精選太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

1、精選太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。一套根本的光伏發(fā)電系統(tǒng)一般是由太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能控制器、逆變器和蓄電池(組)構(gòu)成。太陽(yáng)能電池板：太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心局部，其作用是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的根本作用是為蓄電池提供最正確的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗，盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命；同時(shí)保護(hù)蓄電池，防止過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。如果用戶使用的是直流負(fù)載，通過太陽(yáng)能控制器

2、可以為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電(由于天氣的原因，太陽(yáng)電池方陣發(fā)出的直流電的電壓和電流不是很穩(wěn)定)。逆變器：逆變器的作用就是將太陽(yáng)能電池陣列和蓄電池提供的低壓直流電逆變成220伏交流電，供應(yīng)交流負(fù)載使用。蓄電池(組)：蓄電池(組)的作用是將太陽(yáng)能陣列發(fā)出的直流電直接儲(chǔ)存起來，供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，當(dāng)日照量大時(shí)，除了供應(yīng)負(fù)裁用電外，還對(duì)蓄電池充電；當(dāng)日照量小時(shí)，這局部?jī)?chǔ)存的能量將逐步放出。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 根據(jù)不同場(chǎng)合的需要，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般分為獨(dú)立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)三種。(1)獨(dú)立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立供電的太陽(yáng)能光

3、伏發(fā)電系統(tǒng)如圖2-6所示。整個(gè)獨(dú)立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、控制器、逆變器組成。太陽(yáng)能電池板作為系統(tǒng)中的核心局部，其作用是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為直流形式的電能，一般只在白天有太陽(yáng)光照的情況下輸出能量。根據(jù)負(fù)載的需要，系統(tǒng)一般選用鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)電量大于負(fù)載時(shí)，太陽(yáng)能電池通過充電器對(duì)蓄電池充電；當(dāng)發(fā)電量缺乏時(shí)，太陽(yáng)能電池和蓄電池同時(shí)對(duì)負(fù)載供電?？刂破饕话阌沙潆婋娐?、放電電路和最大功率點(diǎn)跟蹤控制組成。逆變器的作用是將直流電轉(zhuǎn)換為.與交流負(fù)載同相的交流電。圖2-6 獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(2)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)圖2-7 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖

4、2-7所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與電網(wǎng)連接，其中逆變器起很重要的作用，要求具有與電網(wǎng)連接的功能。目前常用的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)具有兩種結(jié)構(gòu)形式，其不同之處在于是否帶有蓄電池作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。帶有蓄電池環(huán)節(jié)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于此系統(tǒng)中逆變器配有主開關(guān)和重要負(fù)載開關(guān)，使得系統(tǒng)具有不間斷電源的作用，這對(duì)于一些重要負(fù)荷甚至某些家庭用戶來說具有重要意義。此外，該系統(tǒng)還可以充當(dāng)功率調(diào)節(jié)器的作用，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、抵消有害的高次諧波分量從而提高電能質(zhì)量。不帶有蓄電池環(huán)節(jié)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)化為和電網(wǎng)電壓同頻、同

5、相的交流電能，當(dāng)主電網(wǎng)斷電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止向電網(wǎng)供電。當(dāng)有日照照射、光伏系統(tǒng)所產(chǎn)生的交流電能超過負(fù)載所需時(shí)，多余的局部將送往電網(wǎng)；夜間當(dāng)負(fù)載所需電能超過光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能時(shí)，電網(wǎng)自動(dòng)向負(fù)載補(bǔ)充電能。(3)混合光伏發(fā)電系統(tǒng) 圖2-8為混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)，它區(qū)別于以上兩個(gè)系統(tǒng)之處是增加了一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組，當(dāng)光伏陣列發(fā)電缺乏或蓄電池儲(chǔ)量缺乏時(shí)，可以啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組，它既可以直接給交流負(fù)載供電，又可以經(jīng)整流器后給蓄電池充電，所以稱為混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。圖2-8 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.5太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn) (1)無枯竭危險(xiǎn)； (2)絕對(duì)千凈(無污染，除蓄電池外)； (3)不受資源分布地

6、域的限制； (4)可在用電處就近發(fā)電；(5)能源質(zhì)量高；(6)獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短；(7)供電系統(tǒng)工作可靠； 缺乏之處是： (1)照射的能量分布密度??；(2)獲得的能源與四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)；太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原那么太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)，且軟件設(shè)計(jì)先于硬件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要包括：負(fù)載用電量的計(jì)算，太陽(yáng)能電池方陣輻射量的計(jì)算，太陽(yáng)能電池、蓄電池用量的計(jì)算以及兩者之間相互匹配的優(yōu)化設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能電池方陣安裝傾角的計(jì)算，系統(tǒng)運(yùn)行情況的預(yù)測(cè)和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的分析等。硬件設(shè)計(jì)主要包括：負(fù)載的選型及必要的設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能電池和蓄電池的選型，太陽(yáng)能電池支架的

7、設(shè)計(jì)，逆變器的選型和設(shè)計(jì)，以及控制、測(cè)量系統(tǒng)的選型和設(shè)計(jì)。對(duì)于大型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，還有光伏電池方陣場(chǎng)的設(shè)計(jì)、防雷接地的設(shè)計(jì)。由于軟件設(shè)計(jì)牽涉到復(fù)雜的太陽(yáng)輻射量、安裝傾角以及系統(tǒng)優(yōu)化的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般是由計(jì)算機(jī)來完成的；在要求不太嚴(yán)格的情況下，也可以采取估算的方法。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總原那么是，在保證滿足負(fù)載供電需要的前提下，確定使用最少的太陽(yáng)能電池組件功率和蓄電池容量，以盡量減少初始投資。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)知道，在光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中做出的每個(gè)決定都會(huì)影響造價(jià)。由于不適當(dāng)?shù)倪x擇，可輕易地使系統(tǒng)的投資成倍地增加，而且未必就能滿足使用要求。在決定要建立一個(gè)獨(dú)立的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，可按下

8、述步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：計(jì)算負(fù)載，確定蓄電池容量，確定太陽(yáng)能電池方陣容量，選擇控制器和逆變器，考慮混合發(fā)電的問題等。在進(jìn)行光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，需要了解并獲取一些進(jìn)行計(jì)算和選擇必需的根本數(shù)據(jù)：光伏系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的地理位置，包括地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度和海拔；該地區(qū)的氣象資料，包括逐月的太陽(yáng)能總輻射量、直接輻射量以及散射輻射量；年平均氣溫和最高、最低氣溫，最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風(fēng)速以及冰雹、降雪等特殊氣象情況等。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)容量設(shè)計(jì)的主要目的就是要計(jì)算出系統(tǒng)在全年內(nèi)能夠可靠工作所需的太陽(yáng)電池組件和蓄電池的數(shù)量。同時(shí)要注意協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作的最大可靠性和系統(tǒng)本錢兩者之間的關(guān)系，在滿足系統(tǒng)工作的最大可靠性根底上盡

