,目前只能限于在衛星上使用。
太陽(yáng)能電池是一對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種,如:?jiǎn)尉Ч瑁嗑Ч瑁蔷Ч瑁榛墸熴~等。它們的發(fā)電原理基本相同,現以晶體硅為例描述光發(fā)電過(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅,形成P-N結。 當光線(xiàn)照射太陽(yáng)能電池表面時(shí),一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了越遷,成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差,當外部接通電路時(shí),在該電壓的作用下,將會(huì )有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是:光子能量轉換成電能的過(guò)程。
太陽(yáng)能基礎知識
要求:制熱快、保溫好、價(jià)格適中
太陽(yáng)能熱水器通常由集熱器、鏈接管道、支架和控制系統組成
太陽(yáng)能按使用分類(lèi)一般分為:普通式太陽(yáng)能熱水器、全天候太陽(yáng)能熱水器、全自動(dòng)太陽(yáng)能熱水器
按集熱原理一般分為:平板型熱水器和真空管熱水器
按工質(zhì)流動(dòng)方式分為:悶曬型、循環(huán)型和直流型
按結構分:一體式、分體式
按制作工藝分:承壓式、非承壓式
普通式太陽(yáng)能熱水器:普通的太陽(yáng)能熱水器
全天候太陽(yáng)能熱水器:裝有電加熱的太陽(yáng)能熱水器,配一個(gè)小型的電熱水效果更好
全自動(dòng)太陽(yáng)能熱水器:能夠對熱水器順利進(jìn)行簡(jiǎn)單管理的熱水器,裝有定時(shí)電加熱和定時(shí)上水裝置,打開(kāi)既有熱水
太陽(yáng)能熱水器的溫度一般能達到50-70度
太陽(yáng)能水管最好使用優(yōu)質(zhì)鋁塑管,交聯(lián)聚乙烯管(PEX)
上水時(shí)間一般為早晨日出前或晚上太陽(yáng)落山兩小時(shí)以后
第一章 太陽(yáng)電池的工作原理和基本特性1.1 半導體物理基礎1.1.1 半導體的性質(zhì)世界上的物體如果以導電的性能來(lái)區分,有的容易導電,有的不容易導電。
容易導電的稱(chēng)為導體,如金、銀、銅、鋁、鉛、錫等各種金屬;不容易導電的物體稱(chēng)為絕緣體,常見(jiàn)的有玻璃、橡膠、塑料、石英等等;導電性能介于這兩者之間的物體稱(chēng)為半導體,主要有鍺、硅、砷化鎵、硫化鎘等等。眾所周知,原子是由原子核及其周?chē)碾娮訕嫵傻模恍╇娮用撾x原子核的束縛,能夠自由運動(dòng)時(shí),稱(chēng)為自由電子。
金屬之所以容易導電,是因為在金屬體內有大量能夠自由運動(dòng)的電子,在電場(chǎng)的作用下,這些電子有規則地沿著(zhù)電場(chǎng)的相反方向流動(dòng),形成了電流。
太陽(yáng)能電池是一對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。
能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種,如:?jiǎn)尉Ч瑁嗑Ч瑁蔷Ч瑁榛墸熴~等。它們的發(fā)電原理基本相同,現以晶體為例描述光發(fā)電過(guò)程。
P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅,形成P-N結。 當光線(xiàn)照射太陽(yáng)能電池表面時(shí),一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了越遷,成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差,當外部接通電路時(shí),在該電壓的作用下,將會(huì )有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。
這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是:光子能量轉換成電能的過(guò)程。 晶體硅太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程: 硅”是我們這個(gè)星球上儲藏最豐量的材料之一。
自從19世紀科學(xué)家們發(fā)現了晶體硅的半導體特性后,它幾乎改變了一切,甚至人類(lèi)的思維。20世紀末,我們的生活中處處可見(jiàn)“硅”的身影和作用,晶體硅太陽(yáng)能電池是近15年來(lái)形成產(chǎn)業(yè)化最快的。
生產(chǎn)過(guò)程大致可分為五個(gè)步驟:a、提純過(guò)程 b、拉棒過(guò)程 c、切片過(guò)程 d、制電池過(guò)程 e、封裝過(guò)程。 太陽(yáng)能電池的應用: 上世紀60年代,科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽(yáng)電池應用于空間技術(shù)——通信衛星供電,上世紀末,在人類(lèi)不斷自我反省的過(guò)程中,對于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切,不僅在空間應用,在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。
如:太陽(yáng)能庭院燈、太陽(yáng)能發(fā)電戶(hù)用系統、村寨供電的獨立系統、光伏水泵(飲水或灌溉)、通信電源、石油輸油管道陰極保護、光纜通信泵站電源、海水淡化系統、城鎮中路標、高速公路路標等。歐美等先進(jìn)國家將光伏發(fā)電并入城市用電系統及邊遠地區自然界村落供電系統納入發(fā)展方向。
太陽(yáng)電池與建筑系統的結合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢 。
太陽(yáng)能發(fā)電系統由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或110V,還需要配置逆變器。各部分的作用為:
(一)太陽(yáng)能電池板:太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分,也是太陽(yáng)能發(fā)電系統中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉換為電能,或送往蓄電池中存儲起來(lái),或推動(dòng)負載工作。太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統的質(zhì)量和成本;
(二)太陽(yáng)能控制器:太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統的工作狀態(tài),并對蓄電池起到過(guò)充電保護、過(guò)放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應當是控制器的可選項;
(三)蓄電池:一般為鉛酸電池,小微型系統中,也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲存起來(lái),到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。
(四)逆變器:在很多場(chǎng)合,都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能,需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能,因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合,需要使用多種電壓的負載時(shí),也要用到DC-DC逆變器,如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能(注意,不是簡(jiǎn)單的降壓)。
太陽(yáng)能發(fā)電系統的設計需要考慮如下因素:
Q1、太陽(yáng)能發(fā)電系統在哪里使用?該地日光輻射情況如何?
