太陽能電池培訓(xùn)手冊

1、第一部分 光伏系統(tǒng)各部件介紹前言 獨(dú)立光伏系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括：光伏組件（陣列）、蓄電池、逆變器、控制器。見下圖。下而我們分別加以討論。太陽電池板控制器逆變器負(fù)載蓄電池圖 光伏系統(tǒng)方框圖光伏組件（陣列） 一個(gè)光伏陣列包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的光伏組件，具體需要多少個(gè)組件及如何連接組件與所需電壓（電流）及各個(gè)組件的參數(shù)有關(guān)。 光伏組件是由太陽能電池片群密封而成，是陣列的最小可換單元。目前大多數(shù)太陽能電池片是單晶或多晶硅電池。這些電池正面用退水玻璃背面用軟的東西封裝。它就是光伏系統(tǒng)中把輻射能轉(zhuǎn)換成電能的部件。 按照太陽電池的用途，目的、規(guī)模、太陽能電池的種類等有各種形狀的太陽能電池組件，下面就幾種典型的例

2、子進(jìn)行介紹。（一） 用于電子產(chǎn)品的組件 為驅(qū)動計(jì)算器手表，收音機(jī)、電視、充電器等電子產(chǎn)品，一般需1.5v至數(shù)十伏的電壓。而單個(gè)太陽電池產(chǎn)生的電壓小于1v，所以要驅(qū)動這些電子產(chǎn)品，必須使多個(gè)太陽電池元件串聯(lián)連接才能達(dá)到要求電壓。 下圖示出了民用晶體太陽組件的結(jié)構(gòu)，是把太陽電池元件排列好，串聯(lián)連接做成組件?？梢?，為驅(qū)動電子裝置，需要一定的高壓，而該組裝方法存在問題是成本高，接線點(diǎn)太多；從可靠性的觀點(diǎn)來看接線點(diǎn)太多是不利的。圖 民用晶體硅太陽電池組件的結(jié)構(gòu) 另一種是非晶硅太陽電池。因?yàn)榉蔷Ч枋强繗怏w反應(yīng)形成的，很容易形成薄膜，在一塊襯底上便于使多個(gè)單元電池串聯(lián)連接而獲得；較高的電壓輸出。（二）用于電

3、力的組件 電力用的太陽電池一般均安裝在調(diào)用外，所以除太陽電池本身以外，還必須采用能經(jīng)受雨、風(fēng)、砂塵和溫度變化甚至冰雹襲擊等的框架、支撐板和密封樹脂等進(jìn)行完好的保護(hù)，現(xiàn)正研究各種電力用的太陽電池組件的結(jié)構(gòu)。如圖8.6中（a）所示的是襯片式結(jié)構(gòu)，是在太陽電池的背后放一塊襯片作為組件的支撐板，其上用透明樹脂將整個(gè)太陽電池封住。支撐板采用纖維鋼化塑料（frp）等。圖各種結(jié)構(gòu)晶硅太陽電池電力用組件的結(jié)構(gòu) 目前最常用的是上圖所示的超光面式結(jié)構(gòu)，在太陽電池的受光面放一塊透明基板作組件的支撐板，其下用填充材料和背面被覆蓋材料將太陽電池密封。上面的透明板用玻璃，最好采用透明度和耐沖擊強(qiáng)度均好的鋼化白玻璃。填充材

4、料主要采用在紫外光照射時(shí)透過率衰減較小的聚乙烯醇縮丁醛（pvb）和耐濕性良好的乙烯乙酸乙烯（eva）。反面涂層多采用金屬鋁同聚氟乙烯（pvf）夾心狀結(jié)構(gòu)，使其具有耐濕性和高絕緣性。 此外，對可靠性要求特別高的應(yīng)用，開發(fā)了一種新的封裝方式，如下圖（c），即在兩塊玻璃板之間用樹脂把太陽電池封入。 隨著非晶硅太陽電池的發(fā)展，也在研究采用同晶體硅太陽電池一樣的超光面封裝方式，如下圖所示，把集成型太陽電池襯底玻璃直接用作受光面的保護(hù)板，各單元電池的連接也不用導(dǎo)線，所以能使組件的組裝工藝變得特別簡單。此外，圖（b）所示的組件類型也在研究之中。今后如更大面積太陽電池的研制取得進(jìn)展的話，一般估計(jì)圖（c）所示的

5、單塊襯底型組件是更適合的，這樣可以進(jìn)一步使組件成本降低。圖 采用非晶硅太陽電池的各種電力用組件的結(jié)構(gòu) 下 圖分別給出一單晶硅太陽電池組件和非晶硅太陽電池組件與溫度的關(guān)系和與光強(qiáng)的關(guān)系。與單個(gè)電池的溫度系數(shù)不同，這是因?yàn)榻M件中包括了接線部分的因素。圖 太陽電池組件數(shù)輸出特性與溫度關(guān)系的實(shí)例(單晶硅電池組件的大小：30.2cm*121.7cm非單晶硅電池組件的大?。?7.8cm*71.1cm) 圖 太陽電池組件輸出特性與光強(qiáng)關(guān)系的實(shí)例(組件大小同圖) 非晶硅太陽電池組件與單晶硅太陽組件相比，其輸出對溫度的關(guān)系較小，轉(zhuǎn)換效率隨著光強(qiáng)的減小，在直線范圍內(nèi)比單晶硅的小。（三）聚光式組件 聚光式太陽電池發(fā)

6、電系統(tǒng)是在聚焦的太陽光下工作的，有關(guān)這方面的研究工作最近在美國取得了較大的進(jìn)展。它分為透鏡式和反光鏡式兩種。 （1）透鏡式 聚光所必須的大面積凸透鏡采用透鏡，它是把分割的凸透鏡曲面連接在一起。菲涅耳透鏡的形狀有圓型和線型之分。如圖8.11（a）示出了線型菲涅耳透鏡的實(shí)例，太陽光聚焦于配置為點(diǎn)狀或線狀的太陽電池上。圖8.11.兩種聚光方式 太陽電池除了采用單晶硅太陽電池以外，常采用轉(zhuǎn)換效率較高的砷化鎵太陽電池。在圓型菲涅耳透鏡、聚光比為5001000倍的點(diǎn)聚焦情況下，單晶硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)1517%而砷化鎵太陽電池的達(dá)到1820%。（2）反光鏡式 反光鏡式又有兩種形式，一種是采用拋物面鏡，太

7、陽電池則放在其焦點(diǎn)上，另一種是底面放置太陽電池，側(cè)面配置反光鏡，如圖8.11（b）所示的槽形拋物面鏡的形式較為常用。 此外還有其它方式,如圖8.12（a）所示為熒光聚光板型太陽電池，是把所吸收的太陽電池光通過熒光板變?yōu)闊晒?，熒光在熒光板?nèi)傳播，最后被聚集于放置著太陽電池的端部。 現(xiàn)在這種熒光聚光板型太陽電池已能做到面積為1m2的效率為1%；面積為1600cm2的，效率為2.5%。另外在該方式中，正在研究如圖8.12（b）所示的波長為分割型的熒光聚光板型太陽電池，其關(guān)鍵問題是要降低熒光板的價(jià)格，提高發(fā)光效率，以及提高可靠性等。圖8.12 熒光聚光板型太陽電池 (四)混合型組件 光熱混合型組件是為