9、量減少系統(tǒng)本錢。蓄電池設(shè)計(jì)方法蓄電池的設(shè)計(jì)思想是保證在太陽(yáng)光照連續(xù)低于平均值的情況下負(fù)載仍能可以正常工作。在進(jìn)行蓄電池設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要引入一個(gè)不可缺少的參數(shù)：自給天數(shù)，即系統(tǒng)在沒有任何外來能源的情況下負(fù)載仍能正常工作的天數(shù)。這個(gè)參數(shù)讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠選擇所需使用的蓄電池容量大小。一般來講，自給天數(shù)確實(shí)定與兩個(gè)因素有關(guān)：負(fù)載對(duì)電源的要求程度；光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的氣象條件，即最大續(xù)陰雨天數(shù)。通?？梢詫⒐夥到y(tǒng)安裝地點(diǎn)的最大續(xù)陰雨天數(shù)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的自給天數(shù)，但還要綜合考慮負(fù)載對(duì)電源的要求。對(duì)于負(fù)載對(duì)電源要求不是很嚴(yán)格的光伏應(yīng)用，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中通常取自給天數(shù)為35天。對(duì)于負(fù)載要求很嚴(yán)格的光伏系統(tǒng)，我們

10、在設(shè)計(jì)中通常取自給天數(shù)為714天。所謂負(fù)載要求不嚴(yán)格的系統(tǒng)通常是指用戶可以稍微調(diào)節(jié)一下負(fù)載要求從而適應(yīng)惡劣天氣帶來的不便；而嚴(yán)格系統(tǒng)指的是用電負(fù)載比較重要，例如常用于通信、導(dǎo)航或者重要的健康設(shè)施，如醫(yī)院、診所等。此外還要考慮光伏系統(tǒng)的安裝地點(diǎn)，如果在很偏遠(yuǎn)的地區(qū)，必須設(shè)計(jì)較大的蓄電池容量，因?yàn)榫S護(hù)人員要到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。蓄電池的設(shè)計(jì)包括電池容量設(shè)計(jì)計(jì)算和蓄電池組的串并聯(lián)設(shè)計(jì)。首先，給出計(jì)算蓄電池容量的根本方法。(1)根本公式第一步，將每天負(fù)載需要的用電量乘以根據(jù)實(shí)際情況確定的自給天數(shù)就可以得到初步的蓄電池容量。第二步，將第一步得到的蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。因?yàn)椴荒茏屝铍?/p>

11、池在自給天數(shù)中完全放電，所以需要除以最大放電深度，得到所需要的蓄電池容量。最大放電深度的選擇需要參考光伏系統(tǒng)中選擇使用的蓄電池的性能參數(shù)，可以從蓄電池供應(yīng)商得到詳細(xì)的有關(guān)該蓄電池最大放電深度的資料。通常情況下，如果使用的是深循環(huán)型蓄電池，推薦使用80%的放電深度(DOD)；如果使用的是淺循環(huán)蓄電池，推薦選用伸用50%DOD。設(shè)計(jì)蓄電池容量的根本公式如下：下面介紹確定蓄電池串并聯(lián)的方法。每個(gè)蓄電池都有它的標(biāo)稱電壓。為了到達(dá)負(fù)載工作的標(biāo)稱電壓，我們將蓄電池串聯(lián)起來給負(fù)載供電，需要串聯(lián)的蓄電池的個(gè)數(shù)等于負(fù)載的標(biāo)稱電壓除以蓄電池的標(biāo)稱電壓。(2)設(shè)計(jì)修正以上給出的只是蓄電池容量的根本估算方法，在實(shí)際情

12、況中還有很多性能參數(shù)會(huì)對(duì)蓄電池容量和使用壽命產(chǎn)生很大的影響。為了得到正確的蓄電池容量設(shè)計(jì)，上面的根本方程必須加以修正。對(duì)于蓄電池，蓄電池的容量不是一成不變的，蓄電池的容量與兩個(gè)重要因素相關(guān)：蓄電池的放電率和環(huán)境溫度。首先，我們考慮放電率對(duì)蓄電池容量的影響。蓄電池的容量隨著放電率的改變而改變，隨著放電率的降低，放電電流變小，放電時(shí)間就越長(zhǎng)，蓄電池的容量也會(huì)相應(yīng)增加。這樣就會(huì)對(duì)我們的容量設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就要為所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選擇在恰當(dāng)?shù)姆烹娐氏碌男铍姵厝萘?。通常，生產(chǎn)廠家提供的是蓄電池額定容量是l0h放電率下的蓄電池容量。但是在光伏系統(tǒng)中，因?yàn)樾铍姵刂写鎯?chǔ)的能量主要是為了自給天數(shù)中的負(fù)

13、載需要，蓄電池放電率通常較慢，光伏供電系統(tǒng)中蓄電池典型的放電率為100200h。在設(shè)計(jì)時(shí)我們要用到在蓄電池技術(shù)中常用的平均放電率的概念。光伏系統(tǒng)的平均放電率公式如下：上式中負(fù)載工作時(shí)間可以用下述方法估計(jì)：對(duì)于只有單個(gè)負(fù)載的光伏系統(tǒng)，負(fù)載的工作時(shí)間就是實(shí)際負(fù)載平均每天工作的小時(shí)數(shù)；對(duì)于有多個(gè)不同負(fù)載的光伏系統(tǒng)，負(fù)載的工作時(shí)間可以使用加權(quán)平均負(fù)載工作時(shí)間，加權(quán)平均負(fù)載工作時(shí)間的計(jì)算方法如下：根據(jù)上面兩式就可以計(jì)算出光伏系統(tǒng)的實(shí)際平均放電率，根據(jù)蓄電池生產(chǎn)商提供的該型號(hào)電池在不同放電速率下的蓄電池容量，就可以對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行修正。溫度對(duì)蓄電池容量的影響：蓄電池的容量會(huì)隨著蓄電池的溫度的變化而變化，

14、當(dāng)蓄電池溫度下降時(shí)，蓄電池的容量會(huì)下降。通常，鉛酸蓄電池的容量是在25時(shí)標(biāo)定的。隨著溫度的降低，0時(shí)的容量大約下降到額定容量的90%，而在-20的時(shí)候大約下降到額定容量的80%，所以必須考慮蓄電池的環(huán)境溫度對(duì)其容量的影響。如果光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的氣溫很低，這就意味著按照額定容量設(shè)計(jì)的蓄電池容量在該地區(qū)的實(shí)際使用容量會(huì)降低，也就是無法滿足系統(tǒng)負(fù)載的用電需求。在實(shí)際工作的情況下就會(huì)導(dǎo)致蓄電池的過放電，減少蓄電池的使用壽命，增加維護(hù)本錢。這樣，設(shè)計(jì)時(shí)需要的蓄電池容量就要比根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)情況(25)下蓄電池參數(shù)計(jì)算出來的容量要大，只有選裝相對(duì)于25時(shí)計(jì)算容量多的容量，才能夠保證蓄電池在溫度低于25的情況下，還

15、能完全提供所需的能量。蓄電池生產(chǎn)商一般會(huì)提供相關(guān)的蓄電池溫度一容量修正曲線。在該曲線上可以查到對(duì)應(yīng)溫度的蓄電池容量修正系數(shù)，除以蓄電池容量修正系數(shù)就能對(duì)上述的蓄電池容量初步計(jì)算結(jié)果加以修正。因?yàn)榈蜏氐挠绊?，在蓄電池容量設(shè)計(jì)上還必須要考慮的一個(gè)因素就是修正蓄電池的最大放電深度，以防止蓄電池在低溫下凝固失效，造成蓄電池的永久損壞。鉛酸蓄電池中的電解液在低溫下可能會(huì)凝固，隨著蓄電池的放電，蓄電池中不斷生成水稀釋電解液，導(dǎo)致蓄電池電解液的凝結(jié)點(diǎn)不斷上升，直到純水的0。在寒冷的氣候條件下，如果蓄電池放電過多，隨著電解液凝結(jié)點(diǎn)的上升，電解液就可能凝結(jié)，從而損壞蓄電池。即使系統(tǒng)中使用的是深循環(huán)工業(yè)用蓄電池，

