光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合實訓(xùn)作業(yè)

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合實訓(xùn)光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合實訓(xùn) 作業(yè)文件作業(yè)文件 班級：電氣班級：電氣 09510951 姓名：馮晨晨姓名：馮晨晨 學(xué)號：學(xué)號：09040435430904043543 指導(dǎo)老師：李金鐘、劉穎、朱旭平指導(dǎo)老師：李金鐘、劉穎、朱旭平 時間：時間：10.2410.2411.2511.25 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 1 - 目錄目錄 第一章第一章 光伏發(fā)電行業(yè)調(diào)研報告光伏發(fā)電行業(yè)調(diào)研報告- 2 - 一、光伏發(fā)電是最有前途的可再生能源- 2 - 二、光伏行業(yè)市場現(xiàn)狀 - 3 - 三、光伏行業(yè)前景 - 4 - 四、中國十大光伏行業(yè) - 5 - 第二章第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介-

2、6 - 一、光伏發(fā)電系統(tǒng)概念 - 6 - 二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理 - 6 - 三、光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) - 7 - 四、光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理框圖 - 7 - 五、光伏系統(tǒng)的前景 - 8 - 第三章第三章 康尼光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡介康尼光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡介- 9 - 康尼 KNT-SV01 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介 - 9 - 第四章第四章 光伏電池基本知識光伏電池基本知識- 21 - 一、光伏電池介紹 - 21 - 二、太陽能光伏電池的分類 - 21 - 三、光伏電池工作原理 - 22 - 四、應(yīng)用領(lǐng)域 - 24 - 第五章第五章 鉛蓄電池鉛蓄電池- 24 - 一、鉛酸蓄電池電極反應(yīng)式為 - 25 -

3、二、鉛酸蓄電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀- 25 - 三、鉛酸蓄電池分類 - 26 - 1、主要特性 - 28 - 2、產(chǎn)品應(yīng)用 - 28 - 3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu) - 29 - 4、環(huán)境和使用條件 - 30 - 5、鉛酸蓄電池注意事項 - 32 - 第六章第六章 光伏逆變器光伏逆變器- 34 - 一、光伏逆變器簡介 - 34 - 二、光伏逆變器的分類 - 34 - 三、光伏逆變器行業(yè)情況 - 36 - 四、光伏逆變器的結(jié)構(gòu)與工作原理- 36 - 五、光伏逆變器的功能 - 37 - 六、光伏逆變器的應(yīng)用 - 38 - 第七章第七章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的 PLCPLC 控制程序簡介控制程序簡介- 39 -

4、南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 2 - 第一章第一章 光伏發(fā)電行業(yè)調(diào)研報告光伏發(fā)電行業(yè)調(diào)研報告 一一、光光伏伏發(fā)發(fā)電電是是最最有有前前途途的的可可再再生生能能源源 與石油、天燃氣、煤炭、核電等能源形式相比，光伏發(fā)電除了清潔之外就 是資源取之不盡，用之不竭。與風(fēng)電、水電、生物質(zhì)能等可再生能源相比，光 伏發(fā)電最大的優(yōu)點是可開采資源無限，而水電、風(fēng)電的可開發(fā)數(shù)量都是有限的， 據(jù)測算，全球太陽能可開采資源高達 6000 億千瓦。 我國與世界主要能源可使用年限情況（年）我國與世界主要能源可使用年限情況（年） 我國與全球主要可再生能源可開采量我國與全球主要可再生能源可開采量 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 3 - 二

5、、光伏行業(yè)市場現(xiàn)狀 1 1、國際需求量持續(xù)增長、國際需求量持續(xù)增長 在 2001 年2008 年期間，全球光伏發(fā)電新增容量持續(xù)快速增長，年均增 速達50.2%，2008 年全球新增光伏發(fā)電容量為5.95GW，同比增長110%左右。 在 1996 年2008 年期間，全球光伏電池產(chǎn)量持續(xù)增長，年均增速達 43.6%，2008 年全球光伏電池產(chǎn)量為6.85GW，同比增長71%左右。這期間，全球 光伏發(fā)電累計裝機容量也在持續(xù)增長，年均增速達31.25%，截止到2008 年末， 全球累計光伏發(fā)電容量為18.3GW，占全球發(fā)電裝機容量（約60 億千瓦）的1%不 到。到 2007 年底，全世界光伏總安裝量

6、大約12.3GW，其中并網(wǎng)光伏9.84W，占 80%左右，是光伏發(fā)電的主流應(yīng)用領(lǐng)域。除此之外，光伏發(fā)電還用于偏遠鄉(xiāng)村、 通信和工業(yè)以及一些日用光伏產(chǎn)品等。 發(fā)達國家非常重視光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前美國、歐洲和日本制訂的光中長期 光伏發(fā)展目標如表 2所示。按照這一計劃，到2010年全球光伏裝機容量將達到 28GW，是2008年累計裝機18.25GW的1.53倍，相當(dāng)于需年增4.87GW；2020年將達 到200GW，是2008年的10.95倍，相當(dāng)于在這個1年里需年增17.2GW；2030年將達 到1850GW，是2008年的99.72倍，市 場 狀 況 6 相當(dāng)于在這個 10 年里需年增 16.5G

7、W。隨著技術(shù)的進步，或許未來的實際 進程將超出這一規(guī)劃。 主要國家光伏發(fā)展中長期規(guī)劃累計裝機容量主要國家光伏發(fā)展中長期規(guī)劃累計裝機容量 年份 日本 歐洲 美國 中國 其它 世界 2008 1.97 - - 0.14 - 18.25 2010 8 10 5 0.25 4.75 28 2020 30 41 36 1.6 89.8 198.4 2030 205 200 200 50 1195 1850 2 2、近期發(fā)展主要依賴政府支持、近期發(fā)展主要依賴政府支持 德國、日本、美國、西班牙等目前光伏發(fā)展較好的國家，對光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展 主要采取了初始安裝補貼、上網(wǎng)電價和電力回購等三方面的政策，當(dāng)然此外還 包括

