太陽能系統(tǒng)基礎(chǔ)ppt課件

1、太陽能系統(tǒng)根底太陽能系統(tǒng)根底 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 太陽能電池和其發(fā)電原理 太陽能供電系統(tǒng) 太陽能供電系統(tǒng)計算 ZXDT02 S201控制器 下一代太陽能電源的展望內(nèi)部公開光電效應(yīng)的運用光電效應(yīng)的運用光伏電池光伏電池n當光線照射太陽電池外表，一部分光子被硅資料吸收;光子的能量傳送給硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為自在電子，在PN結(jié)兩側(cè)集聚構(gòu)成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的本質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。內(nèi)部公開光伏電池的種類光伏電池的種類n能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的資料有許多種，如：單晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。n光伏電池又

2、稱為太陽能電池。n“硅是我們這個星球上貯藏最豐富的資料之一。自從上個世紀科學(xué)家們發(fā) 現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改動了一切，甚至人類的思想。n21世紀，生活中處處可見“硅的身影和作用。內(nèi)部公開晶體硅太陽電池的制造過程n消費過程大致可分為五個步驟:n 1、提純n 2、拉棒n 3、切片n 4、制電池n 5、封裝內(nèi)部公開太陽電池根本性質(zhì)n轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率n 光電轉(zhuǎn)換效率光電轉(zhuǎn)換效率是評價太陽電池好壞的重要要素。是評價太陽電池好壞的重要要素。 目前：實驗室目前：實驗室24，產(chǎn)業(yè)化：，產(chǎn)業(yè)化：15。n單體電池電壓單體電池電壓Vn 普通在普通在0.4V至至0.6V 由資料物理特性決議。由資料物理特性決

3、議。 內(nèi)部公開太陽能電池的幾個主要參數(shù)n開路電壓Vocn 規(guī)范條件下，太陽能電池開路情況下的輸出電壓n短路電流Iscn 規(guī)范條件下，太陽能電池短路時的電流n最大功率Pmaxn 規(guī)范條件下，太陽能電池可以輸出的最大功率n最正確任務(wù)電壓Vmpn 太陽能電池輸出最大功率時的任務(wù)電壓n最正確任務(wù)電流Impn 太陽能電池輸出最大功率時的任務(wù)電流內(nèi)部公開太陽電池的I-V-P曲線無錫尚德無錫尚德STP165 太陽能電池太陽能電池內(nèi)部公開太陽電池的特點n在不同的光強下，太陽能電池可任務(wù)的電壓范圍幾乎不變，發(fā)電功率P、電流I都和日照光強成正比。n當太陽能電池的任務(wù)電壓在0到最正確任務(wù)電壓Vo間變化時，任務(wù)電流I

4、變化很小， 當任務(wù)電壓超越Vo時，任務(wù)電流、發(fā)電功率快速下降。n在不同光強下，太陽能電池的特性曲線類似，最正確任務(wù)電壓Vo幾乎不變。內(nèi)部公開太陽電池的溫度特性n溫度提高，太陽能電池的最大輸出功率Pmax減小，開路電壓Voc降低。n溫度提高，太陽能電池的短路電流Isc略有上升。n溫度提高，最正確任務(wù)點電壓Vo降低，Io略有上升。無錫尚德STP165 太陽能電池內(nèi)部公開太陽電池的溫度特性不同溫度下的不同溫度下的I-V曲線曲線溫度對溫度對IscVocPmax的影響的影響內(nèi)部公開太陽能系統(tǒng)任務(wù)原理太陽能系統(tǒng)任務(wù)原理n投入/切除式控制方式nPWM控制方式投入/切除式控制方式內(nèi)部公開太陽能方陣的俯仰角n太

5、陽能方陣有特定俯仰角度n角度大小、朝向取決于負載類型，緯度，季節(jié)要素n通訊離網(wǎng)太陽能系統(tǒng)方陣的俯仰角選擇原那么n當?shù)厝照兆畈钤路菡龑μ柟鈔通訊離網(wǎng)太陽能系統(tǒng)方陣的俯仰角計算n當?shù)厝照兆畈钤路萏柟庵鄙潼c與本地的緯度差n即=1-2n 其中1為本地緯度，2為當?shù)厝照兆畈钤路萏柟庵鄙潼c緯度，當不在同一半球時，2 為負。內(nèi)部公開太陽的視在運轉(zhuǎn)北北北黃赤交角23 27夏至點北半球6月22日秋分9月23日冬至北半球12月22日春分3月21日內(nèi)部公開太陽的視在運轉(zhuǎn)55BB觀測者面向南冬至夏至觀測程度面北南東西春分或秋分為了更好的闡明太陽的視在運轉(zhuǎn)，我們?nèi)藶榈脑诒卑肭虻谋本?5安排了一個觀測者。太陽安排在