16、其最大的放電深度也不要超過80%。圖3-1給出了一般鉛酸蓄電池的最大放電深度和蓄電池溫度的關(guān)系，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以參考該圖得到所需的調(diào)整因子。在設(shè)計(jì)時(shí)要使用光伏系統(tǒng)所在地區(qū)的最低平均溫度，然后從圖9或者是由蓄電池生產(chǎn)商提供的最大放電深度一蓄電池溫度關(guān)系圖上找到該地區(qū)使用蓄電池的最大允許放電深度。通常，只是在溫度低于-8時(shí)才考慮進(jìn)行校正。圖3-1 鉛酸蓄電池最大放電深度-溫度曲線(3)完整的蓄電池容量設(shè)計(jì)計(jì)算考慮到以上所有的計(jì)算修正因子，我們可以得到如下蓄電池容量的最終計(jì)算公式。a、最大允許放電深度淺循環(huán)蓄電池的最大允許放電深度為50%，深循環(huán)蓄電池的最大允許放電深度為80%。如在嚴(yán)寒地區(qū)，要考慮低

17、溫防凍問題，對(duì)此進(jìn)行修正。設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)?shù)販p小這個(gè)值，擴(kuò)大蓄電池的容量，以延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。b、溫度修正系數(shù)當(dāng)溫度降低的時(shí)候，蓄電池的容量將會(huì)減少。溫度修正系數(shù)的作用就是保證安裝的蓄電池容量要大于按照25標(biāo)準(zhǔn)情況算出來的容量值，從而使得設(shè)計(jì)的蓄電池容量能夠滿足實(shí)際負(fù)載的用電需求。c、指定放電率指定放電率是考慮慢的放電率將會(huì)從蓄電池得到更多的容量。使用供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)，可以選擇適于設(shè)計(jì)系統(tǒng)的在指定放電率下的適宜蓄電池容量。如果在沒有詳細(xì)的有關(guān)容量一放電速率的資料的情況下，可以粗略的估計(jì)認(rèn)為，在慢放電率(C/ 100到C/300)的情況下，蓄電池的容量要比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)多30%。d、蓄電池組并聯(lián)設(shè)計(jì)

18、當(dāng)計(jì)算出了所需的蓄電池的容量后，下一步就是要決定選擇多少個(gè)單體蓄電池加以并聯(lián)得到所需的蓄電池容量。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，要盡量減少并聯(lián)數(shù)目。也就是說最好是選擇大容量的蓄電池以減少所需的并聯(lián)數(shù)目。這樣做的目的就是為了盡量減少蓄電池之間的不平衡所造成的影響，因?yàn)橐恍┎⒙?lián)的蓄電池在充放電的時(shí)候可能會(huì)與之并聯(lián)的蓄電池不平衡。并聯(lián)的組數(shù)越多，發(fā)生蓄電池不平衡的可能性就越大。一般來講，建議并聯(lián)的數(shù)目不超過4組。太陽(yáng)能電池陣列設(shè)計(jì)(1)根本公式太陽(yáng)電池組件設(shè)計(jì)的根本思想就是滿足年平均日負(fù)載的用電需求。計(jì)算太陽(yáng)電池組件的根本方法是用負(fù)載平均每天所需要的能量(安時(shí)數(shù))除以一塊太陽(yáng)電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量(安時(shí)數(shù)

19、)，這樣就可以算出系統(tǒng)那個(gè)需要并聯(lián)的太陽(yáng)電池組件數(shù)，使用這些組件并聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的電流。將系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓除以太陽(yáng)電池組件的標(biāo)稱電壓，就可以得到太陽(yáng)電池組件需要串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件數(shù)，使用這些太陽(yáng)電池組件串聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的電壓。根本計(jì)算公式如下： (2)光伏組件方陣設(shè)計(jì)的修正 太陽(yáng)電池組件的輸出，會(huì)受到一些外在因素的影響而降低，根據(jù)上述根本公式計(jì)算出的太陽(yáng)電池組件，在實(shí)際情況下通常不能滿足光伏系統(tǒng)的用電需求，為了得到更加正確的結(jié)果，有必要對(duì)上述根本公式進(jìn)行修正。將太陽(yáng)電池組件輸出降低10%實(shí)際情況工作下，太陽(yáng)電池組件的輸出會(huì)受到外在環(huán)境的影響而降低。泥土、灰塵的覆蓋和組件性

20、能的慢衰變都會(huì)降低電池組件的輸出。通常的做法是在計(jì)算的時(shí)減少太陽(yáng)電池組件的輸出10%來解決上述的不可預(yù)知和不可量化的因素?？梢钥闯墒枪夥到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的工程上的平安系數(shù)。又因光伏供電系統(tǒng)的運(yùn)行還依賴于天氣狀況，所以有必要對(duì)這些因素進(jìn)行評(píng)估和技術(shù)估計(jì)，因此設(shè)計(jì)上留有一定的余量將使得系統(tǒng)可以長(zhǎng)期正常使用。將負(fù)載增加10%以應(yīng)付蓄電池的庫(kù)侖效率在蓄電池的充放電過程中，鉛酸蓄電池會(huì)電解水，產(chǎn)生氣體逸出，這也就是說太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生的電流中將有一局部不能轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存起來而是耗散掉。所以可以認(rèn)為必須有一小局部電流用來補(bǔ)償損失，我們用蓄電池的庫(kù)侖效率來評(píng)估這種電流損失。不同的蓄電池其庫(kù)侖效率不同，通?？梢哉J(rèn)為

21、有5%10%的損失，所以保守設(shè)計(jì)中有必要將太陽(yáng)電池組件的功率增加10%，以抵消蓄電池的耗散損失。(3)完整的太陽(yáng)電池組件設(shè)計(jì)計(jì)算 考慮到上述因素，必須修正簡(jiǎn)單的太陽(yáng)電池組件設(shè)計(jì)方式，將每天的負(fù)載除以蓄電池的庫(kù)侖效率，這樣就增加了每天的負(fù)載，實(shí)際上給出了太陽(yáng)電池組件需要負(fù)擔(dān)的真正負(fù)載；將衰減因子乘以太陽(yáng)電池組件的日輸出，這樣就考慮了環(huán)境因素和組件自身衰減造成的太陽(yáng)電池組件日輸出的減少，給出了一個(gè)在實(shí)際J隋況下太陽(yáng)電池組件輸出的保守估計(jì)量。綜合考慮以上因素，可以得到下面的計(jì)算公式：蓄電池和光伏組件方陣設(shè)計(jì)的校核 有必要對(duì)光伏組件方陣和蓄電池的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行校核，以進(jìn)一步了解系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的情況，

22、保證光伏組件方陣的設(shè)計(jì)和蓄電池的設(shè)計(jì)可以協(xié)調(diào)工作。校核蓄電池平均每天的放電深度，保證蓄電池不會(huì)過放電計(jì)算公式如下，但是如果自給天數(shù)很大，那么實(shí)際的每天DOD可能相當(dāng)小，不需要進(jìn)行校核計(jì)算。 校核光伏組件方陣對(duì)蓄電池組的最大充電率另外一個(gè)校核計(jì)算就是校核設(shè)計(jì)光伏組件方陣給蓄電池的充電率。在太陽(yáng)輻射處于峰值時(shí)，光伏組件方陣對(duì)于蓄電池的充電率不能太大，否那么會(huì)損害蓄電池。蓄電池生產(chǎn)商將提供指定型號(hào)蓄電池的最大充電率，計(jì)算值必須小于該最大充電率。下面給出了最大充電率的校核公式，用總的蓄電池容量除以總的峰值電流即可。 太陽(yáng)能電池方陣傾角確實(shí)定 如果采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行太陽(yáng)能電池方陣傾角的優(yōu)化