8、一些稅收、融資、優(yōu)先上網(wǎng)等方面的政策。除此外，希臘、澳大利亞、法 國、意大利等國家也推出了相關(guān)的政策。如希臘：調(diào)整光伏強制上網(wǎng)電價，09 年新執(zhí)行的上網(wǎng)電價將維持兩年不變，對于2010年8月份之前簽訂協(xié)議接入電網(wǎng) 的業(yè)主，可延遲18個月完成安裝；對于投資高于10萬歐元的光伏項目仍將享受 40%的補助；2009年還將推出專門針對屋頂?shù)墓夥С钟媱潱繕耸窃僭黾?750MW需求；將出臺新的10MW以上的光伏系統(tǒng)招標程序。澳大利亞：2009年3月1 日啟動第一階段的針對住宅和商業(yè)樓宇的可再生能源電力強制購電法案，該計 劃規(guī)定全部可再生能源電力均將享受高額電價，而不是扣除發(fā)電者消費量后的 部分，電價為

9、50.05澳分/千瓦時，相當(dāng)于正常供電成本的3.88倍。2009年7月1 日啟動第二階段的強制購電法案，主要針對太陽能和風(fēng)力發(fā)電項目。 在2008年的金融危機中，盡管各國光伏市場需求受到 不利影響，但各國政 府支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決心并沒有改變，在此期間仍有多個國家推出了扶持光 伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策。中國目前還只推出了初始投資補貼政策，后述其他政 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 4 - 策尤其是上網(wǎng)電價法政策值得期待。 3、國內(nèi)的市場情況、國內(nèi)的市場情況 2008 年中國新增光伏容量 40MW，累計裝機 140MW，分別占世界的 0.67%、0.76%。我國太陽能多晶硅產(chǎn)量為 4500 噸左右，硅錠產(chǎn)

10、量為 1.33 萬噸 左右，電池片產(chǎn)量為 2000MW 左右，光伏組件產(chǎn)量為 2000MW 左右，占全球 產(chǎn)量的 29.45%，光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為 1500 億元，行業(yè)從業(yè)人數(shù)為 12 萬人，從業(yè) 企業(yè)達 500 多家。由于政策的缺位，2008 年以前我國光伏產(chǎn)業(yè)基本處于自生 自滅的狀態(tài)，形成了目前這種生產(chǎn)大國、消費小國、企業(yè)產(chǎn)品以出口導(dǎo)向為主 的格局。從過去幾年的情況來看，我國每年新增光伏發(fā)電容量基本在 20MW 以 內(nèi)，與同一期間逢勃發(fā)展的風(fēng)電相比，基本處于停滯不前的狀態(tài)。不過 2007 年和 2008 年連續(xù) 2 年新增容量翻倍，可以說出現(xiàn)了可喜的變化。2009 年 3 與 26 日，財政部

11、推行太陽能光電建筑應(yīng)用財政補助資金管理暫行辦法 ，為光 電建筑示范工程（ 必須大于 50kW，即需要至少 400 平方米的安裝面積）提供 20 元/瓦的財政補貼。據(jù)中金估計 09 年財政補貼很難超過 20 億元，新增需求不 超過 100MW，相當(dāng)于中國 08 年需求的 3 倍，但對于中國 08 年底光伏總產(chǎn)能 2,500MW 和全球 08 年總需求 5，800MW 而言影響有限。但是，由此看到了中 國政府堅定支持光伏行業(yè)的態(tài)度，相信在順利走過“示范工程”階段之后，中國 政府的補貼范圍和補貼金額會有實質(zhì)性的擴大，中國光伏應(yīng)用市場的大門必將 開啟。 2008 年我國光伏應(yīng)用主要分布在農(nóng)村電氣化、通

12、信和工業(yè)、并網(wǎng)發(fā)電和光 伏產(chǎn)品等幾個領(lǐng)域，這幾個領(lǐng)域分別占 2.5%、13.9%、57.8%和 25.7%。與發(fā)達 國家并網(wǎng)發(fā)電占近 80%相比，我國光伏發(fā)電應(yīng)用相對來說還比較分散，處于初 級階段。 三、光伏行業(yè)前景 1 1、全球光伏趨向多元化、全球光伏趨向多元化 從過去幾年的情況來看，傳統(tǒng)市場德國依然保持增長，但增速放緩；日本 近幾年基本停滯；后起之秀西班牙和美國發(fā)展迅速，尤其是西班牙市場2008 年 一舉超越德國，成為全球最大的市場，全球光伏市場需求趨于多元化。 電池生產(chǎn)呈現(xiàn)出由美、日等發(fā)達國家向中國等發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移的趨勢，美 國和日本電池產(chǎn)量占比呈下降趨勢，歐洲基本穩(wěn)定，中國占比大幅上升

13、。到 2008 年，中國電池產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的 29%，成為全球第一大生產(chǎn)基地。 2 2、看好光伏行業(yè)的長期發(fā)展、看好光伏行業(yè)的長期發(fā)展 光伏發(fā)電行業(yè)短期雖難以避免金融危機的影響，但長期來看仍保持快速發(fā) 展的趨勢。 一方面歐美傳統(tǒng)市場將隨著數(shù)量型放松政策和剝離銀行不良資產(chǎn)政策而逐 步走出低谷。我們注意到 09 年 2 月美國新屋銷售量環(huán)比上漲 4.7%，超過市場 預(yù)期，房地產(chǎn)市場的走好加強了市場對信貸恢復(fù)以及光伏復(fù)蘇的信心；另一方 面政府長期扶持光伏的態(tài)度不會動搖，08 年 10 月份，歐盟、德國、法國、英 國等都已經(jīng)紛紛表態(tài)，金融危機后要大力發(fā)展新能源，要進一步加大對新能源 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)

