太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理及關(guān)鍵設(shè)備

1、GCL New Energy Holdings Limited協(xié)鑫新能源控股有限公司協(xié)鑫新能源控股有限公司 金湖正輝2015.4太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理及關(guān)鍵設(shè)備太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理及關(guān)鍵設(shè)備安全工作匯報(bào) 2013年安全工作總結(jié) 2014年安全工作計(jì)劃 2014年安全工作要點(diǎn)1、首先探討光伏電池原理，重點(diǎn)掌握光伏電池伏安特性。2、在此基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)光伏并網(wǎng)逆變器原理，重點(diǎn)把握波形控制、MPPT原理和反孤島控制。3、在掌握光電池原理基礎(chǔ)上，討論跟蹤器工作原理，重點(diǎn)把握各類(lèi)跟蹤器提高光伏發(fā)電量的作用。目錄一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理二、光伏并網(wǎng)逆變器二、光伏并網(wǎng)逆變器三、太陽(yáng)能跟蹤器三、太陽(yáng)

2、能跟蹤器一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理1. 光伏發(fā)電系統(tǒng)原理2. 光伏電池原理3. 光伏電池電氣特性光伏發(fā)電是指利用太陽(yáng)能電池這種半導(dǎo)體電子器件的P-N結(jié)光生伏打效應(yīng)原理有效地吸收太陽(yáng)光輻射能，通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽(yáng)光發(fā)電的主流，具有可再生、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)。1.1.光伏發(fā)電系原理光伏發(fā)電系原理1.1.光伏發(fā)電原理光伏發(fā)電原理P-N結(jié)的光生伏打效應(yīng)發(fā)電原理光生伏打效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池的發(fā)電過(guò)程概括為4點(diǎn)：1、收集太陽(yáng)光使之照射到太陽(yáng)能電池表面。2、太陽(yáng)能電池吸收具有一定能量的光子，激發(fā)出光生載流子

3、電子-空穴對(duì)。3、電性相反的光生載流子在太陽(yáng)能電池P-N結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，電子-空穴對(duì)被分離，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊，在P-N結(jié)兩邊產(chǎn)生異性電荷的積累，從而產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)，即光生電壓。4、在太陽(yáng)能電池P-N結(jié)兩側(cè)引出電極，并接上負(fù)載，則在外電路中即有光生電流通過(guò)，從而獲得功率輸出，這樣太陽(yáng)能電池就把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成了電能。2.2.光伏電站的組成光伏電站的組成 發(fā)電過(guò)程 光伏電站是利用一定數(shù)量太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)后接收太陽(yáng)光將輻射能轉(zhuǎn)換為一定電壓（逆變器額定電壓）和電流的直流電，再將若干電池組串在匯流箱內(nèi)進(jìn)行并聯(lián)以提高電流，并聯(lián)后電流達(dá)到逆變器額定電流的數(shù)個(gè)匯流箱接入一臺(tái)并網(wǎng)逆變器，通

4、過(guò)并網(wǎng)逆變器將電池組件發(fā)出的直流電逆變成符合電網(wǎng)需求的交流電，經(jīng)過(guò)配電裝置后接入電站升壓變壓器，通過(guò)變壓器將電壓升高至符合電網(wǎng)要求的電壓等級(jí)后，并入電網(wǎng)。 組成設(shè)備主要設(shè)備包括電池組件、匯流箱、逆變器、高低壓配電裝置和變壓器等。2.2.光伏電站的組成光伏電站的組成電池組件匯流箱高低壓配電柜逆變器變壓器電網(wǎng)3.1電池組件3、光伏電站的主要設(shè)備及其功能、光伏電站的主要設(shè)備及其功能3、光伏電站的主要設(shè)備及其功能、光伏電站的主要設(shè)備及其功能3.1 電池組件目前光伏電站常用的電池組件有以下三種：?jiǎn)尉Ч桦姵亟M件：光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24，是目前所有種類(lèi)的太陽(yáng)能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，堅(jiān)固

5、耐用，使用壽命最高可達(dá)25年，但制作成本高。多晶硅電池組件：制作工藝與單晶硅電池相近，光電轉(zhuǎn)換效率約12左右 ，制作成本比單晶硅電池低，但壽命比單晶硅電池短。非晶硅電池組件：是新型薄膜式電池組件，制作工藝與單晶硅和多晶硅電池的完全不同，制作成本低。弱光性能優(yōu)于晶硅電池。但光電轉(zhuǎn)換效率偏低，且衰減較快。3.23.2光伏電池組件電氣特性光伏電池組件電氣特性預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)直流電是指方向不隨時(shí)間發(fā)生改變的電流，但電流大小可能不固定，而產(chǎn)生波形。3.23.2光伏電池組件電氣特性光伏電池組件電氣特性 3.23.2光伏電池組件電氣特性光伏電池組件電氣特性 3.23.2光伏電池組件電氣特性光伏電池組件電氣特