23、計(jì)算，要求在最正確傾角時(shí)冬天和夏天輻射量的差異盡可能小，而全年總輻射量盡可能大，二者應(yīng)當(dāng)兼顧。這對(duì)于高緯度地區(qū)尤為重要，高緯度地區(qū)的冬季和夏季水平面太陽(yáng)輻射量差異非常大我國(guó)黑龍江省相差約5倍，如果按照水平面輻射量進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么蓄電池的冬季存儲(chǔ)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陰雨天的存儲(chǔ)量，造成蓄電池的設(shè)計(jì)容量和投資都加大。選擇了最正確傾角太陽(yáng)能電池方陣面上的冬夏季輻射量之差就會(huì)變小，蓄電池的容量也可以減少，系統(tǒng)造價(jià)降低，設(shè)計(jì)更為合理。如果不用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傾角優(yōu)化設(shè)計(jì)，也可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥扔梢韵玛P(guān)系粗略確定固定太陽(yáng)能電池方陣的傾角：緯度025，傾角等于緯度；緯度26400，傾角等于緯度加510；緯度41550，傾角等于

24、緯度加1015 ；緯度55，傾角等于緯度加1520。太陽(yáng)能電池方陣平面上的輻射量射量計(jì)算一般來講，太陽(yáng)能電池方陣面上的輻射量要比水平面的輻射量高5%一15%不等；緯度越高，傾斜面比水平面增加的輻射量越大。最后要將輻射量換算成每日的峰值日照。換算公式如下：峰值日照小時(shí)數(shù)=輻射量(cal/)0.0116。其中，峰值日照定義為：1 cal=4.1868J=4.1868Ws；1 00mW/=0.1 W/。太陽(yáng)能電池方陣前后間距的計(jì)算當(dāng)光伏電站功率較大時(shí)，需要前后排布置太陽(yáng)能電池方陣。當(dāng)太陽(yáng)能電池方陣附近有高大建筑物或樹木時(shí)，需要計(jì)算建筑物或前排方陣的陰影，以確定方陣間的距離或太陽(yáng)能電池方陣與建筑物的距

25、離。 一般確實(shí)定原那么為：冬至當(dāng)天早9： 00至下午3： 00，太陽(yáng)能電池方陣不應(yīng)被遮擋。計(jì)算公式如下：光伏方陣間距或可能遮擋物與方陣底邊的垂直距離應(yīng)不小于D；式中：緯度在北半球?yàn)檎⒃谀习肭驗(yàn)樨?fù)；H光伏方陣或遮擋物與可能被遮擋組件底邊的高度差?？刂破骺刂破鞯淖钪饕墓δ芫褪峭ㄟ^檢測(cè)蓄電池的電壓或荷電狀態(tài)，判斷蓄電池是否已經(jīng)到達(dá)過充點(diǎn)或過放點(diǎn)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果發(fā)出繼續(xù)充、放電或終止充、放電的指令?？刂破鞯墓δ艹吮O(jiān)測(cè)判斷是否繼續(xù)充放電，為了保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行還要對(duì)充放電過程進(jìn)行保護(hù)。利用太陽(yáng)能電池自身的光敏特性就可以實(shí)現(xiàn)光控功能?？刂破鞯膸讉€(gè)重要指標(biāo)控制器除應(yīng)具有防蓄電池過充功能、過放功能、防負(fù)載

26、短路的功能外，還有以下的幾個(gè)重要指標(biāo)。(1)控制器本身自耗電要低。特別是在小系統(tǒng)的應(yīng)用中成為一個(gè)重要指標(biāo)，世界通行的標(biāo)準(zhǔn)是自耗電流小于額定工作電流的1%，因此電路的設(shè)計(jì)與低功耗器件的選擇非常重要。(2)回路壓降要低。世界通行的標(biāo)準(zhǔn)是回路壓降應(yīng)小于系統(tǒng)電壓的5%，這跟電路的設(shè)計(jì)與開關(guān)器件的選擇密切相關(guān)。(3)放PV組件或蓄電池反接保護(hù)?？稍谛铍姵刎?fù)極端與蓄電池正極相串聯(lián)的熔斷器間并接一大功率二極管。(4)防反充保護(hù)。在太陽(yáng)電池正極輸入端串接防反充二極管或者其他開關(guān)方式防蓄電池電流倒流。(5)防雷擊保護(hù)。PV系統(tǒng)假設(shè)安裝在易遭雷擊的地方時(shí)可在控制器輸入端并接壓敏電阻或增設(shè)其它防雷措施。逆變器逆變器

27、按輸出類型，又分為電壓型逆變器和電流型逆變器。電壓型逆變器一般需要在直流側(cè)接有平波電容，根據(jù)器件的開關(guān)動(dòng)作，輸出一連串的方波電壓，方波的幅值箝位在直流電壓上，逆變器是個(gè)電壓源。該逆變器以對(duì)角線Q1和Q4、對(duì)角線Q2和Q3構(gòu)成兩組聯(lián)動(dòng)開關(guān)，兩組開關(guān)交替開通，其結(jié)果是在負(fù)載端輸出分別為正負(fù)的方波電壓。以單相電壓型逆變器為例，其主電路結(jié)構(gòu)如圖3-6所示，具體器件的開關(guān)順序選擇，根據(jù)控制目的的不同為存在多種控制方式，如方波逆變控制、正弦波PWM逆變控制等。圖3-6 單相全橋電壓型逆變器的主電路逆變器的幾個(gè)重要指標(biāo)(1)要有較高的逆變效率 大功率逆變器在滿載時(shí)，效率必須在90%或95%以上。中小功率的逆

28、變器在滿載時(shí)也應(yīng)在85%或者90%以上。這里電路的設(shè)計(jì)與器件的選擇以及系統(tǒng)負(fù)載的匹配性好壞對(duì)逆變器效率有較大的影響。(2)要有較高的可靠性和可恢復(fù)性 目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于遙遠(yuǎn)地區(qū)，多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變電源具備一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時(shí)過載能力以及各種保護(hù)功能，如輸入直流極性接反保護(hù)，交流輸出短路保護(hù)，過熱、過載保護(hù)等。(3)要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍 太陽(yáng)電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度而變化，蓄電池雖對(duì)太陽(yáng)電池的電壓具有鉗位作用，但蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內(nèi)阻的變化而波動(dòng)，特別是蓄電池老化時(shí)其端電壓的變化范圍很大，如12V蓄電池，其端電壓可在1117V之間

29、變化，這就要逆變電源必須在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保持正常工作，并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。(4)在中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變電源的輸出應(yīng)為失真度較小的正弦波。 這是由于在中、大容量系統(tǒng)中，假設(shè)采用方波供電，那么輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產(chǎn)生附加損耗，許多光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載為通信或儀表設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)電網(wǎng)品質(zhì)有較高的要求。另外，當(dāng)中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為防止對(duì)公共電網(wǎng)的電力污染，也要求逆變器電源輸出正弦波電流，并且“孤島檢測(cè)保護(hù)相應(yīng)快、可靠性好。以上幾條是作為逆變電源設(shè)計(jì)與采購(gòu)的主要依據(jù)，也是評(píng)價(jià)逆變電源技術(shù)性能的重要指標(biāo)，應(yīng)高度重視。線路設(shè)計(jì)逆變器輸出的220V