14、院 - 5 - 的投資與扶持力度，把新能源作為啟動實體經(jīng)濟的重要引擎。美國當(dāng)選總統(tǒng)奧 巴馬更是在當(dāng)選后提出以新能源發(fā)展為主的能源新政策新阿波羅計劃， 計劃在十年內(nèi)投入 5000 億美元，把新能源在美國電力中的比重從不足 10提 升到 25。政府支持光伏的動力不僅在于部分替代傳統(tǒng)能源，還在于 1）防止 全球變暖；2）促進就業(yè)以及；3）維系能源獨立和能源安全。油價的漲跌不會 對政策走向產(chǎn)生短期的影響。 3 3、中國光伏行業(yè)的前景、中國光伏行業(yè)的前景 2009 年中國首個光伏發(fā)電示范項目動工，標志著中國長期發(fā)展滯緩的光伏 發(fā)電市場開始啟動，同時中國正式躋身世界十大光伏市場之列 由于國內(nèi)光伏發(fā)電應(yīng)用匱

15、乏，90以上的光伏組件都出口國外。從 2009 年 開始，國家相繼出臺了“金太陽”示范工程、 “屋頂工程”等一系列支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā) 展的政策希望借此帶動 了我國光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會 （EPIA）也非?？春弥袊夥l(fā)電的應(yīng)用市場，它在近日發(fā)布的2014 年全球 光伏市場展望中指出， 12 吉瓦的超大輸電線路工程為中國的光伏發(fā)電并網(wǎng) 提供了極大便利，中國具備快速成長為亞洲乃至世界主要市場的實力，并預(yù)測 今年中國的裝機規(guī)模可突破 600 兆瓦。到 2014 年，這個數(shù)字有望達到 2.5 吉瓦。 在今后的十年中，中國光伏發(fā)電的市場還將由獨立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)， 包括沙漠電站和城市

16、屋頂發(fā)電系統(tǒng)。 四、中國十大光伏行業(yè)四、中國十大光伏行業(yè) 尚德電力控股有限公司 常州天合光能有限公司 晶澳太陽能控股有限公司 保利協(xié)鑫能源控股有限公司 阿特斯陽光電力集團 韓華新能源有限公司 英利綠色能源控股有限公司 江西賽維 LDK 太陽能高科技有限公司 杜邦光伏 南德意志集團 第二章第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介 一、光伏發(fā)電系統(tǒng)概念一、光伏發(fā)電系統(tǒng)概念 太陽能可謂取之不盡，用之不竭。本太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用為白天將太陽能通過 光伏電池板轉(zhuǎn)換成電能，后存儲與蓄電池中，在夜間需要時取用。系統(tǒng)由太陽 能電池板、充放電控制器、蓄電池、用電設(shè)備 4 個部分組成。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 6

17、 - 二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理 白天，在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的 電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣， 使得方陣電壓達到系統(tǒng)輸入電壓的要求。再通過 充放電控制器對蓄電池進行充電，將由光能轉(zhuǎn)換 而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組為逆變器 提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉(zhuǎn)換 成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用 進行供電。蓄電池組的放電情況由控制器進行控 制，保證蓄電池的正常使用。光伏電站系統(tǒng)還應(yīng) 有限荷保護和防雷裝置，以保護系統(tǒng)設(shè)備的過負 載運行及免遭雷擊，維護系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。 太陽能電能化學(xué)能電能光能光伏系統(tǒng) 是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，

18、逆變器，交流配電柜、自動太陽能跟蹤系 三、光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 1 1、太陽能電池方陣、太陽能電池方陣 在有光照（無論是太陽光，還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照）情況下，電池吸 收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生光生電壓，這就是光生伏特 效應(yīng)。在光生伏打效應(yīng)的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換 成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電 池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。 2 2、蓄電池組、蓄電池組 其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 7 - 太陽能電池發(fā)電對所用蓄電池組的基本要求是：a.

19、自放電率低；b.使用壽命長； c.深放電能力強；d.充電效率高；e.少維護或免維護；f.工作溫度范圍寬；g. 價格低廉。目前我國與太陽能發(fā)電系統(tǒng)配套使用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池和 鎘鎳蓄電池。配套 200Ah 以上的鉛酸蓄電池，一般選用固定式或工業(yè)密封式免 維護鉛酸蓄電池，每只蓄電池的額定電壓為 2VDC；配套 200Ah 以下的鉛酸蓄電 池，一般選用小型密封免維護鉛酸蓄電池，每只蓄電池的額定電壓為 12VDC。 3 3、充放電控制器、充放電控制器 是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設(shè)備。由于蓄電池的循環(huán)充放電次 數(shù)及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電 或過放電的

20、充放電控制器是必不可少的設(shè)備。 4 4、逆變器、逆變器 是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源， 而負載是交流負載時，逆變器是必不可少的。逆變器按運行方式，可分為獨立 運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系 統(tǒng)，為獨立負載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。逆變 器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價 低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆 變器成本高，但可以適用于各種負載。 逆變器保護功能：a、 過載保護；b、短路保護；c、接反保護；d、欠壓保護； e、過壓保護；f

21、、過熱保護。 5 5、交流配電柜、交流配電柜 其在電站系統(tǒng)的主要作用是對備用逆變器的切換功能，保證系統(tǒng)的正常供 電，同時還有對線路電能的計量。 四、光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理框圖 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 8 - 五、光伏系統(tǒng)的前景 目前，中國光伏設(shè)備企業(yè)從硅材料生產(chǎn)、硅片加工到太陽能電池芯片的生 產(chǎn)以及相應(yīng)的純水制備、環(huán)保處理、凈化工程的建設(shè)，已經(jīng)初步具備成套供應(yīng) 能力，部分產(chǎn)品如擴散爐、等離子刻蝕機、單晶爐、多晶鑄錠爐等開始少量出 口，可提供 10 種太陽能電池大生產(chǎn)線設(shè)備中的 8 種，其中有 6 種（擴散爐、等 離子刻蝕機、清洗/制絨機、石英管清洗機、低溫烘干爐）已在國內(nèi)生產(chǎn)線上占 據(jù)主導(dǎo)地位，