6、性標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件STC (AM=1.5, P0=1000W/m2,T=25C)轉(zhuǎn)換效率k=Pm/Pa=(Im*Um)/(P0*Aa),填充因子FF= Pm/Pc=(Im*Um)/(Isc*Voc),3.23.2光伏電池組件電氣特性光伏電池組件電氣特性3.3 并網(wǎng)逆變器光伏并網(wǎng)逆變器（下稱(chēng)逆變器）是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心設(shè)備。逆變器將光伏方陣產(chǎn)生的直流電（DC）逆變?yōu)槿嗾医涣麟姡ˋC），輸出符合電網(wǎng)要求的電能。逆變器是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，其效率指標(biāo)等電氣性能參數(shù)，將直接影響電站系統(tǒng)發(fā)電量。3.3 并網(wǎng)逆變器逆變器滿(mǎn)足以下要求：a)并網(wǎng)逆變器的功率因數(shù)和電能質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足電網(wǎng)要求。b)逆變器額定功

7、率應(yīng)滿(mǎn)足用于海拔高度的要求，其內(nèi)絕緣等電氣性能滿(mǎn)足要求。 c)逆變器使用太陽(yáng)電池組件最大功率跟蹤技術(shù)(MPPT)。 d)逆變器具有極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、交流過(guò)流及直流過(guò)流保護(hù)、直流母線(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)、電網(wǎng)斷電、電網(wǎng)過(guò)欠壓、電網(wǎng)過(guò)欠頻、光伏陣列及逆變器本身的接地檢測(cè)及保護(hù)功能等。3.43.4光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)圖4.1 逆變器簡(jiǎn)化原理圖3.5 3.5 逆變?cè)恚ㄝ敵鲭娏鞑ㄐ慰刂疲┠孀冊(cè)恚ㄝ敵鲭娏鞑ㄐ慰刂疲﹫D4.2 交流電生成通常通過(guò)PWM調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)橋路輸出交流電壓v,控制電抗L的電流i，即逆變器輸出電流，使得逆變器向電網(wǎng)注入正弦波電流，并且與電網(wǎng)電壓e同頻同

8、相，達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電目的。兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：1）在光伏組件、接收的太陽(yáng)輻射量固定，在光伏組件不同工作點(diǎn)（電壓與電流）輸出功率不同，其中存在一個(gè)輸出功率最大的工作點(diǎn)，即最大功率點(diǎn)MPP2）在光伏組件或接收的太陽(yáng)輻射量變化時(shí)，在光伏組件輸出電氣特性曲線(xiàn)變化，最大功率點(diǎn)移動(dòng)。3.6 MPPT 3.6 MPPT 原理原理結(jié)論：為了從光伏電池中獲取更多的電能，充分利用光伏電池組件能量，希望光伏組件盡可能地工作在最大功率點(diǎn)。使用MPPT技術(shù)可以達(dá)到這個(gè)要求3.7 3.7 反孤島效應(yīng)反孤島效應(yīng)孤島效應(yīng)是指分布式并網(wǎng)逆變器構(gòu)成的局部電網(wǎng)從主電網(wǎng)脫離出來(lái)，并且在此局部電網(wǎng)中分布式并網(wǎng)逆變器持續(xù)給負(fù)載供電的一種電氣現(xiàn)象。孤島

9、的危害：1.孤島情況下電網(wǎng)無(wú)法控制電壓和頻率，可能造成電網(wǎng)、分布式發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備發(fā)生輸入電壓幅值和頻率失控；2.孤島效應(yīng)對(duì)人身安全造成威脅，干擾電網(wǎng)的維護(hù)工作；3.孤島發(fā)生時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)正常有可能造成非同相合閘，導(dǎo)致線(xiàn)路再次跳閘，對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器和其他用電設(shè)備造成損壞；4.孤島效應(yīng)時(shí)，若負(fù)載容量與光伏并網(wǎng)器容量不匹配，會(huì)造成對(duì)逆變器的損壞。3、光伏電站的主要設(shè)備及其功能、光伏電站的主要設(shè)備及其功能3.8、高低壓配電裝置高、低壓配電裝置主要用于控制站內(nèi)電能的通、斷，分配及交換，一般有380V、10KV、35KV等電壓等級(jí)。3.9、變壓器變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應(yīng)原理把交流電壓轉(zhuǎn)換

10、成相同頻率的另一種交流電壓。其結(jié)構(gòu)的主要部分是兩個(gè)（或兩個(gè)以上）互相絕緣的繞組，套在一個(gè)共同的鐵芯上，兩個(gè)繞組之間通過(guò)磁場(chǎng)而耦合，但在電的方面沒(méi)有直接聯(lián)系，能量的轉(zhuǎn)換以磁場(chǎng)為媒介。在兩個(gè)繞組中，把接到電源的一個(gè)稱(chēng)為一次繞組，建成原方（或原邊），而把接到負(fù)載的一個(gè)稱(chēng)為二次繞組，簡(jiǎn)稱(chēng)副方（或副邊）。當(dāng)原方接到交流電源時(shí)，在外施電壓作用下，一次繞組中通過(guò)交流電流，并3、光伏電站的主要設(shè)備及其功能、光伏電站的主要設(shè)備及其功能3、光伏、光伏電電站的主要站的主要設(shè)備設(shè)備及其功能及其功能3.9、變壓器變壓器按相數(shù)區(qū)分可以分為三相變壓器和單相變壓器；按繞組數(shù)目來(lái)區(qū)分，可以分為兩繞組和三繞組變壓器；按冷卻介質(zhì)分，可以分為油浸式變壓器、干式變壓器（空氣