30、AC電能通過低壓架空線路送到終端用戶。導(dǎo)線采用220VLJ型鋁導(dǎo)線，導(dǎo)線截面積滿足用戶負(fù)荷要求。本設(shè)計(jì)方案主干線選用25平方毫米鋼芯鋁絞線，分支線路采用6平方毫米單芯鋁線。在線路兩端架設(shè)7米高水泥桿，桿與桿之間距離為50米，桿頭選用鍍鋅角鐵橫擔(dān)，并配套絕緣瓷座。供電半徑200米以內(nèi)，要求遠(yuǎn)端壓降不得高于5%。入戶后每戶設(shè)有一個(gè)配電盤，內(nèi)設(shè)保險(xiǎn)，開關(guān)及插座。如果使用埋地電纜那么應(yīng)選用愷裝VV22型聚氯乙烯電纜，線徑6平方毫米，穿墻必須使用穿線管保護(hù)，在電站輸出端安裝電能計(jì)量裝置。光伏系統(tǒng)的其它硬件設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中除了蓄電池容量和太陽(yáng)電池組件大小設(shè)計(jì)之外，還要考慮如何選擇適宜的系統(tǒng)設(shè)備，及如何選

31、擇符合系統(tǒng)需要的太陽(yáng)電池組件、蓄電池、逆變器、控制器、電纜、組件支架、匯線盒、柴油機(jī)/汽油機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng))，對(duì)于大型太陽(yáng)能光伏供電站，還包括輸配電工程部件，如變壓器、避雷針、負(fù)荷開關(guān)、空氣斷路器、交直流配電柜，以及系統(tǒng)的根底建設(shè)、控制機(jī)房的建設(shè)和輸配電建設(shè)、接地和防雷設(shè)計(jì)等問題。上述各種設(shè)備的選取需要綜合考慮系統(tǒng)所在地的實(shí)際情況、系統(tǒng)的規(guī)模、客戶的要求等因素。根據(jù)根本原理，在此根底上設(shè)計(jì)出一款符合工程要求的光伏系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1系統(tǒng)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，本錢也比較低。2用體積小、功能全、價(jià)格廉價(jià)而且使用ATMEGA系列單片機(jī)作為控制芯片，從而簡(jiǎn)化了控制器電路設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了系

32、統(tǒng)的性價(jià)比。3控制器具有防過充、防反充、短路保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)缺Ｗo(hù)功能。4逆變器采用高頻逆變，全橋逆變電路和正弦波調(diào)制方式，輸出的電能質(zhì)量較好，帶動(dòng)負(fù)載能力較強(qiáng)。獨(dú)立光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法1影響設(shè)計(jì)的諸多因素 太陽(yáng)照在地面太陽(yáng)能電池方陣上的輻射光的光譜、光強(qiáng)受到大氣層厚度即大氣質(zhì)量、地理位置、所在地的氣候和氣象、地形地物等的影響，其能量在一日、一月和一年內(nèi)都有很大的變化，甚至各年之間的每年總輻射量也有較大的差異。 太陽(yáng)能電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率，受到電池本身的溫度、太陽(yáng)光強(qiáng)和蓄電池電壓浮動(dòng)的影響，而這三者在一天內(nèi)都會(huì)發(fā)生變化，所以太陽(yáng)能電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率也是變量。 蓄電池組也是工作在浮充電狀態(tài)下的，

33、其電壓隨方陣發(fā)電量和負(fù)載用電量的變化而變化。蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響。 太陽(yáng)能電池充放電控制器由電子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使用的元器件的性能、質(zhì)量等也關(guān)系到耗能的大小，從而影響到充電的效率等。 負(fù)載的用電情況，也視用途而定，如通信中繼站、無人氣象站等，有固定的設(shè)備耗電量。而有些設(shè)備如燈塔、航標(biāo)燈、民用照明及生活用電等設(shè)備，用電量是經(jīng)常有變化的。 因此，太陽(yáng)能電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要考慮的因素多而復(fù)雜。特點(diǎn)是：所用的數(shù)據(jù)大多為以前統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，各個(gè)統(tǒng)計(jì)出數(shù)據(jù)的測(cè)量以及數(shù)據(jù)的選擇是重要的。 設(shè)計(jì)者的任務(wù)是：在太陽(yáng)能電池方陣所處的環(huán)境條件下即現(xiàn)場(chǎng)的地理位置、太陽(yáng)輻射能、氣候、氣象、

34、地形和地物等，設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電池方陣及蓄電池電源系統(tǒng)既要講究經(jīng)濟(jì)效益，又要保證系統(tǒng)的高可靠性。 某特定地點(diǎn)的太陽(yáng)輻射能量數(shù)據(jù)，以氣象臺(tái)提供的資料為依據(jù)，供設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池方陣用。這些氣象數(shù)據(jù)需取積累幾年甚至幾十年的平均值。 地球上各地區(qū)受太陽(yáng)光照射及輻射能變化的周期為一天24h。處在某一地區(qū)的太陽(yáng)能電池方陣的發(fā)電量也有24h的周期性的變化，其規(guī)律與太陽(yáng)照在該地區(qū)輻射的變化規(guī)律相同。但是天氣的變化將影響方陣的發(fā)電量。如果有幾天連續(xù)陰雨天，方陣就幾乎不能發(fā)電，只能靠蓄電池來供電，而蓄電池深度放電后又需盡快地將其補(bǔ)充好。設(shè)計(jì)者多數(shù)以氣象臺(tái)提供的太陽(yáng)每天總的輻射能量或每年的日照時(shí)數(shù)的平均值作為設(shè)計(jì)的主要數(shù)

35、據(jù)。由于一個(gè)地區(qū)各年的數(shù)據(jù)不相同，為可靠起見應(yīng)取近十年內(nèi)的最小數(shù)據(jù)。根據(jù)負(fù)載的耗電情況，在日照和無日照時(shí)，均需用蓄電池供電。氣象臺(tái)提供的太陽(yáng)能總輻射量或總?cè)照諘r(shí)數(shù)對(duì)決定蓄電池的容量大小是不可缺少的數(shù)據(jù)。 對(duì)太陽(yáng)能電池方陣而言，負(fù)載應(yīng)包括系統(tǒng)中所有耗電裝置除用電器外還有蓄電池及線路、控制器等的耗量。方陣的輸出功率與組件串并聯(lián)的數(shù)量有關(guān)，串聯(lián)是為了獲得所需要的工作電壓，并聯(lián)是為了獲得所需要的工作電流，適當(dāng)數(shù)量的組件經(jīng)過串并聯(lián)即組成所需要的太陽(yáng)能電池方陣。 2 蓄電池組容量設(shè)計(jì) 太陽(yáng)能電池電源系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置主要是蓄電池。與太陽(yáng)能電池方陣配套的蓄電池通常工作在浮充的狀態(tài)下，其電壓隨方陣發(fā)電量和負(fù)載用電

36、量的變化而變化。它的容量比負(fù)載所需的電量大得多。蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響。為了與太陽(yáng)能電池匹配，要求蓄電池工作壽命長(zhǎng)且應(yīng)維護(hù)簡(jiǎn)單。 1蓄電池的選用 能夠和太陽(yáng)能電池配套使用的蓄電池種類很多，目前廣泛采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池三種。國(guó)內(nèi)目前主要使用鉛酸免維護(hù)蓄電池，因?yàn)槠涔逃械摹懊饩S護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較少污染的特點(diǎn)，很適合用于性能可靠的太陽(yáng)能電源系統(tǒng)，特別是無人值守的工作站。普通鉛酸蓄電池由于需要經(jīng)常維護(hù)及其環(huán)境污染較大，所以主要適于有維護(hù)能力或低檔場(chǎng)合使用。堿性鎳鎘蓄電池雖然有較好的低溫、過充、過放性能，但由于其價(jià)格較高，僅適用于較為特殊的場(chǎng)合。 2蓄電池組