8、更有效地利用太陽能，讓太陽光發(fā)電又發(fā)熱的器件。這種混合型組件有聚光型光熱混合型組件和聚熱器型光熱混合型組件。 聚光型光熱混合組件如圖8.13所示，聚光型太陽電池背面通過導(dǎo)熱媒介物進(jìn)行聚熱。新能源綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（nedo）委托研究做系統(tǒng)能得到5kw的電輸出，25kw的熱輸出。圖8.13 聚光型光熱混合型組件 聚熱型光熱混合型組件是將太陽電池連接到聚熱板上而發(fā)電的。圖8.14所示為在真空玻璃管型聚熱板上形成非晶硅太陽電池的混合型組件。圖8.14 采用非晶硅太陽電池的光熱混合型組件 非晶硅太陽電池因?yàn)樵诳梢姽夥秶障禂?shù)很大，而在紅外線范圍反射系數(shù)大，所以也起著良好的選擇吸收膜的作用，如圖8.15所示

9、。圖8.15 非晶硅太陽電池作為選擇吸收膜的特性 非晶硅太陽電池被密封真空玻璃管內(nèi)，所以不要包封，太陽能的總轉(zhuǎn)換效率達(dá)58%其中電能轉(zhuǎn)換5%，熱能轉(zhuǎn)換53%。這對降低成本很有好處。 目前，上海交通大學(xué)，就用物理系，太陽能研究所采用結(jié)晶硅太陽電池電力用組件的封裝方式，整個(gè)組件效率達(dá)15%，達(dá)到全國先進(jìn)水平。 有四個(gè)因素決定了光伏組件的輸出功率：負(fù)載電阻、太陽輻照度，電池溫度和光伏電池的效率。對于給定的組件的輸出可由其電流電壓（iv）曲線來估算。如圖8.16所示,在某一溫度（t）下太陽的照度也為一定的情況下，通過測定得了的數(shù)據(jù)繪出了些圖，從圖8.15中可知有開路電壓（voc），短路電流（isc），

10、最大功率點(diǎn)m處的電流（imp）和電壓（vmp）可得組件的功率wm=impvmp。ivisc impmvmpvoc 圖8.16 光伏組件的i-v特性圖 對于一個(gè)給定的電池面積，電流與太陽輻照度成正比且?guī)缀跖c溫度無關(guān)，而電壓（功率）隨溫度升高而下降。一般來說，晶體硅電池的電壓降為0.5%/c。由此可以看到組件的溫度對其功率的輸出影響較大，所以陣列要安裝在通風(fēng)的地方，以保持涼爽；不能在一個(gè)屋頂或同一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上安裝過多的組件。 光伏陣列的任何部分不能被遮蔭，它不像太陽能集熱器，如果遮住了光伏組件必須有相同的電流。如果有幾個(gè)電池被遮蔭，則它們便不會產(chǎn)生電流且會成為反向偏壓，這就意味著被遮電池消耗功率發(fā)

11、熱，久而久之，形成故障。但是有些偶然的遮擋是不可避免的，所以需要用旁路二極管來起保護(hù)作用。如果所有的組件是并聯(lián)的，就不需要旁路二極管，即如果要求陣列輸出電壓為12v，而每個(gè)組件的輸出恰為12v，則不需要對每個(gè)組件加旁路二極管，如果要求24v陣列（或者更高），那么必須有2個(gè)（或者更多的）組件串聯(lián)，這時(shí)就需要加上旁路二極管，如圖8.17所示,組件組件組件組件+-dc24v圖8.17 帶旁路二極管的串聯(lián)電池組件組件組件組件+-dc24v阻塞二極管圖8.18 對于24v陣列阻塞二極管的接法阻塞二極管是用來控制光伏系統(tǒng)中電流的。任何一個(gè)獨(dú)立光伏系統(tǒng)都必須有防止從蓄電池流向陣列的反向電流的方法或有保護(hù)或失

12、效的單元的方法。如果控制器沒有這項(xiàng)功能的話，就要用到阻塞二極管，如圖8.18阻塞二極管既可在每一并聯(lián)支路，又可在陣列與控制器之間的干路上，但是當(dāng)多條支路并聯(lián)接成一個(gè)大系統(tǒng)，則應(yīng)在每條支路上用阻塞二極管（如圖8.18）以防止由于支路故障或遮蔽引起的電流由強(qiáng)電流支路流向弱電流支路的現(xiàn)象。在小系統(tǒng)中，在干路上用一個(gè)阻塞二極管就夠了，不要兩種都用，因?yàn)槊總€(gè)二極管會降壓0.40.7v是一個(gè)12v系統(tǒng)的6%，這也是不小的一個(gè)比例。蓄電池 蓄電池是用來將光伏陣列產(chǎn)生的電能（直流）存儲起來供后級負(fù)載（逆變器和交流負(fù)載）使用的部件，在獨(dú)立光伏系統(tǒng)中，一般都需要控制器來控制其充電狀態(tài)和放電深度，以保護(hù)蓄電池延長其

13、使用壽命。 深度循環(huán)電池是用較大的電極板制成，可承受標(biāo)定的充放電次數(shù)。循環(huán)次數(shù)取決于放電深度，放電速度，充電前的時(shí)間，充電速率等等。淺循環(huán)電池使用較輕的電極板。淺循環(huán)電池不能象深度循環(huán)電池那樣多次地循環(huán)使用。完全放電一兩次常常就會損壞，因此它們不能在某些光伏系統(tǒng)中。有些蓄電池電解質(zhì)是膠體，這種膠體電解質(zhì)電池易于維護(hù)，因?yàn)樗ǔＪ敲芊獾?，?dāng)電池翻轉(zhuǎn)也不會泄露。大多數(shù)密封電池有放氣口可放出氫氣，但是卻不允許添加電解液，它們可能被 標(biāo)定為深度循環(huán)電池，但它們通常比工業(yè)級濕性蓄電池的循環(huán)次數(shù)要少。有電解液的電池可能是密封的，或者有一個(gè)小帽，這樣就可以向其中添加蒸餾水了。通常當(dāng)電池容易大于100ah時(shí)，

14、電池是開放的，對于濕性蓄電池應(yīng)按時(shí)添加電解液（蒸餾水）。 鎳鎘電池在有些國家使用，它們通常比鉛酸電池貴，但鎳鎘電池壽命長，維修率低，耐用，可承受極熱極冷的溫度，而且可以完全放電。由于可以完全放電，在某些系統(tǒng)中控制器就可以省下來不用了。請注意：如果要為鎳鎘電池配置控制器，則必須提出要求，由供應(yīng)商提供，而不能用一般的控制器,因?yàn)橐话闾峁┑目刂破魇菫殂U酸電池設(shè)計(jì)的，其所控的充電程度不同于鎘電池。由此可知，控制器并不能通用。 用在獨(dú)立光伏系統(tǒng)的電池應(yīng)是深度循環(huán)大負(fù)載類型的。由于極板材料鉛較軟，所以要加一些如銻或鈣之類的元素以加強(qiáng)鉛板的硬度，這樣可改善電池的性能。鉛銻電池可承受深度放電，但因?yàn)樗纳⒋螅?/p>