22、2 種（管式 PECVD、快速燒結(jié)爐）與進口設(shè)備并存但份額正逐步增 大。此外，全自動絲網(wǎng)印刷機、自動分揀機、平板式 PECVD 則完全依賴進口。 組件生產(chǎn)用的層壓機、太陽能模擬器等在行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。硅材料加工設(shè)備 中單晶爐以優(yōu)良的性價比占據(jù)了國內(nèi)市場的絕對統(tǒng)治地位并批量出口亞洲，多 線切割機已取得突破，多晶硅鑄錠爐已經(jīng)開始大量在國內(nèi)企業(yè)中使用。 根據(jù)業(yè)內(nèi)前十名的發(fā)展規(guī)劃，至 2010 年，中國將再增加 3000MW 以上的生 產(chǎn)能力。即使采用目前成熟的國產(chǎn)設(shè)備和進口設(shè)備混合搭配的國內(nèi)主流配置方 案，也至少為設(shè)備廠家提供了 36 億元的市場。若以全進口設(shè)備計算，則需設(shè)備 投資 84 億元。這一

23、切為光伏設(shè)備企業(yè)的發(fā)展提供了極好的發(fā)展機遇。 提升國 產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)水平，強化已有產(chǎn)品的性價比優(yōu)勢，供更快捷更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)， 加快研發(fā)國產(chǎn)空白產(chǎn)品，盡早提供國產(chǎn)裝備的整套解決方案是國內(nèi)太陽能裝備 廠家的努力方向。進入 2009 年，在國內(nèi)一些具有自主創(chuàng)新能力和較強的科研實 力的公司（如河北某光伏發(fā)電設(shè)備有限公司就擁有：“太陽能跟蹤系統(tǒng)”， “聚焦發(fā)電”等多項國家發(fā)明專利的光伏發(fā)電技術(shù)）的有力推動下，光伏發(fā)電 技術(shù)有了較快革新和發(fā)展；再加上二九年七月十六日國家三部委財政部、 科技部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了關(guān)于實施金太陽示范工程的通知，決定綜 合采取財政補助、科技支持和市場拉動方式，加快國內(nèi)光伏發(fā)電

24、的產(chǎn)業(yè)化和規(guī) ?；l(fā)展，并計劃在 23 年內(nèi)，采取財政補助方式支持不低于 500 兆瓦的光伏 發(fā)電示范項目；各種利好都給中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)注入了強勁的生命活力！希望 在不遠的將來，我國的光伏發(fā)電整體競爭力能夠達到國際領(lǐng)先水平，光伏發(fā)電 電力供應(yīng)量在國內(nèi)總電力供應(yīng)中的占比能夠達到更高水平，從而更加有力的推 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 9 - 動我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化！ 第三章第三章 康尼光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡介康尼光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡介 康康尼尼 K KN NT T- -S SV V0 01 1 光光伏伏發(fā)發(fā)電電系系統(tǒng)統(tǒng)簡簡介介 KNT-SPV01 光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制

25、系統(tǒng)、 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，如圖所示： （a） (b) (c) (d) (e) （a）光源模擬跟蹤裝置（b）光源模擬跟蹤控制系統(tǒng) （c）能量轉(zhuǎn)換控制存儲 系統(tǒng)（d）離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng) （e）監(jiān)控系統(tǒng) 1 1、光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)、光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng) 1. 光源模擬跟蹤裝置 光源模擬跟蹤裝置由 4 塊太陽能電池板組件、3 盞 300W 投射燈、追日跟蹤 傳感器、X 和 Y 方向運動機構(gòu)、直流電動機和支架組成。 2. 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng) 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)由母線單元（SPV01-GE01） 、電源組件（SPV01- PO02

26、） 、GE 可編程序控制器（IC200UDR040） 、按鈕單元（SPV01-BU03） 、繼 電器、12V 開關(guān)電源（DR-120-12）和端子排等低壓電器等組成。 3. 追日系統(tǒng) 光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)組成追日系統(tǒng)，控制燈光來模 擬太陽光源（晨日太陽、午日太陽、夕日太陽）的運行軌跡以及太陽光的入射 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 10 - 角度，太陽能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽光照度信息及位置 信息，控制 X 和 Y 方向運動機構(gòu)，使太陽能電池板始終正對著模擬太陽光源， 以提高太陽能電池的發(fā)電效率。光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)框圖如圖 2 所示。 （

27、a） （b） 圖 2 光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC 主電路接線圖 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 11 - 主電路安裝接線圖 2 2、能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng) 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)主要由母線單元（SPV01-GE01） 、光伏輸入直流單 元（SPV01-DC05） 、斷路器、蓄電池直流單元（SPV01-DC09） 、匯流箱 （SPV01-CO06） 、電源組件（SPV01-PO02） 、可調(diào)電阻、直流電壓采集模塊 （KNWS-DV-01） 、直流電流采集模塊（KNWS-DI-03） 、溫度采集模塊 （KNWS-TEMP-14） 、MOSFET 驅(qū)動模塊（K