6、春分或秋分，冬至和夏至線上。圖中的太陽當時正處于當日正午時間內(nèi)部公開一年中太陽光直射點位置一年中太陽光直射點位置北半球緯度北回歸線北回歸線赤道赤道南回歸線南回歸線北緯23 27南緯23 27冬至12.22春分3.21夏至6.22秋分9.23冬至12.22時間內(nèi)部公開深圳地域深圳地域1961-19901961-1990年氣候數(shù)據(jù)年氣候數(shù)據(jù)051015202530351 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10月11月12月氣溫（攝氏度）012345678平均最高氣溫平均氣溫平均最低氣溫日平均日照 內(nèi)部公開太陽能方陣的俯仰角n根據(jù)深圳地域的日平均日照數(shù)據(jù)得出，深圳日照最差月份是3月上

7、旬。n3月上旬太陽光的直射點為南緯5度左右n深圳地域最正確俯仰角=1-2=23-5=28度內(nèi)部公開太陽能離網(wǎng)供電系統(tǒng)的組成太陽能離網(wǎng)供電系統(tǒng)的組成n太陽能電池方陣n安裝支架能夠還包括跟蹤系統(tǒng)n蓄電池n控制器n后備電源油機等n逆變器負載需求交流電時nDC/DC變換器負載需求直流電且電壓與方陣電壓不同內(nèi)部公開蓄電池蓄電池n對于離網(wǎng)系統(tǒng)，蓄電池在陽光劇烈時將多余電能存儲起來，陽光缺乏時可用來維持負載任務(wù)。并網(wǎng)系統(tǒng)可不設(shè)蓄電池。n蓄電池的種類：鉛酸電池、鎘鎳電池、鎳氫電池、鋰離子電池。n太陽能供電系統(tǒng)中的蓄電池必需適宜高頻率充放電、不穩(wěn)定電流充電、任務(wù)環(huán)境溫度范圍寬，并不是一切蓄電池都適宜用于太陽能供

8、電系統(tǒng)，我公司多配備膠體鉛酸蓄電池。內(nèi)部公開太陽能離網(wǎng)供電系統(tǒng)的計算太陽能離網(wǎng)供電系統(tǒng)的計算n計算數(shù)據(jù)預(yù)備n太陽能方陣的估算n蓄電池的估算n安裝方式與支架設(shè)計n控制器的選擇內(nèi)部公開太陽能離網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計原那么太陽能離網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計原那么n在安裝地的氣候數(shù)據(jù)條件下，計算全年每月日照情況，選擇一種方陣容量，使其滿足在全年日照量最低的月份的日平均發(fā)電量，大于負載的日平均用電量有油機等后備電源系統(tǒng)可根據(jù)實踐情況另選規(guī)范計算月份。n計算出來的結(jié)果扣除系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的損耗，給出一個適宜的平安系數(shù)。n太陽能方陣容量=k x 負載平均功耗 x 24 /最小日平均峰值日照時數(shù)(PSH)n其中：k=損耗系數(shù) x

9、平安系數(shù)內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)n負載類型電壓，功率，電流，任務(wù)時間n太陽能電池模塊類型，輸出電流n規(guī)范計算月份的光輻射強度蘭利(單位面積上太陽輻射的能量單位)，MJ/m2，日照峰值小時數(shù)， kWh/mn電池自主繼續(xù)的天數(shù)n系統(tǒng)電壓12V，24V，36V，48Vn日照點氣候數(shù)據(jù)緯度，幅射，溫度數(shù)據(jù)庫n太陽電池模塊方陣的冗余%平安系數(shù)內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)-規(guī)范情況下的測試數(shù)據(jù)無錫尚德無錫尚德STPXXX-24/AC系列系列內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計-太陽能電池計算n計算出負載每天耗費的安時數(shù)Ahn計算最適宜的傾斜角度n選擇一種型號的太陽能電池模塊，找出其任務(wù)電流Ia,任務(wù)電壓Van計算“頂峰日照時