15、需要定期維護(hù)。鉛-鈣電池可以有幾次深度級放電，它們首期投入成本低，但壽命卻低于鉛酸電池。 大多數(shù)電池有酸性或腐蝕性物質(zhì)，如果操作不當(dāng)就比較危險(xiǎn)甚至危及生命。對于開放式電池在充電時(shí)會產(chǎn)生具有爆炸性的氫氣。這些電池需擺放在通風(fēng)良好的地方。系統(tǒng)電器元件不能安裝在電池附近，因?yàn)槠渌a(chǎn)生的火花可能會點(diǎn)燃?xì)錃?。同時(shí)鉛酸電池的酸性氣體會腐蝕和損壞電子元件?？捎脧?fù)合劑或催化劑的電池蓋以用氧將氫氣化合成液態(tài)水流回電解液。這些蓋子有35年壽命，但還要定期檢查和清洗以保證其動行良好。任何電池對于人類尤其是兒童，還有動物都是具有危險(xiǎn)性的，所以應(yīng)有經(jīng)驗(yàn)的人操作，同時(shí)，要保持輸出端有蓋子，因?yàn)橐粋€(gè)典型的光伏系統(tǒng)在輸出端短

16、路時(shí)能產(chǎn)生6000a的電流，盡管這個(gè)電流僅持續(xù)幾毫秒，但是以將工具弧焊在輸出端上，而且電壓越高，危害越大。當(dāng)電壓高于24v時(shí)電擊可以引起生命危險(xiǎn)；在12v電壓下，如果電池偶然短路，大電流能引起火災(zāi)。所以在電池周圍工作時(shí)應(yīng)使用防護(hù)工具如手套，膠鞋，護(hù)目鏡。電池一般很重，所以在搬動時(shí)須注意，不要閃了腰。 下面介紹一下蓄電池的特性，了解這些特性可以使我們更好地使用它們。一、 放電深度，它以電池容量的百分?jǐn)?shù)表示，標(biāo)定容量可以從電池外殼上或說明書上獲得。電池所能承受的放電容量與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。絕大多數(shù)普通電池有電活性的鉛合金板，浸沒于稀的電解液中，板可分為普蘭特式（純鉛），涂漿極板式和管式。電極可用不同的厚

17、度，不同的合金（如鉛鈣，鉛銻合金）以用于不同類型的電池。一般來說，電極板越大則蓄電池所能承受的充放電程度等的性能就越好。電池工作有淺循環(huán)和深循環(huán)之分。淺循環(huán)電池較輕，較便宜，但是如果經(jīng)常過規(guī)定的放電的深度則壽命會大大降低。許多密封式電池（即所謂的免維護(hù)電池）就是淺循環(huán)電池，一般的淺循環(huán)電池的放電量不應(yīng)超過電池容量的25%。深度循環(huán)電池中獨(dú)立光伏系統(tǒng)中經(jīng)常使用的電池，其極板厚度大，可承受的放電量為其容量的80%，絕大多數(shù)此類電池是濕性電池，其極板是由電解液浸泡的。電解液的液面需要經(jīng)常檢查，并定期加入蒸餾水以保證電極是被淹沒的。 對于鎳鎘電池，我們前面已經(jīng)提到過了。我們知道雖然其價(jià)格昂貴但能在惡劣

18、的環(huán)境下工作，且可完全放電而不會損壞，電解液不會凍住，也可以省去系統(tǒng)中的控制器這一部分。、二、 溫度校正：電池對溫度較為敏感，一個(gè)溫度較低的電池比一個(gè)溫度較高的電池提供的電能要少。如圖8.19所示，一個(gè)處于25的電池如果以c/20的放電流進(jìn)行放電（c為電池標(biāo)定容量）則可以提供100%的能量（電池的標(biāo)定能量）。而在-20時(shí)凡例c/20速率放電只能提供75%的能量，如果放電速率升高到如圖所示的c/5，則其只能輸出50%的能量。從圖中還可看到在同一溫度下，放電速率升高則輸出能量降低。盡管如圖所示,溫度高就可以得到甚至高于額定容量的能量，但是發(fā)熱溫度會減少電池的壽命，所以還是應(yīng)該避免的，應(yīng)使蓄電池的工

19、作溫度處于室溫附近。圖8.19 鉛酸電池容量與溫度的關(guān)系圖 三、電池額定容量：即電池在某一特定溫度和放電速率下所能產(chǎn)生的最大能量。當(dāng)電池用于光伏系統(tǒng)中，您不可能反復(fù)用到額定容量，然而額定容量設(shè)置了一個(gè)基線用以比較電池的性能。須注意的是，如果比較不同電池的額定容量時(shí)，須在同一溫度下使用相同的放電速度。 四、充電狀態(tài)（soc）：為某一時(shí)刻電池所剩容量的百分?jǐn)?shù)。它等于用1減去放電深度的百分?jǐn)?shù)。 五、電池壽命：電池壽命由許多因素決定如放電速率，放電深度，循環(huán)次數(shù)和工作溫度等，所以電池壽命很難預(yù)測。對于光伏系統(tǒng)來說很少有鉛酸電池的壽命超過15年的，一般是510年。鎳鎘電池在相同的條件下可工作更長時(shí)間，在

20、最優(yōu)化條件下，可穩(wěn)定地工作15年以上。 最后我們再講點(diǎn)電池的維護(hù)和在寒冷的環(huán)境中使用的一些問題。在較冷的環(huán)境中，鉛酸電池的電解液可能會凍住。結(jié)冰溫度是電池充電狀態(tài)的函數(shù)。當(dāng)電池完全放電時(shí)，在零下幾度電解液就凍住了，而當(dāng)電池充滿電時(shí)（此時(shí)重量大約為標(biāo)稱重量的1.24倍）電解液能耐住零下50的低溫。在寒冷的天氣中，通常是將電池置于電池盒中，并將電池盒埋入地下以保持恒定的溫度。鎳鎘電池在寒冷的天氣中不會損壞。我們知道任何電池均需要定期維護(hù)，即使是密封的“免維護(hù)”的電池我們也應(yīng)定期檢查其接頭是否牢固，清潔和無損傷。對于電解液電池電解液應(yīng)始終保持守全浸沒極板的狀態(tài)，同時(shí)電壓和標(biāo)定重量也需要合乎要求。逆變

21、器 逆變器是一種功率調(diào)查裝置，對于使用交流負(fù)載的獨(dú)立光伏系統(tǒng)來說，逆變器是必要的。逆變器的選擇的一個(gè)重要因素就是您所設(shè)定的直流電壓的大小。逆變器的輸出可分為直流輸出和交流輸出兩類。對于直流輸出我們稱之為變換器，是直流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換，這樣可以提供不同的電壓的直流負(fù)載工作所需的電壓。對交流輸出，我們需要考慮的除了輸出功率和電壓外，還應(yīng)考慮其波形和頻率。在輸入端須注意逆變器所要求的直流電壓和所能承受的浪涌能力的電壓的變化。 逆變器的選擇會影響到光伏系統(tǒng)的性能可靠性和成本。通常除了陣列和蓄電池，逆變器是最貴的了。所以下面介紹一下逆變器有關(guān)特性。 總的說來其特性參數(shù)有：輸出波形，功率轉(zhuǎn)換效率，標(biāo)稱

22、功率，輸入電壓，電壓調(diào)整，電壓保護(hù)，頻率，調(diào)制性功率因子，無功電流，大小及重量，音頻和rf噪音，表頭和開關(guān)，有些逆變器還具有電池充電遙控操作，負(fù)載轉(zhuǎn)換開關(guān)，并聯(lián)運(yùn)行的功能。 獨(dú)立逆變器一般在直流12v，24v，48v或120v電壓輸入時(shí)可產(chǎn)生120v或240v頻率為50hz或60hz的交流電。選擇逆變器輸入電壓非常重要，這在后面的設(shè)計(jì)中介紹。 輸出波形是一個(gè)重要參數(shù)，逆變器通常根據(jù)其輸出波形來分類：1）方波2）類正弦波3）正弦波。方形波逆變器相對較便宜，效率可達(dá)90%以上，高諧波，小的輸出電壓調(diào)整，它們的適用于阻抗型負(fù)載和白熾燈。類正弦波逆變器在輸出可用脈寬提高電壓調(diào)整，效率可90%，它們可用