28、NWS-MOS-09） 、繼電器驅(qū)動模塊 （KNWS-RELAY-10） 、通信模塊（KNWS-COM-12） 、LCD 人機對話模塊 （NWS-DIALOGUE-16） 、CPU 模塊（KNWS-CPU-17） 、控制主電路單元 （KNWS-SMIN-24） 、直流負載、蓄電池組、直流電壓表、直流電流表等單元 和模塊組成。能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 3 所示。 蓄電池（閥控密封式鉛酸蓄電池）主要參數(shù)： 容量 12V 18Ah/20HR 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 12 - 重量 19kg 尺寸 34519520mm 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)是將太陽能電池板發(fā)出的電量提供給直流負載或存 儲到蓄

29、電池中，并且可以輸送給逆變器使用。該系統(tǒng)具有溫度檢測，充、放電 檢測、PWM 脈寬調(diào)制、最大功率點跟蹤（MPPT）功能以及過沖、過放等保護功 能。 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 13 - 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖 能量轉(zhuǎn)換電路原理圖 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 14 - 能量轉(zhuǎn)換單元安裝接線圖 3 3、離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng) 離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)由母線單元、直流單元、斷路器、交流單元、交流互感 器、變壓器單元、電源組件、直流電壓采集模塊、交流電壓采集模塊、交流電 流采集模塊、IGBT 驅(qū)動模塊、繼電器驅(qū)動模塊、LCD 人機對話模塊、通信模塊、 CPU 模

30、塊、逆變器主電路模塊、頻率采集模塊、直流電壓表、直流電流表、交 流電壓表、交流電流表、交流諧波表、交流負載和端子排等組成。離網(wǎng)逆變負 載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 4 所示。 該系統(tǒng)將太陽電池方陣產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過逆變器進 行 SPWM 調(diào)制，逆變?yōu)閱蜗?220V 交流電，供交流負載使用。系統(tǒng)具有輸入過、 欠壓保護，輸出過載、短路保護，過熱保護等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、 頻率、功率因數(shù)、諧波檢測和調(diào)整功能。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 15 - 離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 16 - 離網(wǎng)逆變負載電氣原理圖 離網(wǎng)逆變單元安裝接線圖 4 4、監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)

31、南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 17 - 監(jiān)控系統(tǒng)由后臺主機、顯示器、打印機、組態(tài)軟件、端子排等組成。監(jiān)控 系統(tǒng)框圖如圖 5 所示。監(jiān)控系統(tǒng)主要完成顯示充電電壓、充電電流、功率、運 行狀態(tài)；顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運行狀 態(tài)；顯示負載電壓、負載電流、負載功率、負載狀態(tài)；顯示當(dāng)前溫度、溫度補 償系數(shù)等；各種參數(shù)保護、實時數(shù)據(jù)顯示與處理、詳細的事故記錄、報警參數(shù) 設(shè)定、對用戶提供權(quán)限管理、密碼登錄等。 監(jiān)控系統(tǒng)框圖 監(jiān)控畫面 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 18 - 系統(tǒng)狀態(tài) 儲能單元 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 19 - 模擬光源信息 單相離網(wǎng)逆變單元 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 -

32、20 - 第四章第四章 光伏電池基本知識光伏電池基本知識 一一、光光伏伏電電池池介介紹紹 太陽能光伏電池(簡稱光伏電池)用于把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目 前地面光伏系統(tǒng)大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，可分為單晶硅、多 晶硅、非晶硅太陽能電池。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶 硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低，但價格更便宜。 單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低，但價格更 便宜。單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池按照應(yīng)用需求，太陽能電池經(jīng)過一 定的組合，達到一定的額定輸出功率和輸出的電壓的一組光伏電池，叫光伏組 件。根據(jù)光伏電站大小和

33、規(guī)模，由光伏組件可組成各種大小不同的陣列。本公 司光伏組件，采用高效率單晶硅或多晶硅光伏電池、高透光率鋼化玻璃、 Tedlar、抗腐蝕鋁合多邊框等材料，使用先進的真空層壓工藝及脈沖焊接工藝 制造。即使在最嚴酷的環(huán)境中也能保證長的使用壽命。組件的安裝架設(shè)十分方 便。組件的北面安裝有一個防水接線盒，通過它可以十分方便地與外電路連接。 對每一塊太陽電池組件，年以上的使用壽命。每一塊太陽電池組件，都保證 20 年以上的使用壽命 太陽能電池=光伏電池他們都是一小塊一小塊，電流和電壓都很小，然后我 們把他們先并聯(lián)獲得高電壓，再串聯(lián)獲得高電流后，通過一個二極管(防止電流 回輸)然后輸出并且把他們封裝在一個不

34、銹鋼金屬體殼上，安裝好上面的玻璃， 密封，然后充入氮氣，最后密封然后這個整個包括架子在內(nèi)的東西，就是組件， 也就是太陽能電池組件或說是光伏電池組件 太陽能電池和光伏電池是同一個東西，前者是俗稱，后者是學(xué)名而在他們 之后加個組件，就是產(chǎn)品， 二、太陽能光伏電池的分類 太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式(以下表 示為 a 式和非結(jié)晶系薄膜式 (以下表示為 a-)兩大類，而前者又分為單結(jié)晶 形和多結(jié)晶形。按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機膜形， 而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非結(jié)晶形 (a-Si:H,a-Si:H:F,a 又分為非結(jié)晶 形(a-Si:H,a-Si:H:F,

35、aSixGel-x:H 等 SixGel-x:H 等)、V 族(GaAs,InP 等)、(GaAs,InP 等族(Cds 系族(Cds 系)和磷化鋅(Zn 3 p 2 )等。 )等。 1、結(jié)結(jié)晶晶系系薄薄膜膜式式太太陽陽能能電電池池 （1）單晶硅太陽能電池 單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 15%左右，最高的達到 24%，這是目 前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以致于它 還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 21 - 進行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達 15 年，最高可達 25 年。 （2）多晶硅太陽