10、間，PSH (規(guī)范計算月份)n確定太陽能模塊的串聯(lián)數(shù), Ns=V/Van確定太陽能模塊的并聯(lián)數(shù), Np= K x Ah/(PSH x Ia)n全部數(shù)量的模塊=Ns x Np 包含冗余!內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計-蓄電池計算n蓄電池供電時,每天負載耗費的安時數(shù)Ahn確定電池自主天數(shù)Ndayn確定可接受的最大放電深度n計算電池容量KxNday x Ah / 內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計舉例-塞內(nèi)加爾太陽能站點 n太陽能+油機混合供電n負載情況：主要為BTS+微波，大約在15A-20A不等n系統(tǒng)電壓48Vn最差月份3月中旬，非洲最差月份PSH(平均峰值日照時數(shù))n 非洲 3.0 - 5.0n電池自主時間：16小時n緯度：

11、北緯15度 夏日最高溫度：45度n太陽電池模塊方陣的冗余平安系數(shù)1.1,損耗系數(shù)1.1系數(shù)K=1.1X1.1=1.21n 內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計舉例-塞內(nèi)加爾太陽能站點n負載每天耗費的最大安時數(shù)L=20A*24h=480Ah n傾斜角度=15+5=20度，朝南n選擇無錫尚德STP165-24/AC太陽能電池，其任務(wù)電壓選擇為24V，任務(wù)電流I滿足ImpIIsc ，即4.74I5.04,我們?nèi)?.9A n由于我們采用的是太陽能+油機混合供電，只需求在大多數(shù)情況下，太陽能發(fā)電量滿足要求，按該地域最差月份的上限值計算PSH=5小時 n太陽能電池模塊的串聯(lián)數(shù), Ns=V/Va=48/24=2n太陽能模塊的并

12、聯(lián)數(shù), Np= K x Ah/(PSH x Ia)=1.21 x480/(5 x 4.9)23.7 24最少24串n太陽能電池模塊總數(shù)量N=Ns x Np=24 x2=48最少48塊內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計舉例-塞內(nèi)加爾太陽能站點n蓄電池供電時,每天負載耗費的安時數(shù)16x20=320Ahn有油機 Nday=1n可接受的最大放電深度 =50%n電池容量n 1.21x1x320/50%=774.4 800Ah，應(yīng)該選擇容量800Ah以上蓄電池n控制器n I= Np x Isc=24 x 5.04=120.96A，可以選擇ZXDT02 S201控制器額定電流200A內(nèi)部公開系統(tǒng)設(shè)計中需求留意的問題n不能以開

13、路電壓Voc,短路電流Isc計算系統(tǒng)容量n在通訊電源中，太陽能電池通常不能任務(wù)在最正確任務(wù)電壓，因此不滿足輸出最大功率的條件,不能以它標稱功率、最正確任務(wù)電壓、最正確任務(wù)電流計算系統(tǒng)容量n在選擇控制器、電纜等應(yīng)以開路電壓Voc短路電流Isc計算n任務(wù)溫度升高時，太陽能電池的任務(wù)電壓范圍減小，最大輸出功率減小，輸出電流有細微上升內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器命名定義 n產(chǎn)品中文稱號：太陽能供電系統(tǒng)產(chǎn)品中文稱號：太陽能供電系統(tǒng)n產(chǎn)品英文稱號：產(chǎn)品英文稱號：Solar power supply systemn產(chǎn)品型號：產(chǎn)品型號：ZXDT02n產(chǎn)品規(guī)格：產(chǎn)品規(guī)格：W201 產(chǎn)品代碼：產(chǎn)品代碼：3

14、23.04n產(chǎn)品規(guī)格：產(chǎn)品規(guī)格： S201 產(chǎn)品代碼：產(chǎn)品代碼：323.04n產(chǎn)品型號的含義：產(chǎn)品型號的含義：nZX：公司稱號代號。：公司稱號代號。nD：動力產(chǎn)品。：動力產(chǎn)品。nT：太陽能供電系統(tǒng)。：太陽能供電系統(tǒng)。n第第5、6位：為太陽能產(chǎn)品設(shè)計序號，位：為太陽能產(chǎn)品設(shè)計序號，01代表雜類產(chǎn)品代表雜類產(chǎn)品；02代表代表48V類的產(chǎn)品。類的產(chǎn)品。n產(chǎn)品規(guī)格的含義：產(chǎn)品規(guī)格的含義：n第第1位：位：“W代表室外運用產(chǎn)品，代表室外運用產(chǎn)品，“S代表規(guī)范室內(nèi)代表規(guī)范室內(nèi)運用產(chǎn)品。運用產(chǎn)品。n第第2、3、4位：位：201表示太陽能控制器額定輸出電流表示太陽能控制器額定輸出電流為為200A。第。第2、3位