23、來帶動燈，電子設(shè)備和大多數(shù)電機(jī)等各種負(fù)載。然而它們在帶動電機(jī)時(shí)由于諧波能量損失而比正弦波逆變器帶動效率低。正弦波逆變器產(chǎn)生的交流波形與大我數(shù)電子設(shè)備產(chǎn)生的波形一樣好。它們可以驅(qū)動任何交流負(fù)載（在功率范圍內(nèi)）。通常，逆變器的規(guī)格可在計(jì)算值的基礎(chǔ)上增加25%，這一裕度可以增加該部件工作的可靠性，也可以滿足負(fù)載的適量增加。對于小負(fù)載需求，所有逆變器的效率都是比較低的；當(dāng)負(fù)載需求超過標(biāo)稱負(fù)載的50%以上，逆變器的效率即可達(dá)標(biāo)稱效率（大約90%左右）。 下面是對有些參數(shù)的說明：（1）功率轉(zhuǎn)換效率：其值等于逆變器輸出功率除以輸入功率，逆變器的效率會因負(fù)載的不同而有很大變化。（2）輸入電壓：由交（直）流負(fù)載

24、所需的功率和電壓決定。一般負(fù)載越大，所需的逆變器的輸入電壓就越高。（3）抗浪涌能力：大多數(shù)逆變器可超過它的額定功率有限的時(shí)間（幾秒鐘），有些變壓器和交流電機(jī)需要比正常工作高幾倍的起動電流（一般也僅持續(xù)幾秒鐘）對這些特殊負(fù)載的浪涌要求應(yīng)測量出來。（4）靜態(tài)電流：這是在逆變器不帶負(fù)載（無功耗）時(shí)，其本身所用的電流（功率），這個(gè)參數(shù)對于長期帶小負(fù)載的情況下是很重要的，當(dāng)負(fù)載不大時(shí)，逆變器的效率是極低的。（5）電壓調(diào)整：這意味著輸出電壓的多樣性。較多的系統(tǒng)在一個(gè)大的負(fù)載范圍內(nèi)，均方根輸出電壓接近常數(shù)。（6）電壓保護(hù)：逆變器在直流電壓過高時(shí)就會損壞。而逆變器的前級蓄電池在過充電時(shí)逆變器的直流輸入電壓就會

25、超過標(biāo)稱值，如，一個(gè)12v的蓄電池在過充電以后可能會達(dá)到16v或者更高，這時(shí)就有可能破壞后級所連的逆變器。所以作控制器來控制蓄電池的充電狀態(tài)是十分必要的。在無控制器時(shí)逆變器須有檢查測試保護(hù)電路，當(dāng)電池電壓高于設(shè)定值時(shí)，保護(hù)電路會將逆變器斷開。（7）頻率：我國的交流負(fù)載是在50hz的頻率下進(jìn)行工作的。而高質(zhì)量的設(shè)備需要精確的頻率調(diào)整，因?yàn)轭l率偏差會引起表和電子計(jì)時(shí)器性能的下降。（8）調(diào)制性：在有些系統(tǒng)中用多個(gè)逆變器非常有利，這些逆變器可并聯(lián)起來帶動不同的負(fù)載。有時(shí)為了防止出現(xiàn)故障，用手動負(fù)載開關(guān)使一個(gè)逆變器可滿足電路的特定負(fù)載要求。增加此開關(guān)提高了系統(tǒng)的可靠性。（9）功率因子：逆變器產(chǎn)生的電流與

26、電壓間的相位差的余弦值即為功率因子，對于阻抗型負(fù)載，功率因子為1，但對感抗型負(fù)載（戶用系統(tǒng)中常用負(fù)載）功率因子會下降，有時(shí)可能低于0.5。功率因子由負(fù)載確定而不是由逆變器確定。 下面介紹幾種典型的、常用的逆變器的原理圖及原理介紹。按振蕩方式可分為他激式和自激式兩大類。(一) 他激式逆變器 他激逆變器電路工作框圖如下：直流源振蕩源信號放大輸出變壓器圖8.20 他激式逆變器電路框圖圖8.21他激式逆變器電路原理圖 如圖8.21所示,我們可以用ne555集成電路作為振蕩源，ne555提供穩(wěn)定的方波，經(jīng)晶體管t1、t2放大后經(jīng)變壓器輸出，以驅(qū)動負(fù)載，t3管可改善啟動特性和提高效率。他激式電路的優(yōu)點(diǎn)是頻

27、率穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是逆變器效率不高，工作點(diǎn)調(diào)整困難。(二) 自激式逆變器自激工逆變器電路工作框圖如下：直流源逆變放大輸出變壓器正反饋 圖8.22 自激工逆變器電路工作框圖圖8.23 自激式逆變器電路原理圖 自激式逆變器電路如圖8.23所示，圖中左半部分是蓄電池過充、放電保護(hù)電路，右半部是最簡單的單管自激式逆變器電路。l1、l2是輸出變壓器，l3是反饋線圈。電源接通時(shí)，面過r1使t1導(dǎo)通，使i1增加，則i1i3i1，正反饋使t1進(jìn)入飽和。電容c1電位不斷降低。當(dāng)i1達(dá)到飽和值時(shí)，電感電流i30，t1管的vbe被鉗位到某一負(fù)電位，晶體管t1迅速截止，i10電源又通過r1給c1充電，當(dāng)電容端

28、電壓達(dá)到一定值時(shí)t1管重新導(dǎo)通，這樣t1管周期性地從飽和區(qū)進(jìn)入截止區(qū)，在線圈l2上產(chǎn)生了交流電輸出。（二） 單相逆變器 如圖8.24所示，在50或60hz頻率下同步交替地接通t1/t4或t2/t3，因負(fù)載可能為電抗性的，負(fù)載電流和電壓也可能反相，所以電路中必須要有二極管。當(dāng)v0為正時(shí)（t1，t4導(dǎo)通），i0可能為負(fù)（電流通過與t1和t4平行的兩個(gè)二極管）。圖8.24 單向逆變器 雖然180脈沖波形比較容易得到，但它卻包括大量的三次諧波和五次諧波。120脈沖波形包括含較少的諧波，特別是它不含三次諧波。脈沖寬度調(diào)制技術(shù)進(jìn)一步減少低次諧波。如圖8.25所示。t1 t4t2 t3t1 t4t1 t4t

29、2 t3t1 t4t1 t3t2 t4tttv01800脈沖1200脈沖脈沖寬度調(diào)制 圖8.25 輸出波形 如果用上晶體管的第三條腿和二極管，這個(gè)電路還能產(chǎn)生三相交流電。這種單相逆變器是商業(yè)上不間斷電源（ups）的基礎(chǔ)，它能作為計(jì)算機(jī)等電器設(shè)備提供應(yīng)急的交流電。控制器 在大多數(shù)光伏系統(tǒng)中都用到了控制器以保護(hù)蓄電池免于過充或過放。過充可能使電池中的電解液汽化，造成故障，而電池過放會引起電池過早失效。過充過放均有可能損害負(fù)載。所以控制器是您光伏系統(tǒng)中重要的部件，如果它不能正常工作，那么造成的后果就是您可能一下?lián)p失幾萬元。控制器效率為用1減去控制器在系統(tǒng)中引起損耗的百分?jǐn)?shù)。 控制器的功能是依靠電池的

