太陽(yáng)能光伏發(fā)電充電樁的應(yīng)用

1、太陽(yáng)能光伏發(fā)電充電樁的應(yīng)用摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展資源的利用。 從能源提供的多方面因素著眼，太陽(yáng)能毫無(wú)疑義的成為理想的綠色新能源。作為 一家有責(zé)任的能源企業(yè)，在傳統(tǒng)能源逐漸枯竭的現(xiàn)狀，積極推動(dòng)新能源的開(kāi)發(fā)和 應(yīng)用，是企業(yè)節(jié)能環(huán)保示范的亮點(diǎn)，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)目以光伏系 統(tǒng)為核心，提出了光伏發(fā)電、太陽(yáng)能蓄電、電能變換系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能型 的太陽(yáng)能光伏發(fā)電/電動(dòng)汽車(chē)充電一體化停車(chē)棚系統(tǒng)。本作品主要討論了各環(huán)節(jié)應(yīng) 用原理、硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)思想及實(shí)現(xiàn)方案，有很強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能光伏組件及陣列、新能源電動(dòng)車(chē)充電、逆變器、蓄電池、充 電樁。一、引

2、言全球煤炭、石油、天然氣等能源的消耗不斷增加，礦物能源被大量使用，全球日均產(chǎn)生 近1x109TCO2,造成大氣二氧化碳的含量上升，大氣已經(jīng)被嚴(yán)重的污染。面對(duì)以上情況，太陽(yáng)能毫無(wú)疑義的成為理想的綠色新能源。通過(guò)和常規(guī)發(fā)電技術(shù)比較， 太陽(yáng)能發(fā)電具有可無(wú)限使用；不會(huì)造成危害、穩(wěn)定性好，沒(méi)有噪聲，沒(méi)有向環(huán)境排放 污染，無(wú)公害；可以安裝在各個(gè)角落，而且可以安裝在不影響人類(lèi)生活的地方優(yōu)勢(shì)； 不用使用燃料以及譜架線路便可以立刻發(fā)電供電； 能源質(zhì)量高； 消費(fèi)者從情感上易采 納；很短的建設(shè)時(shí)間，能源利用獲取時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。所以，利用光伏發(fā)電是兼開(kāi)發(fā)利用 可再生新能源、生態(tài)環(huán)境不斷改善、人民生活條件不斷提高綜合性的

3、面向新世紀(jì)人類(lèi)進(jìn)步的 重要課題。作為一家有責(zé)任的能源企業(yè)，在傳統(tǒng)能源逐漸枯竭的現(xiàn)狀，積極推動(dòng)新能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng) 用，是企業(yè)節(jié)能環(huán)保示范的亮點(diǎn)，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電及充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電及充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)本項(xiàng)目系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能光伏供電系統(tǒng)、光電變換系統(tǒng)及儲(chǔ)能控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成。太 陽(yáng)能光伏供電系統(tǒng)核心部件是太陽(yáng)能極板，設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路。 對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)能電池在工作時(shí)，隨著日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度的不同，輸出功率不 同的問(wèn)題，為了提高發(fā)電系統(tǒng)效率，單片機(jī)通過(guò)采樣電壓和電流，通過(guò)對(duì)功率的計(jì)算，實(shí)現(xiàn) 對(duì)太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)的跟蹤，確保充分的利用太陽(yáng)

4、能；光電變換系統(tǒng)核心部件是并網(wǎng) 逆變器；儲(chǔ)能控制系統(tǒng)核心部件是蓄電池，充電功能核心部件是充電樁。光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本工作原理太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用以光生伏打效應(yīng)原理制成的太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn) 換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。白天，光伏電池組件接收太陽(yáng)光后，其半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電極性相反的電 子-空穴對(duì)（即光生載流子），這些載流子被半導(dǎo)體P-N結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)分離，并分別被光 伏電池的正、負(fù)極所收集，同時(shí)在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。這些電能一部分供給 直流或交流負(fù)載工作， 另一部分多余的電量可通過(guò)防反充二極管給蓄電池組充電。在夜晚或 陰雨天，光伏電池組件無(wú)法工作時(shí)，蓄電池組供給直流或交流負(fù)載工作。太