36、能電池 多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能 電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約 12%左右 (2004 年 7 月 1 日日本夏普上市效率為 14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。 從制作成 本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的 生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要 比單晶硅太陽能電池短。從性能價格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。 2 2、非非結(jié)結(jié)晶晶系系薄薄膜膜式式 太陽能電池太陽能電池 非晶硅太陽電池是 1976 年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶 硅太陽電池的制作方

37、法完全不同，工藝過程大大簡化，硅材料消耗很少，電耗 更低，它的主要優(yōu)點是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問 題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，目前國際先進水平為 10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時 間的延長，其轉(zhuǎn)換效率衰減。 3 3、多元化合物太陽電池、多元化合物太陽電池 多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。現(xiàn)在 各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：a) 硫化鎘太 陽能電池 b) 砷化鎵太陽能電池 c) 銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度 Cu(In, Ga)Se2 薄膜太陽能電池) Cu(In, Ga)Se2 是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料，具有梯度

38、能帶間隙（導(dǎo)帶 與價帶之間的能級差）多元的半導(dǎo)體材料，可以擴大太陽能吸收光譜范圍，進 而提高光電轉(zhuǎn)化效率。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計出光電轉(zhuǎn)換效率比硅薄膜太陽能電 池明顯提高的薄膜太陽能電池?？梢赃_到的光電轉(zhuǎn)化率為 18%，而且，此類薄 膜太陽能電池到目前為止，未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)（SWE） ，其光 電轉(zhuǎn)化效率比目前商用的薄膜太陽能電池板提高約 5075%，在薄膜太陽能電 池中屬于世界的最高水平的光電轉(zhuǎn)化效率。 三、光伏電池工作原理 1 1、光伏電池工作原理、光伏電池工作原理 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。 以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化

39、學(xué)效應(yīng)原理工作的太陽 能電池則還處于萌芽階段。太陽光照在半導(dǎo)體 p-n 結(jié)上，形成新的空穴-電子 對。在 p-n 結(jié)電場的作用下，空穴由 n 區(qū)流向 p 區(qū)，電子由 p 區(qū)流向 n 區(qū)，接 通電路后就形成電流。 2 2、光伏效應(yīng)、光伏效應(yīng) 光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸 收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)電子吸收的能量足夠大，電子吸收的能量足夠 大部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。部引力做功，離開金屬 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 22 - 表面逃逸出來，成為光電子。 “光生伏特效應(yīng)，簡稱光伏效應(yīng)。指光照使不均勻 半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電

40、位光生伏特效應(yīng)” ，簡稱“光 伏效應(yīng)光伏效應(yīng)” 。光生伏特效應(yīng)差的現(xiàn)象。差的現(xiàn)象。它首先是由光子(光波) 轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。有了電壓， 就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會形成電流的回路。光伏發(fā)電，其基 本原理就是“光伏效應(yīng)” 。太陽能專家的任務(wù)就是要完成制造電壓的工作。因為 要制造電壓，所以完成光電轉(zhuǎn)化的太陽能電池是陽光發(fā)電的關(guān)鍵。太陽能電池， 通常稱為光伏電池。 光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為 電能。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板(組件)、 控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子

41、元器件光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太 陽能電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能 電池板)、控制器和逆變器三大部分組成構(gòu)成，不涉及機械部件,所以,光伏發(fā)電 設(shè)備極為精煉,可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以 用于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(fā)電的最基本元件是太陽能電池(片)，有單 晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。 目前，光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源，主要 為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，還有微波中繼電源、通訊電源等，另 外，還包括一些移動電源和備用電源；

42、二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽 能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達國家已經(jīng) 大面積推廣實施。我國并網(wǎng)發(fā)電還未起步，不過，2008 年北京奧運會部分用電 將會由太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電提供 3 3、太陽能電池板、太陽能電池板 太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、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）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是 太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄 電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整

43、個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。 （二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并 對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控 制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是 控制器的可選項。 （三）蓄電池：一般為鉛酸電池，一般有 12V 和 24V 這兩種，小微型系統(tǒng)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將太陽能電池板所 發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。 （四）逆變器：在很多場合，都需要提供 AC220V、AC110V 的交流電源。由 于太陽能的直接輸出一般都是 DC12V、DC24V、DC48V。為能向

44、AC220V 的電器提 供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要 使用 DC-AC 逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到 DC- DC 逆變器，如將 24VDC 的電能轉(zhuǎn)換成 5VDC 的電能（注意，不是簡單的降壓） 。 4 4、晶體硅太陽能電池制造步驟、晶體硅太陽能電池制造步驟 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 23 - “硅”是我們這個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(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維。20 世紀末， 我們的生活中處處可見“硅”的身影和作用，晶體硅太陽能電池是近 15 年來形 成產(chǎn)業(yè)化最快

45、的。生產(chǎn)過程大致可分為五個步驟：a a、提純過程、提純過程 b b、拉棒過程、拉棒過程 c c、切片過程、切片過程 d d、制電池過程、制電池過程 e e、封裝過程。、封裝過程。 四、應(yīng)用領(lǐng)域 1.用戶太陽能電源用戶太陽能電源：(1)小型電源 10-100W 不等，用于邊遠無電地區(qū)如高原、 海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等。(2)3-5KW 家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。(3)光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。 2.2.交通領(lǐng)域：交通領(lǐng)域：如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、路燈、高空 障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。 3.3.通訊通訊

46、/ /通信領(lǐng)域：通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/ 尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵 GPS 供電等。 4 4. .石石油油、海海洋洋、氣氣象象領(lǐng)領(lǐng)域域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系 統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象/水文觀測設(shè)備等。 5 5. .家家庭庭燈燈具具電電源源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、 黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。 6 6. .光光伏伏電電站站：10KW-50MW 獨立光伏電站、風(fēng)光(柴)互補電站、各種大型停車 場充電站等。 7 7. .太太陽陽能能建建筑筑：將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合