30、充電狀態(tài)（soc）來控制系統(tǒng)。當(dāng)電池快要充滿時(shí)控制器就會斷開部分或全部的陣列電流；當(dāng)電池放電低于預(yù)設(shè)水平時(shí)，全部或部分負(fù)載就會被斷開（此時(shí)控制器包含有低壓斷路功能）。大多數(shù)控制器測量電池電壓以估計(jì)充電狀態(tài)，然而這并不準(zhǔn)確，如圖8.26可知，在接近過充時(shí)電壓變化不大。socv(v)151250100% 10%圖8.26 典型的電池充電狀態(tài)曲線 電池的溫度，使用年限、類型和充/放電速率也影響這個(gè)曲線。測量電池溫度可提高soc狀態(tài)的估計(jì)，許多控制器就帶有測溫探頭。如果電池與環(huán)境溫度相差+5c時(shí)，就應(yīng)該使用帶溫度補(bǔ)償?shù)目刂破鳌?控制器有兩個(gè)動作設(shè)定點(diǎn)，使控制器動作以保護(hù)電池。每個(gè)控制點(diǎn)有一個(gè)動作補(bǔ)償設(shè)

31、置點(diǎn)。如，一個(gè)12v的電池，控制器的陣列斷路電壓通常設(shè)定在14v，這樣當(dāng)電池電壓達(dá)到這個(gè)值時(shí)，控制器就會把陣列斷開，一般此時(shí)電池電壓會迅速降到13v；控制器的陣列再接通電壓通常設(shè)在12.8v，這樣當(dāng)電池電壓降到12.8v時(shí)，控制器動作，把陣列接到電池上繼續(xù)對電池充電。同樣地，當(dāng)電壓達(dá)到11.5v時(shí)，負(fù)載被斷開，直到電壓達(dá)到12.4v以后才能再接通。有些控制器的這些接通/斷電壓在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，這一性能非常有用，可監(jiān)控電池的使用。 在使用時(shí)控制器電壓必須與系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓相一致，且必須能控制光伏陣列產(chǎn)生的最大電流，用1.25v乘以陣列的短路電流isc，這樣的控制器可承受由于云聚焦而產(chǎn)生的短暫的

32、大電流。（根據(jù)獨(dú)立光伏系統(tǒng)和國家電氣標(biāo)準(zhǔn)提供的這個(gè)因子較為保守為1.56）這個(gè)最大電流和系統(tǒng)電壓是購買控制器所必要考慮的兩個(gè)參數(shù)，而控制器的其它特性參數(shù)有：效率,溫度補(bǔ)償，反向電流保護(hù)，顯示表或狀態(tài)燈，可調(diào)設(shè)置點(diǎn)（高壓斷路，高壓接通，低壓斷路，低壓按通），低壓報(bào)警，最大功率跟蹤等。其中，反向電流保護(hù)是防止電流在夜間由電池倒流回光伏陣列。大多數(shù)控制器用阻塞二極管來阻止這個(gè)電流，如圖8.18。大部分小的控制器包括有低壓斷路（lvd）功能可以切斷負(fù)載。用促發(fā)燈，蜂鳴器可以警示用戶采取措施或者打開另一電力供應(yīng)裝置。 我們知道，隨著所需電流的增加，控制器的成本迅速增加。對于用在12v（24v）電流達(dá)到3

33、0a的系統(tǒng)中的控制器價(jià)格還可以接受，而當(dāng)所需電流達(dá)到100a時(shí)控制器的價(jià)格就要貴5倍左右。開關(guān)100a以上電流的控制器就需要定做了。為此，一種用以控制超過100a的方法是把控制器并聯(lián)起來，用5個(gè)20a的控制器，比用一個(gè)100a的控制器要便宜得多。只是陣列必須分開與各個(gè)控制器連接，每一個(gè)控制器分別接線，在接電池前再合并。各個(gè)控制器的促動水平會有所差異，但影響不大。所有的陣列電流都用來給電池充電直到達(dá)到了最低的促動電壓，這時(shí)一個(gè)控制器將會把相應(yīng)的陣列切斷，而其它的控制器仍繼續(xù)允許電流流過，直到電壓達(dá)到了它們各自的值。 在光伏系統(tǒng)中有兩種基本的控制器類型：一是分路控制器，用以更改或分路電池充電電流。

34、這些控制器帶有一個(gè)大的散熱器以散發(fā)由多余電流產(chǎn)生的熱量。大多數(shù)的分路控制器是為30a以下電流的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。另一類是串聯(lián)控制器，通過斷開光伏陣列來斷開充電電流。分路控制器和串聯(lián)控制器也可分許多類，但總的說來這兩類控制器都可設(shè)計(jì)成單階段或多階段工作方式。單階段控制器是在電壓達(dá)到最高水平時(shí)才斷開陣列；而多階段控制器在電池接近滿充電時(shí)允許以不同的電流充電，這是一種有效的充電方法。當(dāng)電池接近滿充電狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)阻增加，用小電流充電，這樣減少了能量損失。第三部分 獨(dú)立光伏電站（集中供電）及用戶光伏系統(tǒng)（分散供電）的設(shè)計(jì)，安裝及維修。 獨(dú)立光伏電站是獨(dú)立光伏系統(tǒng)中規(guī)模較大的應(yīng)用。它的主要特點(diǎn)就是集中供電，如在

35、一個(gè)十幾戶的村莊就可建立光伏電站來利用太陽能，當(dāng)然這是在該村莊地理位置較偏遠(yuǎn)，無法直接利用電力公司電能的情況下，所能用到的方法。用這種方式供電便于統(tǒng)一管理和維護(hù)。而戶用系統(tǒng)是采用分散供電的方式提供電能，如果要在該村莊安裝戶用光伏系統(tǒng)，這樣每一戶都得需這么一套光伏系統(tǒng)，它比起獨(dú)立光伏電站來，所需的元器件規(guī)格要小，控制器、逆變器和蓄電池及負(fù)載都比較小，但是獨(dú)立光伏電站和戶用光伏系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)是完全一致的，我們將它們統(tǒng)稱為獨(dú)立光伏系統(tǒng)，下面我們就介紹這種獨(dú)立光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝和維修。獨(dú)立光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 如圖8.27，所示，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作從收集太陽能數(shù)據(jù)和計(jì)算負(fù)載大小開始，然后確定系統(tǒng)各部分規(guī)格，（蓄電

36、池、控制器、逆變器），然后選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線進(jìn)行安裝，這才是整個(gè)的設(shè)計(jì)過程，當(dāng)然一個(gè)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)包括操作和維修的計(jì)劃。操作和維修 計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)規(guī)格負(fù)載計(jì)算太陽能數(shù)據(jù) 圖8.27 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)正式開始之前，設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量做到：（1）設(shè)計(jì)盡量簡單化，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。（2）了解系統(tǒng)的效率，適當(dāng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)效率，若不合實(shí)際地把效率定在99%以上，其成本是昂貴的。（3）在估算負(fù)載時(shí)要考慮周到，并要有一定的裕度。（4）反復(fù)計(jì)算核查當(dāng)?shù)氐奶鞖赓Y源，獲得該地區(qū)的太陽輻射能資源，對太陽輻射的錯誤估計(jì)將會大大影響系統(tǒng)的作用。（5）在設(shè)計(jì)系統(tǒng)前了解安裝地點(diǎn)，去當(dāng)?shù)乜疾煲幌?，這樣對設(shè)備安置走線，