Q2、系統的負載功率多大?
Q3、系統的輸出電壓是多少,直流還是交流?
Q4、系統每天需要工作多少小時(shí)?
Q5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣,系統需連續供電多少天?
Q6、負載的情況,純電阻性、電容性還是電感性,啟動(dòng)電流多大?
Q7、系統需求的數量。
太陽(yáng)能發(fā)電系統主要包括:太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池、逆變器、負載等組成。
其中,太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統,控制器和逆變器為控制保護系統,負載為系統終端。1.太陽(yáng)能電池組件太陽(yáng)能電池組件是發(fā)電系統中的核心部分,其作用是將太陽(yáng)的輻射能直接轉換為直流電,供負載使用或存貯于蓄電池內備用。
一般根據用戶(hù)需要,將若干太陽(yáng)能電池板按一定方式連接,組成太陽(yáng)能電池方陣(陣列),再配上適當的支架及接線(xiàn)盒組成太陽(yáng)能電池組件。2.充電控制器在太陽(yáng)能發(fā)電系統中,充電控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓,快速、平穩、高效的為蓄電池充電,并在充電過(guò)程中減少損耗、盡量延長(cháng)蓄電池的使用壽命;同時(shí)保護蓄電池,避免過(guò)充電和過(guò)放電現象的發(fā)生。
高級的控制器可以同時(shí)記錄并顯示系統各種重要數據,如充電電流、電壓等。控制器主要功能如下:1) 過(guò)充保護 避免蓄電池因充電電壓過(guò)高而造成損壞。
2) 過(guò)放保護 避免蓄電池因放電到過(guò)低的電壓而損壞。3) 防反接功能 避免蓄電池及太陽(yáng)能電池板因正負極接反而不能使用甚至釀成事故。
4) 防雷擊功能 避免因雷擊而損壞整個(gè)系統。5) 溫度補償 主要針對溫差大的地方,保證蓄電池處于最佳的充電效果。
6) 定時(shí)功能 控制負載的工作時(shí)間,避免能源浪費。7) 過(guò)流保護 當負載過(guò)大或短路時(shí),自動(dòng)切斷負載,保證系統的安全運。
8) 過(guò)熱保護 當系統工作溫度過(guò)高時(shí),自動(dòng)停止給負載供電,故障排除后,自動(dòng)恢復正常工作。9) 自動(dòng)識別電壓 對于不同的系統工作電壓,自動(dòng)識別,無(wú)須另外設置。
3.蓄電池蓄電池作用是將太陽(yáng)能電池方陣發(fā)出直流電貯存起來(lái), 供負載使用。在光伏發(fā)電系統中, 蓄電池處于浮充放電狀態(tài)。
白天太陽(yáng)能電池方陣給蓄電池充電,同時(shí)方陣還給負載用電,晚上負載用電全部由蓄電池供給。因此, 要求蓄電池的自放電要小, 而且充電效率要高, 同時(shí)還要考慮價(jià)格和使用是否方便等因素。
4.逆變器絕大多數用電器,如日光燈、電視機、電冰箱、電風(fēng)扇和絕大多數動(dòng)力機械等都是以交流電工作,要想這類(lèi)用電器能正常工作,太陽(yáng)能發(fā)電系統需要將直流電變換成交流電,具有這種功能的電力電子設備稱(chēng)作逆變器。逆變器還具有自動(dòng)穩壓功能,可改善光伏發(fā)電系統的供電質(zhì)量。
下面以100W輸出功率,每天使用6個(gè)小時(shí)為例,介紹一下計算方法:1.首先應計算出每天消耗的瓦時(shí)數(包括逆變器的損耗):若逆變器的轉換效率為90%,則當輸出功率為100W時(shí),則實(shí)際需要輸出功率應為100W/90%=111W; 若按每天使用5小時(shí),則耗電量為111W*5小時(shí)=555Wh。2.計算太陽(yáng)能電池板:按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計算,再考慮到充電效率和充電過(guò)程中的損耗,太陽(yáng)能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。