47、，使得未來的大型建筑實 現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。 8 8. .其其他他領(lǐng)領(lǐng)域域包包括括：(1)與汽車配套的太陽能汽車/電動車、電池充電設(shè)備、 汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等。(2)太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)。(3)海 水淡化設(shè)備供電。(4)衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。 目前，美國、歐洲各國特別是德國及日本、印度等都在大力發(fā)展太陽電池 應(yīng)用，開始實施的“十萬屋頂”計劃“百萬屋頂”計劃等，極大地推動了光伏 市場的發(fā)展，前途十分光明。 第五章第五章 鉛蓄電池鉛蓄電池 定義定義：電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液 是硫酸溶液的一種蓄電池。 英語：Lead-acid battery 荷電

48、狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化 鉛，負極主要成分為鉛；放電狀態(tài)下，正負極 的主要成分均為硫酸鉛。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 24 - 一、鉛酸蓄電池電極反應(yīng)式為 當(dāng)當(dāng)放放電電進進行行時時，硫硫酸酸溶溶液液的的的的濃濃度度將將不不斷斷降降低低，當(dāng)當(dāng)溶溶液液的的密密度度降降到到 1 1. .1 18 8g g/ /m ml l 時時應(yīng)應(yīng)停停止止使使用用進進行行充充電電 充電：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4（電解池） 陽極：PbSO4 + 2H2O 2e = PbO2 + 4H+ + SO42 陰極：PbSO4 + 2e = Pb + SO42 當(dāng)當(dāng)溶溶液液的的密密度度升升到到

49、1 1. .2 28 8g g/ /m ml l 時時，應(yīng)應(yīng)停停止止充充電電 放電：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（原電池） 負極：Pb + SO42 2e = PbSO4 正極：PbO2 + 4H + SO4 + 2e = PbSO4 + 2H2O 二二、鉛鉛酸酸蓄蓄電電池池發(fā)發(fā)展展歷歷史史和和現(xiàn)現(xiàn)狀狀 蓄電池是 1859 年由普蘭特 (Plante)發(fā)明的，至今已有一百多年的歷史。 鉛酸蓄電池自發(fā)明后，在化學(xué)電源中一直占有絕對優(yōu)勢。這是因為其價格低 廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及廣泛的 環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點。 到 20 世紀初，鉛酸蓄電池歷

50、經(jīng)了許多重大的改進，提高了能量密度、 循環(huán)壽命、高倍率放電等性能。然而，開口式鉛酸蓄電池有兩個主要缺點： 充電末期水會分解為氫，氧氣體析出，需經(jīng)常加酸、加水，維護工作繁重； 氣體溢出時攜帶酸霧，腐蝕周圍設(shè)備，并污染環(huán)境，限制了電池的應(yīng)用。 近二十年來，為了解決以上的兩個問題，世界各國競相開發(fā)密封鉛酸蓄電池， 希望實現(xiàn)電池的密封，獲得干凈的綠色能源。 1912 年 ThomasEdison 發(fā)表專利，提出在單體電池的上部空間使用鉑絲， 在有電流通過時，鉑被加熱，成為氫、氧化合的催化劑，使析出的H2 與 O2 重新化合，返回電解液中。但該專利未能付諸實現(xiàn)：鉑催化劑很快失 效；氣體不是按氫 2 氧

51、1 的化學(xué)計量數(shù)析出，電池內(nèi)部仍有氣體發(fā)生； 存在爆炸的危險。 60 年代，美國 Gates 公司發(fā)明鉛鈣合金，引起了密封鉛酸蓄電池開發(fā) 熱，世界各大電池公司投入大量人力物力進行開發(fā)。 1969 年，美國登月計劃實施，密封閥控鉛酸蓄電池和鎘鎳電池被列入月 球車用動力電源，最后鎘鎳電池被采用，但密封鉛酸蓄電池技術(shù)從此得到發(fā) 展。 1969-1970 年，美國 EC 公司制造了大約 350,000 只小型密封鉛酸蓄電 池，該電池采用玻璃纖維棉隔板，貧液式系統(tǒng)，這是最早的商業(yè)用閥控式鉛 酸蓄電池，但當(dāng)時尚未認識到其氧再化合原理。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 25 - 1975 年，GatesRutte

52、r 公司在經(jīng)過許多年努力并付出高昂代價的情況下， 獲得了一項 D 型密封鉛酸干電池的發(fā)明專利，成為今天VRLA 的電池原型。 1979 年，GNB 公司在購買 Gates 公司的專利后，又發(fā)明了 MFX 正板柵 專利合金，開始大規(guī)模宣傳并生產(chǎn)大容量吸液式密封免維護鉛酸蓄電池。 1984 年，VRLA 電池在美國和歐洲得到小范圍應(yīng)用。 1987 年，隨著電信業(yè)的飛速發(fā)展， VRLA 電池在電信部門得到迅速推廣 使用。 1991 年，英國電信部門對正在使用的 VRLA 電池進行了檢查和測試，發(fā) 現(xiàn) VRLA 電池并不象廠商宣傳的那樣，電池出現(xiàn)了熱失控、燃燒和早期容量 失效等現(xiàn)象，這引起了電池工業(yè)界

53、的廣泛討論，并對VRLA 電池的發(fā)展前途、 容量監(jiān)測技術(shù)、熱失控和可靠性表示了疑問，此時，VRLA 電池市場占有率 還不到富液式電池的 50%，原來提到的 “密封免推護鉛酸電池 ”名稱正式 被“VRLA 電池”取代，原因是 VRLA 電池是一種還需要管理的電池，采用 “免維護”容易引起誤解。 1992 年，針對 1991 年提出的問題，電池專家和生產(chǎn)廠家的技術(shù)員紛紛 發(fā)表文章提出對策和看法，其中 DrDaridFeder 提出利用測電導(dǎo)的方法對 VRLA 電池進行監(jiān)測。 IcBearinger 從技術(shù)方面評述 VRLA 電池的先進性。 這些文章對 VRLA 電池的發(fā)展和推廣應(yīng)用起了很大的促進作