37、保護(hù)和地帶特性都有所了解。此外還要做到：仔細(xì)安裝系統(tǒng)，安全第一，定期維修。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)者知道在設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)中，每一個(gè)決定都將影響到它的成本。如果由于不現(xiàn)實(shí)的要求而使系統(tǒng)過大，將使系統(tǒng)首期成本有不必要的增長。若使用不耐用的部分，則維修和替換成本將增加。如果在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中選擇不正確則很容易使整個(gè)系統(tǒng)壽命周期成本翻一番。在設(shè)計(jì)您的光伏系統(tǒng)時(shí)要符合實(shí)際、靈活的原則。 對太陽輻照前面已經(jīng)講過這里就不再重復(fù)了。 任何一個(gè)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的第一項(xiàng)工作是確定系統(tǒng)的負(fù)載。這些負(fù)載估算是設(shè)計(jì)及獨(dú)立光伏系統(tǒng)成本的重要因素之一。一個(gè)電器所需的功率可以測量出來或由制造商提供。然后把電器每日，每周，每月所用的時(shí)間估算出來。

38、對戶用系統(tǒng)（和其它許多系統(tǒng)）負(fù)載所用的時(shí)間是可以控制的。實(shí)際上，每個(gè)電器所估算使用時(shí)間須再加裕量（如10%等），不過這將增加光伏系統(tǒng)的規(guī)格和成本。對于經(jīng)常使用的物品的替代（或考慮大的或可變負(fù)載決定他們是否可省去由其它來源的能量供電），如用熒光燈替代白熾燈，它們在提供同樣的光強(qiáng)時(shí)熒光燈與白熾燈相比耗電很少。由于使用了逆變器，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，在直流變交流過程中產(chǎn)生1015%的損失，這樣在估算負(fù)載時(shí)需考慮這一項(xiàng)。如果使用直流負(fù)載如直流節(jié)能燈等，就可以避免直流變交流的這部分損失，直流燈和電器通常較貴，但效率高，使用壽命長，而交流電器種類繁多，但效率通常較低。 對獨(dú)立光做系統(tǒng)的工作電壓的選擇決定于負(fù)載

39、所需的電壓和總的電流。 如果系統(tǒng)電壓設(shè)置成為與最大負(fù)載電壓相等，則這些負(fù)載可直接到系統(tǒng)的輸出端。然而，對于限制電流為100a的系統(tǒng)的任何部分，在任何電源電路中電流應(yīng)在20a以下，使電流低于推薦值就可使用標(biāo)準(zhǔn)的、普通的電氣設(shè)備和導(dǎo)線。當(dāng)負(fù)載需要交流電源時(shí)，直流系統(tǒng)電壓應(yīng)根據(jù)逆變器的特性而定。 一些基本的規(guī)則有：（1）直流負(fù)載電壓通常是12v或12v的倍數(shù)，如24v、36v，48v等，對直流系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓應(yīng)為最大負(fù)載所需的電壓。大多數(shù)直流光伏系統(tǒng)在12v下小于1千瓦。此時(shí)最大電流應(yīng)為1000/12=83。3a。、（2）如果負(fù)載需不同的直流電壓，選擇具有最大電流的電壓作為系統(tǒng)電壓，對于負(fù)載所需電壓與

40、系統(tǒng)電壓不一致時(shí)可用直流直流轉(zhuǎn)換器來提供所需的電壓。（3）獨(dú)立光伏系統(tǒng)的絕大多數(shù)交流負(fù)載在120v下工作。研究逆變器的有關(guān)說明，會得到關(guān)于總的或瞬時(shí)所需交流功率的說明。選擇一個(gè)能滿足負(fù)載和保持直流電流小于100a的逆變器。在忽略功率因子和損耗的情況下，下列等式成立： 交流功率=（交流電壓）（交流電流） 直流功率=（直流電壓）（直流電流） 例如：如果交流負(fù)載是2400瓦，交流電壓是120v，則交流電流需20a。（不包括逆變器損耗）直流功率也為2400瓦，如果是12v逆變器則應(yīng)為200a，這是不可行的。用24v或48v逆變器使電流輸入為100a或50a。切記，當(dāng)電流值升高時(shí)，導(dǎo)線和開關(guān)的成本亦會升

41、高。 選擇逆變器是相當(dāng)重要的，它影響系統(tǒng)的特性和成本。通常，效率和功率調(diào)整能力在較高直流電壓下更好，如一個(gè)48v的系統(tǒng)通常比一個(gè)12v的系統(tǒng)更有效。在確定系統(tǒng)電壓時(shí)，應(yīng)從各方面收集關(guān)于逆變器，可用性，成本和容量信息等。 另一個(gè)需要考慮的因素是當(dāng)電壓增加時(shí)，在陣列和存儲子系統(tǒng)中基本結(jié)構(gòu)單元也變大了。例如，一個(gè)48v系統(tǒng)有4塊光伏組件串聯(lián)而形成了基本的結(jié)構(gòu)單元。給系統(tǒng)增加一點(diǎn)電流意味著要買4塊附加的光伏組件。然而高的電壓具有只需小的電流就可以達(dá)到同樣功率的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榇蟮碾娏饕馕吨蟮膶?dǎo)線尺寸，昂貴和較難找到保險(xiǎn)、開關(guān)和接觸器等。成本，元件效率和開關(guān)對于一個(gè)好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。獨(dú)立光伏系統(tǒng)的安

42、裝 在主要部件都已選擇好，那就應(yīng)該把各個(gè)部件連起來成為一個(gè)工作系統(tǒng)。選擇正確的導(dǎo)線，連接器和保護(hù)元件（如開關(guān)，保險(xiǎn)等）是非常重要的，它們可以保證一個(gè)系統(tǒng)工作20年以上。用合適的工具工作以維持長久連接，記住，整個(gè)系統(tǒng)的性能及可靠性依賴于每一個(gè)連接。 如果能正確地使用、良好地設(shè)計(jì)和認(rèn)真地安裝，那么獨(dú)立光伏系統(tǒng)將會成為20年以上的可靠的能量來源。 陣列的安裝：獨(dú)立光伏系統(tǒng)的陣列的安裝有許多獨(dú)特和創(chuàng)新的方法。但在安裝中總有一些共同的問題，如陣列是固定式的還是跟蹤式的？是安裝在地上，桿上或是建筑物上？在陣列小系統(tǒng)中必須安裝一個(gè)開關(guān)或斷路器，這樣在維修陣列時(shí)能斷開陣列。陣列回路中的保險(xiǎn)和電纜應(yīng)可承受最大電

43、流，即由短期“云聚焦”形成的在1000w/m2照度下短路電流的1.5倍。為了使光伏陣列安裝的牢固，并且可長年承受各種天氣的考驗(yàn)。無論是買還是自己安裝框架都要保證它的穩(wěn)定和組件的牢靠。如果陣列是跟蹤式的，建議使用單軸跟蹤系統(tǒng)，它只需要很少的控制和能量。跟蹤系統(tǒng)可使陣列準(zhǔn)確地跟蹤太陽。在有大風(fēng)的地區(qū)，應(yīng)該使用電力驅(qū)動的跟蹤。如果需要在屋頂安裝，那么要保證陣列下面允許新鮮的空氣通過，如果陣列離開屋頂至少3英寸時(shí)，陣列上組件的溫度就不會升高。 蓄電池的安裝。電池是必須保護(hù)的部件。如果會出現(xiàn)結(jié)冰溫度，那么電池必須安裝在水密性的盒子內(nèi)并埋于地下霜凍線以下或者是將電池置于能保持溫度高于0度的建筑物中。如果要

