太陽能光伏發電必備知識

發佈日期: 2011 年 10 月 21 日 10:16 | 作者: | 分類: 綠能知識

1、太陽能光伏系統的組成和原理

太陽能光伏系統由以下三部分組成:太陽電池組件;充、放電控制器、逆變器、測試儀錶和電腦監控等電力電子設備和蓄電池或其他蓄能和輔助發電設備。

太陽能光伏系統具有以下的特點:

- 沒有轉動部件,不產生噪音;

- 沒有空氣污染、不排放廢水;

- 沒有燃燒過程,不需要燃料;

- 維修保養簡單,維護費用低;

- 運行可靠性、穩定性好;

- 作為關鍵部件的太陽電池使用壽命長,晶體矽太陽電池壽命可達到25年以上;

根據需要很容易擴大發電規模。

光伏系統應用非常廣泛,光伏系統應用的基本形式可分為兩大類:獨立發電系統和並網發電系統。應用主要領域主要在太空航空器、通信系統、微波中繼站、電視差轉臺、光伏水泵和無電缺電地區戶用供電。隨著技術發展和世界經濟可持續發展的需要,發達國家已經開始有計劃地推廣城市光伏並網發電,主要是建設戶用屋頂光伏發電系統和MW級集中型大型並網發電系統等,同時在交通工具和城市照明等方面大力推廣太陽能光伏系統的應用。

光伏系統的規模和應用形式各異,如系統規模跨度很大,小到0.3~2W的太陽能庭院燈,大到MW級的太陽能光伏電站,如3.75kWp家用型屋頂發電設備、敦煌10MW 專案。其應用形式也多種多樣,在家用、交通、通信、空間應用等諸多領域都能得到廣泛的應用。儘管光伏系統規模大小不一,但其組成結構和工作原理基本相同。圖4-1是一個典型的供應直流負載的光伏系統示意圖。其中包含了光伏系統中的幾個主要部件:

光伏組件方陣:由太陽電池元件(也稱光伏電池組件)按照系統需求串、並聯而成,在太陽光照射下將太陽能轉換成電能輸出,它是太陽能光伏系統的核心部件。

蓄電池:將太陽電池元件產生的電能儲存起來,當光照不足或晚上、或者負載需求大於太陽電池元件所發的電量時,將儲存的電能釋放以滿足負載的能量需求,它是太陽能光伏系統的儲能部件。目前太陽能光伏系統常用的是鉛酸蓄電池,對於較高要求的系統,通常採用深放電閥控式密封鉛酸蓄電池、深放電吸液式鉛酸蓄電池等。

控制器:它對蓄電池的充、放電條件加以規定和控制,並按照負載的電源需求控制太陽電池元件和蓄電池對負載的電能輸出,是整個系統的核心控制部分。隨著太陽能光伏產業的發展,控制器的功能越來越強大,有將傳統的控制部分、逆變器以及監測系統集成的趨勢,如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三種功能。

逆變器:在太陽能光伏供電系統中,如果含有交流負載,那麼就要使用逆變器設備,將太陽電池元件產生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉化為負載需要的交流電。

太陽能光伏供電系統的基本工作原理就是在太陽光的照射下,將太陽電池元件產生的電能通過控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負載需求的情況下直接給負載供電,如果日照不足或者在夜間則由蓄電池在控制器的控制下給直流負載供電,對於含有交流負載的光伏系統而言,還需要增加逆變器將直流電轉換成交流電。光伏系統的應用具有多種形式,但是其基本原理大同小異。對於其他類型的光伏系統只是在控制機理和系統部件上根據實際的需要有所不同,下面將對不同類型的光伏系統進行詳細地描述。

2、光伏系統的分類與介紹

一般將光伏系統分為獨立系統、並網系統和混合系統。如果根據光伏系統的應用形式、應用規模和負載的類型,對光伏供電系統進行比較細緻的劃分,可將光伏系統分為如下六種類型:小型太陽能供電系統(Small DC);簡單直流系統(Simple DC);大型太陽能供電系統(Large DC);交流、直流供電系統(AC/DC);並網系統(Utility Grid Connect);混合供電系統(Hybrid);並網混合系統。

光伏發電是利用半導體介面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種電子元件技術,這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯後進行封裝保護可形成大面積的太陽電池元件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。光伏發電的優點是較少受地域限制,因為陽光普照大地;光伏系統還具有安全可靠、無雜訊、低污染、無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電及建設同期短的優點。

光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是並網發電,光伏發電系統主要由太陽能電池板(元件)、控制器和逆變器三大部分組成,它們主要由電子元器件構成,不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用於任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發電的最基本元件是太陽能電池(片),有單晶矽、多晶矽、非晶矽和薄膜電池等。目前,單晶和多晶電池用量最大,非晶電池用於一些小系統和計算器輔助電源等。

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