37、容量的計(jì)算 蓄電池的容量對(duì)保證連續(xù)供電是很重要的。在一年內(nèi)，方陣發(fā)電量各月份有很大差異。方陣的發(fā)電量在不能滿足用電需要的月份，要靠蓄電池的電能給以補(bǔ)足；在超過用電需要的月份，是靠蓄電池將多余的電能儲(chǔ)存起來。所以方陣發(fā)電量的缺乏和過剩值，是確定蓄電池容量的依據(jù)之一。同樣，連續(xù)陰雨天氣期間的負(fù)載用電也必須從蓄電池取得。所以，這期間的耗電量也是確定蓄電池容量的因素之一。 因此，蓄電池的容量BC計(jì)算公式為： BC=AQLNLTOCCAh(1)式中：A為平安系數(shù)，取1.11.4之間；QL為負(fù)載日 平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時(shí)數(shù)；NL為最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)；TO為溫度修正系數(shù)，一般在0以上取1，10以

38、上取1.1，10以下取1.2；CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池取0.85。3太陽(yáng)能電池方陣設(shè)計(jì) 1太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)數(shù)Ns 將太陽(yáng)能電池組件按一定數(shù)目串聯(lián)起來，就可獲得所需要的工作電壓，但是，太陽(yáng)能電池組件的串聯(lián)數(shù)必須適當(dāng)。串聯(lián)數(shù)太少，串聯(lián)電壓低于蓄電池浮充電壓，方陣就不能對(duì)蓄電池充電。如果串聯(lián)數(shù)太多使輸出電壓遠(yuǎn)高于浮充電壓時(shí)，充電電流也不會(huì)有明顯的增加。因此，只有當(dāng)太陽(yáng)能電池組件的串聯(lián)電壓等于適宜的浮充電壓時(shí)，才能到達(dá)最正確的充電狀態(tài)。 計(jì)算方法如下： Ns=UR/Uoc=UfUDUc/Uoc2式中：UR為太陽(yáng)能電池方陣輸出最小電壓； Uoc為太陽(yáng)能電池組件的最

39、正確工作電壓； Uf為蓄電池浮充電壓； UD為二極管壓降，一般取0.7V； UC為其它因數(shù)引起的壓降。 蓄電池的浮充電壓和所選蓄電池參數(shù)有關(guān)，應(yīng)等于在最低溫度下所選蓄電池單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池?cái)?shù)。 2太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數(shù)Np 在確定NP之前，我們先確定其相關(guān)量的計(jì)算方法。 將太陽(yáng)能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽(yáng)能日輻射量Ht，轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時(shí)數(shù)H： H=Ht2.77810000h3式中：2.77810000h/kJ為將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)1000W/下的平均日輻射時(shí)數(shù)的系數(shù)。 太陽(yáng)能電池組件日發(fā)電量Qp Qp=IocHKopCzAh(4)式中：Ioc為太陽(yáng)能電池組件最正確工

40、作電流； Kop為斜面修正系數(shù)參照表1； Cz為修正系數(shù)，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取0.8。 兩組最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)Nw，此數(shù)據(jù)為本設(shè)計(jì)之獨(dú)特之處，主要考慮要在此段時(shí)間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來，需補(bǔ)充的蓄電池容量Bcb為： Bcb=AQLNLAh(5)太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計(jì)算方法為： Np=BcbNwQL/QpNw(6)式6的表達(dá)意為：并聯(lián)的太陽(yáng)能電池組組數(shù)，在兩組連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)內(nèi)所發(fā)電量，不僅供負(fù)載使用，還需補(bǔ)足蓄電池在最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天內(nèi)所虧損電量。 (3)太陽(yáng)能電池方陣的功率計(jì)算 根據(jù)太陽(yáng)能電池組件的串并聯(lián)數(shù)，即可得出所需太陽(yáng)能電池

41、方陣的功率P： P=PoNsNpW7式中：Po為太陽(yáng)能電池組件的額定功率。 類別包含地區(qū)年累計(jì)日射量MJ/寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海及西藏西部地區(qū)66008400河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部、新疆南部等地區(qū)58506600山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部等地50005850湖南、湖北、陜西南部、江西、浙江、福建北部、廣西、廣東北部、安徽南部、黑龍江等地42005000四川大局部、貴州、重慶等地33504200表1太陽(yáng)能家用說明太陽(yáng)能電池是基于半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)換為電能

42、的半導(dǎo)體器件?，F(xiàn)在商品化的太陽(yáng)能電池主要有以下幾種類型：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池，目前還有碲華鎘電池、銅銦硒電池、納米氧化鈦敏化電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池及有機(jī)太陽(yáng)能電池等。 晶體硅單晶、多晶太陽(yáng)能電池需要高純度的硅原料，一般要求純度至少是99.99998%，也就是一千萬個(gè)硅原子中最多允許2個(gè)雜質(zhì)原子存在。硅材料是用二氧化硅SiO2，也就是我們所熟悉的沙子作為原料，將其熔化并除去雜質(zhì)就可制取粗級(jí)硅。從二氧化硅到太陽(yáng)能電池片，涉及多個(gè)生產(chǎn)工藝和過程，一般大致分為：二氧化硅冶金級(jí)硅高純?nèi)葰涔韪呒兌榷嗑Ч鑶尉Ч璋艋蚨嗑Ч桢V硅片太陽(yáng)能電池片。什么是單晶硅太陽(yáng)能電池板單晶硅

43、太陽(yáng)能電池片主要是使用單晶硅來制造，與其他種類的太陽(yáng)能電池片相比，單晶硅電池片的轉(zhuǎn)換效率最高。在初期，單晶硅太陽(yáng)能電池片占領(lǐng)絕大部份市場(chǎng)份額，在1998年后才退居多晶硅之后，市場(chǎng)份額占據(jù)第二。由于近幾年多晶硅原料緊缺，在2023年之后，單晶硅的市場(chǎng)份額又略有上升，現(xiàn)在市面上看到的電池有單晶硅居多。單晶硅太陽(yáng)能電池片的硅結(jié)晶體非常完美，其光學(xué)、電性能及力學(xué)性能都非常的均勻一致，電池的顏色多為黑色或深色，特別適合切割成小片制作成小型的消費(fèi)產(chǎn)品。單晶硅電池片在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換效率為24.7%.普通商品化的轉(zhuǎn)換效率為10%-18%。單晶硅太陽(yáng)能電池片因?yàn)橹谱鞴に噯栴}，一般其半成硅錠為圓柱進(jìn)，然后經(jīng)過切

44、片-清洗-擴(kuò)散制結(jié)-去除背極-制作電極-腐蝕周邊-蒸鍍減反射膜等工蕊制成成品。一般單晶硅太陽(yáng)能電池四個(gè)角為圓角。單晶硅太陽(yáng)能電池片的厚度一般為200uM-350uM厚，現(xiàn)在的生產(chǎn)趨勢(shì)是向超薄及高效方向開展，德國(guó)太陽(yáng)能電池片廠家已經(jīng)證實(shí)40uM厚的單晶硅可到達(dá)20%的轉(zhuǎn)換效率。什么是多晶硅太陽(yáng)能電池板在制作多晶硅太陽(yáng)能電池時(shí)，作為原料的高純硅不是再提純成單晶，而是熔化澆鑄成正方形的硅錠，然后再加工單晶硅一樣切成薄片和進(jìn)行類似的加工。多晶硅從其外表很容易進(jìn)行識(shí)別，硅片是由大量不同大小的結(jié)晶區(qū)域組成外表有晶體結(jié)晶狀，其發(fā)電機(jī)制與單晶相同，但由于硅片由多個(gè)不同大小、不同取向的晶粒組在，其晶粒界面處光電