其中70%是充電過(guò)程中,太陽(yáng)能電池板的實(shí)際使用功率。3.充電控制器的選擇:130W的太陽(yáng)能電池板它的最大輸出電流是7.7A。
因此應該選取充電電流至少為8A的充電控制器。4.蓄電池的選擇:若采用12V的蓄電池,其放電深度為50%,則應使用555Wh/12V/50%=90Ah的蓄電池;若選擇24V的蓄電池,則蓄電池的容量應為555Wh/24V/50%=45Ah。
太陽(yáng)能電池的額定輸出功率與轉換效率有關(guān),一般來(lái)講,單位面積的電池組件,轉換效率越高,其輸出功率越大。太陽(yáng)能電池的轉換效率一般在14~17%之間,每平方厘米的電池片,其輸出功率在14~16mW,每平方米的太陽(yáng)能電池組件輸出功率約120WP.太陽(yáng)能電池組件的測試,需用專(zhuān)門(mén)的檢測設備,在標準的條件下檢測。
由于檢測設備非常昂貴,一般的檢測方法是:利用碘鎢燈或白熾燈,模擬太陽(yáng)光,比較樣品作對比測試,主要檢測其開(kāi)路電壓與短路電流,檢測的時(shí)候注意控制溫度,不能超過(guò)25℃。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電需要綜合考慮各種因素,只有掌握了準確的資料后,才能確定電池板的安裝方式、最低功率、規格(太陽(yáng)能電池板每天的有效發(fā)電量必須太于負載的用電量)及蓄電池的容量、性能及控制方式。
使產(chǎn)品達到最佳性?xún)r(jià)比。如果對相關(guān)因素的估算失誤,就會(huì )直接影響到獨立光伏發(fā)電系統性能和造價(jià)。
(1)現場(chǎng)的地理位置.。包括:地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度、海拔等。
(2)安裝地點(diǎn)的氣象條件。包括:逐月太陽(yáng)能總輻射量,直接輻射量(或日照百分比),年平均氣溫,最長(cháng)連續陰雨天數,最大風(fēng)速及冰雹、降雪等特殊氣象情況。
(3)最大負載量。包括:負載每天工作時(shí)間及平均耗電量,連續陰雨天需工作的時(shí)間。
(4)負載用電特性由于太陽(yáng)能電池陣列輸出的電流是直流,如果負載是交流的話(huà),需要經(jīng)過(guò)逆變器的轉換,才能正常工作,這樣太陽(yáng)能最終供給負載的能量損耗就增大,從而所需太陽(yáng)能電池就會(huì )增大,導致太陽(yáng)能供電系統造價(jià)增大。(5)交流負載對電源的要求交流負載除了需要更大的太陽(yáng)能電池板外,對逆變器的要求也會(huì )因負載的不同而不同。
一般來(lái)講純電阻性質(zhì)的負載例如電熱絲,對逆變器要求不高,可用普通的修正波逆變器。而電視、電動(dòng)機對電源要求相對要高,需要的逆變器功率及輸出特性都要高,需用大功率的正弦波的逆變器,才能保證負載能正常工作,不受干擾。
負載要求不同,造價(jià)也不。
我就是做光伏發(fā)電了,基本常識太多了 我就列舉幾個(gè):1.光伏指的是光生伏特效應,一定條件下光能產(chǎn)生電壓,從而產(chǎn)生電流,電能2.光伏發(fā)電是發(fā)的是直流電,一般都需要逆變器轉化才能并到國家電網(wǎng)或者自己使用3.太陽(yáng)能電池板主流的分為 晶硅和薄膜兩大類(lèi),薄膜以漢能為代表,晶硅的有多晶硅和單晶硅之分,目前市場(chǎng)的太陽(yáng)能電池板以晶硅類(lèi)的為主,廠(chǎng)家較多,在此不列舉了4,光伏發(fā)電主要有 :組件(太陽(yáng)能電池板),逆變器,支架,三大部分組成5,光伏發(fā)電效率受 光照強度和溫度影響很大,溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì )影響發(fā)電效率 25度為宜6,前幾年做光伏的企業(yè)都賺翻了,但是今年受政策影響,會(huì )死一批光伏企業(yè),7,光伏發(fā)電有很多形式,戶(hù)用分布式,工商業(yè)屋頂,集中地面電站,農光互補,漁光互補,等等8.光伏發(fā)電的電價(jià)全國不一樣,太多了,這里就不一一列舉了,有問(wèn)題,歡迎加關(guān)注,私信我。
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