15、為位為20，第，第4位為位為1，表示，表示10的一次的一次方，代表方，代表20*10=200A。內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器主要維護功能序號序號名稱名稱定義定義1太陽能電池反接保護太陽能電池正負極性接反，糾正后可繼續(xù)使用；2光伏輸入防反接光伏輸入反接后不會損害控制器，糾正后可以繼續(xù)使用；3夜間防反充當晚上或陰雨天氣，太陽能電池沒有輸出時，控制器可以防止蓄電池給光伏組件充電，不會造成能量損失；4過壓保護充電電壓高于設(shè)定電壓時，自動關(guān)斷對蓄電池充電。此后當電壓掉至開通電壓時，重新對蓄電池進行充電；5欠壓保護當蓄電池電壓低于保護電壓時，控制器自動關(guān)閉輸出以保護蓄電池不受損壞；6溫度補償功能根

16、據(jù)當前蓄電池的溫度，均浮充的電壓設(shè)置點均有溫度補償；7風(fēng)扇故障保護和告警功能風(fēng)扇故障后，監(jiān)控可以進行告警；同時，如果控制器溫度過高，控制器會進行過溫保護，不會損壞控制器；8控制器過溫保護1當控制器功率控制單元的散熱器溫度超過90度時，控制器將關(guān)閉光伏輸入，直到溫度降低到70度才重新投入光伏進行充電；此過程由蓄電池給負載供電；內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器主參數(shù)闡明控制器主參數(shù)闡明n輸入特性n輸出特性n蓄電池組特性n光伏路數(shù)光伏路數(shù)每路電流每路電流輸入電壓范圍輸入電壓范圍最多8路最大25A36Vdc 86Vdc輸出路數(shù)輸出路數(shù)每路電流每路電流輸出電壓范圍輸出電壓范圍一般負載4路，重要負載2

17、路最大25A43.2V57.6V 蓄電池路數(shù)蓄電池路數(shù)電池組容量電池組容量電壓范圍電壓范圍1組；（多于1組需要在電池柜并聯(lián)）最大3000AH43.2V57.6V 內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器環(huán)境監(jiān)控接口闡明序號序號接口說明接口說明路數(shù)路數(shù)備注備注1門禁12門磁13水淹14煙霧15環(huán)境濕度16環(huán)境溫度17電池溫度18輸出干節(jié)點8可以通過菜單進行隨意配置9輸入干節(jié)點4顯示干節(jié)點的通斷狀態(tài)10RS232和RS485接口各2路提供兩路串行通訊口，其中每一路都兼容RS232和RS485接口內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器配電原理控制器配電原理內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器前維護表示圖公

18、共正排電池和備用電源接口6路負載輸出8路光伏輸入防雷模塊風(fēng)扇插箱通訊和環(huán)境量接口內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器單板引見序號序號名稱名稱代碼代碼主要功能主要功能1光伏輸入輸出接口板 PVIO從轉(zhuǎn)接板接入配電信號，完成模擬和數(shù)字采樣處理，同時提供液晶板的接口，最后與核心控制板疊棧式連接；2光伏信號轉(zhuǎn)接板 PVSCB所有的配電信號經(jīng)過此板進行匯接，轉(zhuǎn)接到PVIO板；包括：模擬、數(shù)字、風(fēng)扇、監(jiān)控取電等信號；3光伏模擬控制板 PVSCTL如果主控制單元失效，通過此板可以完成光伏的簡單投切功能；4光伏輸入控制板 PVINC完成光伏輸入開關(guān)和夜間防反充功能，每塊單板控制2路光伏；5光伏液晶顯示板 PV