45、轉(zhuǎn)換易受到干擾，因而多晶硅的轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，同時(shí)，多晶硅的光學(xué)、電性能及力學(xué)性能一致性沒有單晶硅太陽(yáng)能電池好。多晶硅太陽(yáng)能電池實(shí)驗(yàn)室最高效率到達(dá)20.3%,商品化的一般為10%-16%，多晶硅太陽(yáng)能電池是正方形片，在制作太陽(yáng)能組件時(shí)有最高的填充率，產(chǎn)品相對(duì)也比較美觀。多晶硅太陽(yáng)能電池片的厚度一般為220uM-300uM厚，有些廠家已有生產(chǎn)180uM厚的太陽(yáng)能電池片，并且向薄開展，更以節(jié)約昂貴的硅材料。怎么區(qū)分單晶硅和多晶硅多晶片是直角的正方形或長(zhǎng)方形，單晶的四個(gè)角有接近圓形的倒角，一塊組件中間有金錢形窟窿的就是單晶，一眼就能看出來太陽(yáng)能電池組件分類及制作方法因?yàn)樘?yáng)能電池的厚度非常薄，所以其

46、本身易破碎，易被腐蝕，果直接暴露在大氣中，其轉(zhuǎn)換效率會(huì)因環(huán)境的影響而下降，甚至失效；晶體硅太陽(yáng)能電池單片的工作電壓一般為0.5V左右，為到達(dá)所需電壓及電流的太陽(yáng)能電池組件，都會(huì)先進(jìn)行相應(yīng)的串聯(lián)、并聯(lián)太陽(yáng)能電池片，然后經(jīng)過膠封、層壓等方式進(jìn)行封裝成平板式結(jié)構(gòu)再投入使用。太陽(yáng)能電池的封裝一般有以下幾種方式：環(huán)氧樹脂膠封太陽(yáng)能電池組件、有機(jī)硅膠封太陽(yáng)能電池組件、鋼化玻璃層壓封閉太陽(yáng)能電池組件，而小店采用的封裝方式正是鋼化玻璃層壓封閉太陽(yáng)能電池組件。1環(huán)氧樹脂膠封太陽(yáng)能電池組件滴膠板環(huán)氧樹脂封裝太陽(yáng)能電池組件工藝簡(jiǎn)單、材料本錢低，在小型組件封閉上使用較多，一些消費(fèi)類產(chǎn)品及小型燈具上面使用的都為此種組件

47、。但環(huán)氧樹脂抗熱、氧老化、抗紫外線老化的性能相對(duì)較差。樹脂容易發(fā)黃，使用時(shí)間一般為一年半至兩年左右。一般3W以下功率的太陽(yáng)能板才會(huì)使用這種封裝2有機(jī)硅膠封太陽(yáng)能電池有機(jī)硅膠是一種特殊結(jié)構(gòu)的封裝材料，它具有耐高溫、耐低溫、耐老化、耐紫外線、抗氧化、電絕緣等特性。有機(jī)硅膠是彈性機(jī)，在外力作用下具有變形能力，硅片在經(jīng)受熱脹冷縮時(shí)不會(huì)損壞，不過耐沖擊能力差，在封裝時(shí)，表層需蓋鋼化玻璃進(jìn)么保護(hù)。其封裝流程與環(huán)氧樹脂接近，只需增加粘合玻璃的工序。經(jīng)過此封裝太陽(yáng)能板使用時(shí)間可到達(dá)8年左右。3超白鋼化玻璃層壓封裝層壓板大功率的太陽(yáng)能電池組件一般都使用此方式進(jìn)行封裝，此種封裝的材料為：超白鋼化低鐵玻璃、抗紫外線

48、EVA、耐酸、堿的TPT，以過以下步驟：激光切片焊接負(fù)極焊接正極將電池片焊接成串層疊玻璃-EVA-太陽(yáng)能電池-EVA-TPT中測(cè)壓層固化裝鋁合金邊框、接線盒終測(cè)。此封裝制作太陽(yáng)能板一般使用壽命可達(dá)15年以后，有的甚至到達(dá)25年。層壓太陽(yáng)能板使用了鋁合金邊框，可以方便的進(jìn)行組合，增容等，一般使用于大型的戶用電源及發(fā)電站。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池、逆變器、負(fù)載等組成。其中，太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端。如下列圖：1太陽(yáng)能電池組件太陽(yáng)能電池組件是發(fā)電系統(tǒng)中的核心局部，其作用是將太陽(yáng)的輻射能直接轉(zhuǎn)換為直

49、流電，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。一般根據(jù)用戶需要，將假設(shè)干太陽(yáng)能電池板按一定方式連接，組成太陽(yáng)能電池方陣陣列，再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成太陽(yáng)能電池組件。電池板的種類及特點(diǎn) 類型 工程單晶硅多晶硅非晶硅轉(zhuǎn)換效率1218%1016%68%使用壽命1520年1520年510年平均價(jià)格昂貴較貴較廉價(jià)穩(wěn)定性好好差會(huì)衰減顏色黑色、深藍(lán)深藍(lán)晶體狀棕主要優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)換效率高、工作穩(wěn)定，體積小。工作穩(wěn)定，本錢低。使用廣泛。價(jià)低，弱光性好，多數(shù)用于計(jì)算器，電子表等主要缺點(diǎn)本錢高轉(zhuǎn)換效率較低轉(zhuǎn)換效率最低，會(huì)衰減。相同功率的面積比晶體硅大一倍以上。2充電控制器在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器的根本作用是為蓄電池提供最

50、正確的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗、盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命；同時(shí)保護(hù)蓄電池，防止過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。高級(jí)的控制器可以同時(shí)記錄并顯示系統(tǒng)各種重要數(shù)據(jù)，如充電電流、電壓等?？刂破髦饕δ苋缦拢?過充保護(hù) 防止蓄電池因充電電壓過高而造成損壞。2過放保護(hù) 防止蓄電池因放電到過低的電壓而損壞。3防反接功能 防止蓄電池及太陽(yáng)能電池板因正負(fù)極接反而不能使用甚至釀成事故。4防雷擊功能 防止因雷擊而損壞整個(gè)系統(tǒng)。5溫度補(bǔ)償 主要針對(duì)溫差大的地方，保證蓄電池處于最正確的充電效果。6定時(shí)功能 控制負(fù)載的工作時(shí)間，防止能源浪費(fèi)。7過流保護(hù) 當(dāng)負(fù)載過大或短路時(shí)，自動(dòng)切斷