54、用。 1992 年，世界上 VRLA 電池用量在歐洲和美洲都大幅度增加，在亞洲國 家電信部門提倡全部采用 VRLA 電池；1996 年 VRLA 電池基本取代傳統(tǒng)的富 液式電池，VRLA 電池已經(jīng)得到了廣大用戶的認可。 三三、鉛鉛酸酸蓄蓄電電池池分分類類 法國人普蘭特（ G.Plante）于 1859 年發(fā)明鉛酸蓄電池，已經(jīng)歷了近 150 年的發(fā)展歷程，鉛酸蓄電池在理論研究方面，在產(chǎn)品種類及品種、產(chǎn)品 電氣性能等方面都得到了長足的進步，不論是在交通、通信、電力、軍事還 是在航海、航空各個經(jīng)濟領(lǐng)域，鉛酸蓄電池都起到了不可缺少的重要作用。 1 11 1 根據(jù)鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)與用途區(qū)別根據(jù)鉛酸蓄電池結(jié)

55、構(gòu)與用途區(qū)別 （1） 起動用鉛酸蓄電池； 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 26 - 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)圖 （2） 動力用鉛酸蓄電池； （3） 固定型閥控密封式鉛酸蓄電池； （4） 其它類，包括小型閥控密封式鉛酸蓄電池，礦燈用鉛酸蓄電池等。 1.21.2 鉛酸蓄電池在制造方法鉛酸蓄電池在制造方法 澆鑄板柵和拉網(wǎng)板柵以及鉛布板柵等 1.31.3 在維護方面在維護方面 全免維護、少維護、干荷電等 1.41.4 在焊接方面在焊接方面 鑄焊和手工焊等 2 2、常用的鉛酸蓄電池分類、常用的鉛酸蓄電池分類 我們常用的鉛酸蓄電池主要分為三類 ,分別為普通蓄電池、干荷蓄電池 和免維護蓄電池三種。 1）普通蓄電池；普通蓄電

56、池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液 是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點是電壓穩(wěn)定、價格便宜；缺點是比能低 (即每公斤蓄電池存儲的電能 )、使用壽命短和日常維護頻繁。 2）干荷蓄電池：它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點是負 極板有較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存所得到的電量， 使用時，只需加入電解液，等過 2030 分鐘就可使用。 3）免維護蓄電池：免維護蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消 耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、 體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免 維護蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電

57、解液以后使用中不需要維 護(添加補充液)；另一種是電池本身出廠時就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶 根本就不能加補充液 . 鉛酸電池有 2.4 伏，4 伏，6 伏，8 伏，12 伏，24 伏系列，容量從 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 27 - 200 毫安時到 3000 安時。VRLA 電池是基于 AGM（吸液玻璃纖維板）技術(shù)和 鈣柵板的可充電電池，具有優(yōu)越的大電流放電特性和超長的使用壽命。它在 使用中不需加水。 3 3、V VR RL LA A 電電池池用用途途廣廣泛泛，可可用用在在電電動動工工具具，應(yīng)應(yīng)急急燈燈， U UP PS S，電電動動 輪輪椅椅，計計算算機機和和通通訊訊設(shè)設(shè)備備等等方方面面。

58、 1 1、主主要要特特性性 安全密封 在正常操作中，電解液不會從電池的端子或外殼中泄露出。 沒有自由酸 特殊的吸液隔板將酸保持在內(nèi)，電池內(nèi)部沒有自由酸液，因此電池可放 置在任意位置。 泄氣系統(tǒng) 電池內(nèi)壓超出正常水平后， VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery 即“閥控式密封鉛酸蓄電池 ”的縮寫)電池會放出多余氣體并自動 重新密封，保證電池內(nèi)沒有多余氣體。 維護簡單 由于獨一無二的氣體復(fù)合系統(tǒng)使產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化成水，在使用 VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery 即“閥控式密封鉛酸蓄電池 ” 的縮寫)電池的過程中不需要加水

59、。 使用壽命長 采用了有抗腐蝕結(jié)構(gòu)的鉛鈣合金欄板VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery 即“閥控式密封鉛酸蓄電池 ”的縮寫)電池可浮充使用 10-15 年。 質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高 采用先進的生產(chǎn)工藝和嚴格的質(zhì)量控制系統(tǒng)， VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery 即“閥控式密封鉛酸蓄電池 ”的縮寫)電池的質(zhì)量穩(wěn)定， 性能可靠。電壓、容量和密封在線上進行100%檢驗。 2 2、產(chǎn)產(chǎn)品品應(yīng)應(yīng)用用 備用電源 *電信 *太陽能系統(tǒng) *電子開關(guān)系統(tǒng) *通訊設(shè)備：機站， PBX，CATV,WLL,ONU,STB,無繩電話等 *后備電源

60、：UPS,ECR,電腦后備系統(tǒng)， sequence，etc 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 - 28 - *緊急設(shè)備：應(yīng)急燈，火警盜警，防火閘 主電源 *通訊設(shè)備：收發(fā)器 *電力控制機車：采集車，自動運輸車，電動輪椅，清潔機器人，電動 車等 *機械工具啟動器：剪草機， hedge trimmers，無繩電鉆，電動起子， 電動雪橇，等等 *工業(yè)設(shè)備/儀器 *攝像：閃光燈， VTR/VCR，電影燈等 其它便攜式設(shè)備，等等 3 3、產(chǎn)產(chǎn)品品結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) VRLA 電池是這樣設(shè)計的：在電池中，一部分數(shù)量的電解液被吸收在極片 和隔板中，以此增加負極吸氧能力，阻止電解液損耗，使電池能夠?qū)崿F(xiàn)密封。 VRLA 電池結(jié)構(gòu) P