44、埋電池，應(yīng)選擇一個(gè)排水性良好的地點(diǎn)，且為電池挖一個(gè)排水孔。電池不應(yīng)直接放在水泥面上，因?yàn)檫@樣會增加自放電，這種情況在表面潮濕的水泥面上更為嚴(yán)重。如果用開放式電池則必須提供放氣，以免引起爆炸。任何電池均應(yīng)放在那些非專業(yè)人員接觸不到的地方，尤其是不要讓小孩靠近電池。 控制器和逆變器通常會與開關(guān)、保險(xiǎn)等安裝在控制中心內(nèi)?？刂破鞅仨毎惭b在接線盒中，且能把其他元件如二極管等固定在其上。過熱會縮短電池壽命，故接線盒應(yīng)安置在蔭涼通風(fēng)的地方。控制器不要與電池安裝在一起，因?yàn)殡姵禺a(chǎn)生的腐蝕氣體可能引起電子元件失效。逆變器應(yīng)安裝在可控制環(huán)境中，因?yàn)檫^高的溫度和大量的灰塵會減少逆變器的壽命且可能引起故障。逆變器也不

45、應(yīng)同電池安裝在同一盒內(nèi)，因?yàn)楦g性氣體破壞電子元件而逆變器開關(guān)動作時(shí)產(chǎn)生的火花可能會引起爆炸。但是為了減少導(dǎo)線的阻抗損失，逆變器應(yīng)安裝在盡可能靠近電池的地方。在逆變?yōu)榻涣麟姇r(shí)，因?yàn)榻涣麟妷和ǔ１戎绷麟妷焊撸阅孀兤鞯妮敵龆说膶?dǎo)線尺寸可以縮小一些。逆變器的輸入輸出回路應(yīng)有保險(xiǎn)或斷路器。這些保險(xiǎn)器件應(yīng)安裝在醒目的位置上，且其上標(biāo)注清晰。在大多數(shù)地區(qū)建議在逆變器的輸入端使用浪涌保護(hù)器以防止閃電引起的沖擊電流。用像促動器這類部件可把浪涌電流旁路入地，這樣，閃電可能會損壞促動器，卻保護(hù)了昂貴的逆變器。 最后還要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是在安裝時(shí)不要忽視接地的工作它是關(guān)系到人和設(shè)備的安全問題，應(yīng)認(rèn)真對待。維修 預(yù)防性

46、維修是最好的維修，所以應(yīng)該定期對獨(dú)立光伏系統(tǒng)定期檢查。這樣，可以在小問題變成大問題之前就發(fā)現(xiàn)并處理之。即使系統(tǒng)是剛安裝不久,感覺系統(tǒng)工作正常也應(yīng)該開始檢修了。大部分的檢查用電壓表，電流表和某些常識就能進(jìn)行。定期檢查可使系統(tǒng)故障前其隱患就能得以清除，應(yīng)該作以下檢查：（1）檢查系統(tǒng)中所有連接的緊密度、牢固性。電池的連接應(yīng)清潔，用抗腐蝕劑密封。（2）檢查電解液水平，如果需要就加入純凈（蒸餾）水，但不要加得太滿。應(yīng)每年檢測一次每個(gè)電池的標(biāo)稱比重。標(biāo)稱比重是電池充電狀態(tài)（soc）的反映，但如果電解液分層了，測量就有會誤差。應(yīng)檢查電池中不同層的標(biāo)稱重量確定電解液是否分層。如果電解液分層了，就要對電池充分充

47、電以混合電解液。如果電解液的標(biāo)稱比重比別的電池差0.05，就意味著這個(gè)電池不行了。需要進(jìn)一步監(jiān)測這個(gè)電池的性能看是否需要更換。（3）在有負(fù)載的情況下，檢查每一個(gè)電池電壓，把這些電壓與所有電池電壓的平均值相對比。如果一個(gè)電池與其它和差0.05v，可能就會有問題了。監(jiān)測該電池的性能看是否需要替換。（4）檢查系統(tǒng)走線。如果有導(dǎo)線露出來，就查找裂處，檢查絕緣性，檢查所有接線盒的接入和接出點(diǎn)，檢查絕緣處有否破裂。如果需要就更換導(dǎo)線而不能依靠用黑膠布來起長期絕緣的作用。（5）檢查所有導(dǎo)線盒是否關(guān)上（封上），看看有無水的破壞和腐蝕。如果電子元件是安裝在接線盒中，檢查盒中通風(fēng)狀況,更換或清理空氣過濾器。（6）

48、檢查陣列安裝框架或跟蹤機(jī)械，保養(yǎng)各種系緊的支架。（7）檢查開關(guān)的工作，確定開關(guān)的動作是否正確。查看接點(diǎn)附近有無腐蝕和炭化。用電壓表檢查保險(xiǎn)，若電壓為0則保險(xiǎn)正常。 按照這些維護(hù)方面去做可以增加系統(tǒng)的利用率，延長系統(tǒng)的壽命。 故障檢修。如果知道已經(jīng)出了問題，通過測試和分析結(jié)果就可確定其位置的一些基本的測試，用電壓表電流表，比重計(jì)，鉗子、螺絲刀和可調(diào)板手來完成。在檢修時(shí)建議帶上手套，防護(hù)鏡和膠鞋。在檢測電路前要保證兩個(gè)人都知道電源開關(guān)在何處，怎樣操作。記住，安全第一，只要有太陽，陣列就會產(chǎn)生電力，而且兩個(gè)以上的組件在最壞的天氣狀況下所產(chǎn)生的電能就能死一個(gè)人。應(yīng)經(jīng)常測量將要觸摸的導(dǎo)線的和接觸器的電壓

49、，在知道導(dǎo)線電壓、電流之前不要斷開連接。第三部分 太陽能電池系統(tǒng)應(yīng)用介紹 對于系統(tǒng)的分類，我們按其規(guī)?？梢苑譃榇笾行∪悾渲写笮褪侵釜?dú)立光伏電站；中型是指應(yīng)用系統(tǒng)；小型是指比戶用系統(tǒng)規(guī)模還要小的類型如太陽能路燈等。這里主要介紹一些小型的應(yīng)用系統(tǒng)，其他應(yīng)用系統(tǒng)只做簡短介紹。 一、 航標(biāo)燈，無人燈塔的電源航標(biāo)燈是河流、湖泊、運(yùn)河、水庫等航道的導(dǎo)航設(shè)施，主要作用是：反映符合航運(yùn)需要的航道條件，指出經(jīng)濟(jì)安全的航道方向和界限，以引導(dǎo)船舶安全迅速地航行。我國土地遼闊，江河湖泊星羅棋布，航運(yùn)的自然條件十分優(yōu)越。解放前，我國只有河段設(shè)有標(biāo)志，航標(biāo)燈也多使用煤油燈、乙炔燈等。解放后，黨和國家十分重視航運(yùn)事業(yè)的