51、負(fù)載，保證系統(tǒng)的平安運(yùn)。8過熱保護(hù) 當(dāng)系統(tǒng)工作溫度過高時(shí)，自動(dòng)停止給負(fù)載供電，故障排除后，自動(dòng)恢復(fù)正常工作。9自動(dòng)識(shí)別電壓 對(duì)于不同的系統(tǒng)工作電壓，自動(dòng)識(shí)別，無須另外設(shè)置。3蓄電池蓄電池作用是將太陽(yáng)能電池方陣發(fā)出直流電貯存起來,供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,蓄電池處于浮充放電狀態(tài)。白天太陽(yáng)能電池方陣給蓄電池充電,同時(shí)方陣還給負(fù)載用電,晚上負(fù)載用電全部由蓄電池供應(yīng)。因此,要求蓄電池的自放電要小,而且充電效率要高,同時(shí)還要考慮價(jià)格和使用是否方便等因素。蓄電池的種類及特點(diǎn)類別 工程鋰電池鎳鎘電池鎳氫電池免維護(hù)鉛酸電池膠體普通酸液充放電特性無記憶效應(yīng),使用時(shí)間長(zhǎng),重復(fù)充電可達(dá)1200次以上。2小時(shí)的急

52、速充電可以重復(fù)500次以上充放電,但是記憶效應(yīng)明顯,使用一定時(shí)間后,需完全放電后,才可充電。沒有明顯的記憶效應(yīng),隨充隨用，可以重復(fù)500次以上充電。1.2小時(shí)的急速充電。耐深放電,虧電狀態(tài)下恢復(fù)能為極好,不會(huì)因假設(shè)干次虧電而失去容量.壽命長(zhǎng),可達(dá)10年.假設(shè)干次虧電而失去容量,易使電池報(bào)廢.使用壽命一般為23年.容量同等容量的鋰電池重量比鎳電池要輕50%,單體電壓為3.6V單體電壓為1.2V.容量在200mAh14000mAh單體電壓為1.2V,容量是同體積的鎳鎘電池的1.52倍單體電壓有2V,6V,12V,容量5.5Ah180Ah,2V可達(dá)3000AH單體電壓有2V,6V,12V,容量5AH

53、200Ah,2V可達(dá)3000Ah適用范圍移動(dòng)通信、報(bào)警系統(tǒng)、儀器儀表、日用品等。太陽(yáng)能系統(tǒng)、UPS、通信設(shè)備2V電動(dòng)車、發(fā)電、數(shù)據(jù)工程等4逆變器 絕大多數(shù)用電器，如日光燈、電視機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇和絕大多數(shù)動(dòng)力機(jī)械等都是以交流電工作，要想這類用電器能正常工作，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)需要將直流電變換成交流電，具有這種功能的電力電子設(shè)備稱作逆變器。逆變器還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。逆變器種類及特點(diǎn)種類 特點(diǎn) 方波逆變器修正波逆變器正弦波逆變器交流電壓波形方波階梯波正弦波優(yōu)點(diǎn)線路簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，維修方便。比方波有明顯改善、高次諧波含量減少，當(dāng)階梯到達(dá)17個(gè)以上時(shí)輸出波形可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)正弦波，當(dāng)

54、采用無變壓器輸出時(shí)，整機(jī)效率很高。輸出波形好、失真度很低，對(duì)收音機(jī)及通信設(shè)備干擾小、噪聲低，此外還有保護(hù)功能齊全，整機(jī)性能高等優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)高次諧波多，損耗大，噪聲大，對(duì)收音機(jī)及通信設(shè)備干擾大。線路比較復(fù)雜，對(duì)收音機(jī)和某些通信設(shè)備仍有一些高頻干擾。線路相對(duì)復(fù)雜、對(duì)維修技術(shù)要求高、價(jià)格較昂貴。5太陽(yáng)能光伏發(fā)電需考慮的幾個(gè)因素太陽(yáng)能光伏發(fā)電需要綜合考慮各種因素，只有掌握了準(zhǔn)確的資料后，才能確定電池板的安裝方式、最低功率、規(guī)格太陽(yáng)能電池板每天的有效發(fā)電量必須太于負(fù)載的用電量及蓄電池的容量、性能及控制方式。使產(chǎn)品到達(dá)最正確性價(jià)比。如果對(duì)相關(guān)因素的估算失誤，就會(huì)直接影響到獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)性能和造價(jià)。1現(xiàn)場(chǎng)的地

55、理位置.。包括：地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度、海拔等。2安裝地點(diǎn)的氣象條件。包括：逐月太陽(yáng)能總輻射量，直接輻射量或日照百分比，年平均氣溫，最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風(fēng)速及冰雹、降雪等特殊氣象情況。3最大負(fù)載量。包括：負(fù)載每天工作時(shí)間及平均耗電量，連續(xù)陰雨天需工作的時(shí)間。4負(fù)載用電特性。由于太陽(yáng)能電池陣列輸出的電流是直流，如果負(fù)載是交流的話，需要經(jīng)過逆變器的轉(zhuǎn)換，才能正常工作，這樣太陽(yáng)能最終供應(yīng)負(fù)載的能量損耗就增大，從而所需太陽(yáng)能電池就會(huì)增大，導(dǎo)致太陽(yáng)能供電系統(tǒng)造價(jià)增大。5交流負(fù)載對(duì)電源的要求。交流負(fù)載除了需要更大的太陽(yáng)能電池板外，對(duì)逆變器的要求也會(huì)因負(fù)載的不同而不同。一般來講純電阻性質(zhì)的負(fù)載例如電熱絲，對(duì)逆變

56、器要求不高，可用普通的修正波逆變器。而電視、電動(dòng)機(jī)對(duì)電源要求相對(duì)要高，需要的逆變器功率及輸出特性都要高，需用大功率的正弦波的逆變器，才能保證負(fù)載能正常工作，不受干擾。負(fù)載要求不同，造價(jià)也不同。6使用限制。由于局部國(guó)家和地區(qū)，對(duì)蓄電池有特定的環(huán)保要求，特別是鎳鎘電池在歐美國(guó)家受到嚴(yán)格限制，還有鉛酸電池在運(yùn)輸方面也會(huì)受到限制，這些因素都將導(dǎo)致太陽(yáng)能光電產(chǎn)品的造價(jià)增大。6太陽(yáng)能光電產(chǎn)品的一般要求1防水、防雹、防風(fēng)。一般太陽(yáng)能電池板采用鋼化玻璃封裝，外框用鋁合金封裝，能有效抵御冰雹襲擊，安裝用金屬支架固定，能抵御10級(jí)以上大風(fēng)。2防曬、防凍。一般有通風(fēng)、散熱窗子，以利于蓄電池散熱。對(duì)于冬季特別寒冷地區(qū)

57、，蓄電池采用防凝固的膠體電池。3控制保護(hù) 為了最大限度延長(zhǎng)電池板及蓄電池的使用壽命，一般都有防反充、過充、過放保護(hù)電路控制，防止損壞電池板及蓄電池過早的老化。4零件選擇由于太陽(yáng)能光電產(chǎn)品使用環(huán)境不同，溫度相差較大，因此要求零件的工作溫度范圍要寬。5維護(hù) 太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)沒有活動(dòng)部件，不容易損壞，其維護(hù)也非常簡(jiǎn)便。不過也需做定期維護(hù)，否那么可能影響正常使用，甚至縮短使用壽命。 一般來說，太陽(yáng)電池板方陣傾角應(yīng)超過30度，所有灰塵可由雨水沖刷而自行清潔，在風(fēng)沙較大地區(qū)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常去除灰塵，保持方陣外表的干凈，以免影響發(fā)電量。清潔時(shí)可拭去灰塵，有條件時(shí)可用清水清洗，再用干凈抹布擦干。切勿用腐蝕性溶劑或硬物沖洗擦拭。定期檢查所有安裝部件的緊固程度。遇到冰雹、狂風(fēng)、暴雨等異常天氣，應(yīng)及時(shí)采用保護(hù)措施。經(jīng)常檢查蓄電池的充放電情況，隨時(shí)觀察