19、LDB液晶和按鍵接口單板6主控制板 CORE核心控制板，主要包括：單片機、存儲器、通訊單元等7IP擴展板 IPIP通訊處理單元，完成串口通訊和IP網(wǎng)絡(luò)通訊的轉(zhuǎn)換；內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器單板表示圖PVLDBPVIOCOREPVSCTL內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器單板表示圖PVSCBPVINC內(nèi)部公開ZXDT02 S201控制器主控制引見n智能投切方式nPWM控制方式內(nèi)部公開智能投切方式闡明：智能投切具有均充和浮充方式；用戶可以設(shè)置均浮充電壓的上限值，闡明：智能投切具有均充和浮充方式；用戶可以設(shè)置均浮充電壓的上限值，均浮充的電壓范圍在小于上限設(shè)定值的均浮充的電壓范圍在小于上限

20、設(shè)定值的1V范圍內(nèi)，例如均充電壓為范圍內(nèi)，例如均充電壓為57V，那么均充的調(diào)理范圍為那么均充的調(diào)理范圍為57V56V，光伏的投切有一定的時間間隔；，光伏的投切有一定的時間間隔；浮充的控制方式一樣。浮充的控制方式一樣。 內(nèi)部公開PWM控制方式 闡明：闡明：PWM控制方式具有均充和浮充方式；用戶可以設(shè)置均浮充電壓值，控制方式具有均充和浮充方式；用戶可以設(shè)置均浮充電壓值，控制器經(jīng)過粗調(diào)光伏輸入的路數(shù)，控制器經(jīng)過粗調(diào)光伏輸入的路數(shù)，PWM方式細調(diào)第一路的光伏輸入，盡量方式細調(diào)第一路的光伏輸入，盡量使蓄電池電壓維持在均浮充的電壓設(shè)定值。使蓄電池電壓維持在均浮充的電壓設(shè)定值。內(nèi)部公開均浮充轉(zhuǎn)換的條件n進入

21、均充的條件進入均充的條件n1、電壓值低于均充啟動電壓；、電壓值低于均充啟動電壓；n2、電池組容量低于均充啟動閥值；、電池組容量低于均充啟動閥值；n3、定期均充時間到；、定期均充時間到；n4、手動設(shè)置均充；、手動設(shè)置均充；n均充轉(zhuǎn)浮充的條件均充轉(zhuǎn)浮充的條件n1、均充末期電流維持一定時間；、均充末期電流維持一定時間；n2、手動設(shè)置為浮充；、手動設(shè)置為浮充；n3、電池過溫或過壓告警，轉(zhuǎn)為浮充形狀；、電池過溫或過壓告警，轉(zhuǎn)為浮充形狀；內(nèi)部公開ZXDTO2 S201的操作界面的操作界面NoImage內(nèi)部公開ZXDTO2 S201菜單目錄菜單目錄NoImage內(nèi)部公開參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置nS/N Parame

22、ter Classification Default ValueUpper LimitLower Limit Set Valuen1Float Vol. Basic parameter 54 V58 V42 V按照電池的要求設(shè)置n2 Equal Vol. Basic parameter 57 V58 V42 V按照電池n3 Bat. Cap. Basic parameter 1000Ah9999Ah 0Ah按照實踐蓄電池容量n4 Bat.Cur.Coef. Basic parameter 0.15 C 0.40 C 0.01 C采用默許設(shè)置n5 Equal Func. Basic parame

23、ter Enable Disable Enable采用默許設(shè)置n6 Equal Period Basic parameter 180 days365 days0 day采用默許設(shè)置n7 1-ShutVol.Basic parameter 47 V51 V38 V建議設(shè)置值為47至48Vn8 2-ShutVol.Basic parameter 46 V51 V38 V假設(shè)負載電流小于3A，建議該值設(shè)置大于46Vn9 RS232 Bauds Basic parameter 960096001200采用默許設(shè)置n10 RS485 Bauds Basic parameter 960096001200采

24、用默許設(shè)置內(nèi)部公開參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置n11 Device Add. Basic parameter 1 2541 采用默許設(shè)置n12 Set Password Basic parameter 000099990000 采用默許設(shè)置n13 Set Relays Out Basic parameter -假設(shè)現(xiàn)場需求經(jīng)過輸出干接點獲得告警，需求根據(jù)實踐需求設(shè)置n14 Language Basic parameter English English Chinese采用默許設(shè)置n15 Buzz. Switch Basic parameter onoffon采用默許設(shè)置n16 In-PV.Branchs Basic parameter 881實踐接入幾路光伏那么設(shè)置為幾n17 Load1 Branchs Basic parameter 460采用默許設(shè)置n18 Load2 Branchs Basic