50、發(fā)展，加強(qiáng)了航標(biāo)燈的建設(shè)工作。使我國的航運(yùn)事業(yè)不斷發(fā)展，航道通航能力不斷提高。航行條件迅速改善，保障了運(yùn)輸?shù)臅惩ê秃叫械陌踩?。航?biāo)燈按能源供給的方式的不同，可分為：（1） 氣體燈：用氣體為燃料而發(fā)光的燈具，所用氣體有乙炔、丙烷等。（2） 煤油燈：以煤油為燃料的燈具。（3） 電氣燈：是利用電力為能源發(fā)光的燈。目前所用電源有蓄電池、干電池、交流電、浮標(biāo)水力發(fā)電以及硅太陽電池等幾種。我國解放前采用的是煤油燈，后來改用乙炔、丙烷燈，也試用過鋅空氣電池?zé)?。但由于使用條件的特殊，這些方法都存在著不同的缺陷，效果不理想，如用煤油，航標(biāo)工人要每天早上吹燈，晚上再點(diǎn)燈，每天還要擦透鏡，而用乙炔要和易燃、易爆氣體

51、打交道，且燈光不亮，發(fā)光不穩(wěn)定。而應(yīng)用太陽電池作為航標(biāo)燈源，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合算，得到了較廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用太陽電池作為航標(biāo)燈的電源，國外已很普遍，如日本海上保安廳于1959年11月正式啟用了山口縣周防筏瀨航標(biāo)燈，我國于1973年首次在天津港進(jìn)行燈浮標(biāo)以硅太陽電池供電的試驗(yàn)。到1976年國慶節(jié)前，天津港當(dāng)時(shí)所有的13具浮標(biāo)燈已采用硅太陽電池作為電源。應(yīng)用的太陽電池板為14.7w，匹配功率為9瓦0.3秒明，2.7秒滅的閃光燈，配用100安時(shí)的鎘鎳蓄電池。使用效果良好，穩(wěn)定可靠。截至1981年底，全國航標(biāo)燈應(yīng)用硅太陽電池電源的總功率已達(dá)5000瓦左右，主要用于天津、上海、廣州、長江等航道局，安裝在

52、南到北緯9的西沙群島，北到北緯34的大欽島這樣漫長的海岸線上。從幾年的使用情況中可以看出太陽電池航標(biāo)燈有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）使用可靠，維修簡單。天津港從1973年開始，每年2月到12月將太陽電池板安裝在燈柱上使用，沒有進(jìn)行過補(bǔ)給，并經(jīng)受住了多次八級、九級以至更大的強(qiáng)風(fēng)的考驗(yàn)。（2）燈光亮度穩(wěn)定，射程得到了保證。與硅太陽電池配套的鎘鎳蓄電池放電平穩(wěn)，而以前用的鋅空電池?zé)簦趧倱Q新電池時(shí)，電壓很高，不久電壓就大幅度下降，使燈光亮度不穩(wěn)，燈光射程得不到保證。（4） 減輕了航標(biāo)工人的勞動強(qiáng)度。（5） 使航標(biāo)管理水平提高，燈光正常率提高，為我國遠(yuǎn)海孤島地區(qū)的航標(biāo)燈找到了一種較理想的新電源。（6） 綜合計(jì)算，

53、要比乙炔、丙烷、鋅空干電池?zé)艄?jié)省費(fèi)用。鋅空干電池?zé)裘磕晷桦姵刭M(fèi)約500元左右。丙烷燈每座航標(biāo)燈每年進(jìn)行檢查補(bǔ)給要多用3個(gè)臺班的船，按中型船年平均計(jì)算，共需1200元左右。而一套太陽電池電源雖一次投資稍大，約需1500元左右，但若使用10年每年平均開支才150元左右。二、在鐵路信號上的應(yīng)用鐵路是國民經(jīng)濟(jì)的大動脈，鐵路信號燈是保證安全正點(diǎn)運(yùn)行的不可缺少的重要設(shè)備之一。我國鐵路現(xiàn)有車站5000余個(gè)，其中無交流電源或無可靠的交流電源的車站有1500余個(gè)。這些車站的燈光信號、設(shè)備或是點(diǎn)油燈，或是以空氣電池，干電池供電，技術(shù)性能差，工作不穩(wěn)定，油及電池消耗量大，勞動強(qiáng)度高，異常陳舊落后，為了改變這種落后的

54、狀態(tài)，使沒有可靠交流電源的車站的信號設(shè)備獲得較理想的電源，1975年2月廣州鐵路局首次在廣州鐵路局婁底電務(wù)段普奄堂車站的一架預(yù)告信號機(jī)上試用以硅太陽電池電源為鐵路局信號供電。之后，鐵道部于1979年6月在青藏鐵路的克土車站安裝了我國最大的一座硅太陽電池電源，在電氣集中信號設(shè)備上試用。它的峰值功率為720瓦。與此同時(shí)，鐵道部還在分布于華南、西北、華北、東北地區(qū)的廣州、柳州、蘭州、西安、呼和浩特、齊齊哈爾、哈爾濱等鐵路局選擇了一些車站的信號機(jī)進(jìn)行擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)，截至1981年底，全國已有15個(gè)鐵路局在100余個(gè)車站安裝了硅太陽電池鐵路信號燈電源，總功率達(dá)5000余瓦（見下圖）圖 鐵路信號燈太陽電池電源硅

55、太陽電池鐵路信號燈系統(tǒng)，由如下部分組成：（1）硅太陽電池方陣（2）蓄電池（3）電源控制器（4）信號燈具（5）輸電線路（6）硅太陽電池方陣托盤，支架及跟蹤裝置。實(shí)踐證明，這些鐵路信號燈的硅太陽電池電源，工作可靠，性能穩(wěn)定，使用良好，比較滿意的解決了無可靠交流電源的車站鐵路信號燈的供電問題。對確保鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩c(diǎn)和逐漸實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化具有很大的意義，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1） 提高和穩(wěn)定了信號的顯示距離，有利于行車安全。這些應(yīng)用太陽電池電源的車站一般來說，地形和氣象條件都很惡劣，哈爾濱鐵路局的高嶺子車站。地處高山峰頂，上下行都是在斜度為1.3%的大坡上，氣候惡劣，溫差很大，每逢冬季大風(fēng)雪之夜，由

56、于油燈顯示距離近，看不清，甚至被風(fēng)吹滅，每年平均要造成3次機(jī)外停車和50次引導(dǎo)進(jìn)站。出站信號也由于顯示距離近。不但兩端搬道員相對方向看不見，連機(jī)車乘務(wù)員也要運(yùn)行到站中心才能看清出發(fā)信號，經(jīng)常造成列車晚點(diǎn)，嚴(yán)重影響行車安全。采用干電池的車站，干電池用到最后，供電電壓降低，燈光暗淡，而且還可能出現(xiàn)燈光突然不亮影響行車的現(xiàn)象，采用硅太陽電池電源后，供電電壓穩(wěn)定，燈光可靠性強(qiáng)，連續(xù)性好，消滅了滅燈現(xiàn)象，并且提高顯示距離一倍左右。（2） 減輕了搬道員的勞動強(qiáng)度。過去，在夜間用油燈顯示信號的車站，搬道員要白天從信號機(jī)柱上取回?zé)舨料醇佑停砩显賿旎攸c(diǎn)亮，有些信號燈距離又較遠(yuǎn)（有些距站中心12km），每逢大風(fēng)雪和暴風(fēng)雨之夜，要頂著風(fēng)雨，冒著嚴(yán)寒，不僅勞