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第一部分太阳能光伏系统简介

系统的工作原理
白天,太阳能电池组件在一定强度的太阳光照射下产生电能,通过太阳能充放电控制器存储到蓄电池内;夜晚,蓄电池通过充放电控制器为负载提供电能。通常,太阳能系统在设计时会根据实际情况增大蓄电池的容量,以保证阴雨天的照明。
图1-1 太阳能电池发电系统示意图
系统的组成
太阳能光伏电站系统由太阳能电池组件,防反充二极管,蓄电池,太阳能充放电控制器,逆变器,负载及其它设备组成。
主要部件的功能
1. 太阳能电池板
将太阳能转化为电能,输出的直流电存入蓄电池中。它是太阳能光伏系统的重要组成部分之一。
目前市场上广泛应用的有三种形式的太阳能电池板:单晶硅,多晶硅,非晶硅。三种太阳能电池组件的综合比较:
(1).在电性能方面,转换效率最高的是单晶硅太阳能电池组件,多晶硅太阳能电池组件稍低于单晶硅太阳能电池组件,而相比晶体硅太阳能电池组件而言,非晶硅太阳能电池组件的转换效率比较低;单晶硅和多晶硅太阳能电池组件的稳定性好,而非晶硅太阳能电池稳定性较差;晶体硅太阳能电池组件适合用于强光条件下,而非晶硅太阳能电池的弱光性相对较好;晶体硅太阳能电池的一致性好,而非晶硅太阳能电池一致性较差。
(2).在价格方面,硅太阳能电池的主要材料是硅,占组件制造成本的三分之二左右,目前硅材料还相当昂贵而非晶硅比晶体硅太阳能电池组件用的硅材料少的多,从而非晶硅太阳能电池组件比晶体硅太阳能电池组件便宜。
(3).机械强度方面,由于制造工艺及材料的不同,尤其是受工艺条件限制,非晶硅太阳能电池组件只能选用非钢化玻璃,这就使得非晶硅太阳能电池组件的机械强度于晶体硅太阳能电池组件相比低得多,抗震性及抗冲击性能力都比较差。
2. 防反充二极管
又称阻塞二极管。其作用是避免由于太阳能电池方阵在阴雨天和夜晚不发电时或出现短路故障时,蓄电池组通过太阳能电池方阵放电。它串联在太阳能电池方阵中,起单向导通作用。
3. 蓄电池
其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时所发出的电能并可能随时向负载供电。
蓄电池的种类很多,主要有铅酸蓄电池,镍镉蓄电池,锂电池等。铅酸蓄电池具有性能可靠,价格低廉等优点;镍镉蓄电池自放电损失小,耐过充放电能力强,但价格昂贵。目前,太阳能光伏电源多采用阀控式密封铅酸蓄电池,胶体铅酸蓄电池和免维护蓄电池作为储能电源。
4. 控制器
是光伏发电系统的核心部件之一。光伏电站的控制器一般有以下功能:
(1).信号检测
检测光伏发电系统各种装置和各个单元的状况和参数,为对系统进行判断,控制,保护等提供依据。例如输入电压,充电电流,输出电压,输出电流等。
(2).蓄电池最优充电控制
控制器根据当前太阳能资源情况和蓄电池荷电状态,确定最佳充电方式,以实现高效,快速地充电,并充分考虑充电方式对蓄电池寿命的影响。
(3).蓄电池放电管理
例如,负载控制自动开关机
(4).设备保护
光伏系统所连接的用电设备,在有些情况下需要由控制器来提供保护,如系统中因逆变器电路故障而出现的过电压和负载短路而出现的过电流等,如不及时加以控制,就有可能导致光伏系统或用电设备损坏。
(5).运行状态指示
通过指示灯,显示器等方式指示光伏系统的运行状态和故障信息。
5. 逆变器
逆变器是将直流电变换成交流电的设备。在我国,通用的各种常用电器和其他用电设备大多采用220V,50HZ的交流电供电,为了方便用户直接使用这些电器和设备,在功率稍大一些的太阳能光伏电源系统中需要配置逆变设备,把蓄电池的直流电变换成交流电。
逆变器的种类很多,按照逆变器输出交流电压的相数可分为单相逆变器,三相逆变器和多相逆变器。按照逆变器的输出波形,可以把逆变器分为方波逆变器,正弦波逆变器。方波逆变器的优点是线路简单,价格便宜,维修方便;缺点是由于方波电压中含有大量高次谐波,在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗,对收音机和某些通信设备有干扰,它的调压范围不够宽,噪音比较大等缺点。正弦波逆变器的优点是输出波形好,失真度很低,对收音机及通讯设备干扰小,噪音低,此外,保护功能齐全,整机效率低,缺点是线路相对复杂,对维修技术要求高,价格较贵。

太阳能光伏电源系统通常由光伏组件,控制器,逆变器,蓄电池组,用电设备机及系统连接导线,机械支架等环节组成。因此,系统的正常使用涉及系统各环节的合理使用,一个能够合理使用和维护良好的系统,其使用效能及使用寿命必将大为提高。


(1)安装地点必须选择阳光充足,无建筑物、树木或地形遮挡,环境干燥,无振动的平坦地方安装光伏电池阵列。
(2)支架支架放置于地面应平整不晃动,有大