5、陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 一般的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)組成包括：太陽(yáng)能電池陣列（光伏電池方陣）、蓄電池組、控制器組成，如果輸出要求是交流，還要包括逆變器。它們的功能分別如下：太陽(yáng)能電池陣列：直接實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換成電能，然后釋放能量提供電能。通常將多個(gè)太陽(yáng) 電池組件以串并聯(lián)的方式連接在一起，再以適當(dāng)?shù)闹Ъ芄潭ú⒁越泳€盒形式引出。控制器：其作用多少和復(fù)雜程度存在很大差別，需按照結(jié)構(gòu)的需要和重要程度來(lái)決定。 控制器是由繼電器、開(kāi)關(guān)、電子元器件、儀表等構(gòu)成的。在簡(jiǎn)易的發(fā)電、充電系統(tǒng)中，它的 功能是用來(lái)保護(hù)蓄電池，防止過(guò)充，過(guò)放的。若還要實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電，其還要具有自動(dòng)監(jiān)測(cè)、 控制、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換等多種控制要求。逆變器：在

6、大多數(shù)系統(tǒng)，負(fù)載是需要交流220V或是交流110V電源供電的。但是陣列的 輸出電壓一般都是直流12V、24V、48V。為可以提供交流220V的電能，就必須發(fā)出的直流 電想辦法轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，所以就要采用DC-AC逆變器。三、光伏發(fā)電特色 項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用是采用光電直接轉(zhuǎn)換方式，該方式是利用光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，再將電能應(yīng)用到新能源電動(dòng)汽車(chē)充電。光電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng) 光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光 電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)就可以

7、成為 有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永 久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次 投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染。四、系統(tǒng)主要設(shè)備的選擇光伏組件及太陽(yáng)能光伏電池組件性能參數(shù)本設(shè)計(jì)方案的組件采用英利或其他一線大廠品牌260Wp多晶硅組件，該項(xiàng)目組件排布效果圖。光伏組件滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)光伏組件標(biāo)準(zhǔn)IEC61215。光伏組件必須獲得經(jīng)過(guò) ISO25 導(dǎo)則認(rèn)可的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室依據(jù) IEC61215（GB/T9535） 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的檢驗(yàn)認(rèn)證。設(shè)計(jì)組件可選廠家：英利等一線大廠產(chǎn)多晶

8、硅255W組件設(shè)計(jì)：圖1光伏組件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)參數(shù)連接盒采用滿足 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的電氣連接，采用工業(yè)防水耐溫快速接插，防紫外線阻燃電纜。 組件的封層中沒(méi)有氣泡或脫層在某一片電池與組件邊緣形成一個(gè)通路，氣泡或脫層的幾何尺 寸和個(gè)數(shù)符合相應(yīng)的產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范規(guī)定。組件采用EVA、玻璃等層壓封裝，EVA的交聯(lián)度大于65%, EVA與玻璃的剝離強(qiáng)度大于 30N/cm2。EVA與組件背板剝離強(qiáng)度大于15N/cm2。光伏電池受光面有較好的自潔能力。表 面抗腐蝕、抗磨損能力滿足相應(yīng)的國(guó)標(biāo)要求。并網(wǎng)逆變器1）系統(tǒng)選用的逆變器為高效組串式并網(wǎng)逆變器；2）該型逆變器可安裝在室內(nèi)、室外，防護(hù)等級(jí)為IP54以上；3）具有優(yōu)

9、良的冷卻散熱系統(tǒng)；4）轉(zhuǎn)換效率高5）逆變器內(nèi)置熱敏過(guò)壓保護(hù)器，可實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)功能；6）選用的逆變器適應(yīng)該地區(qū)的使用環(huán)境； 逆變器主要設(shè)備、電子元器件全部用工業(yè)級(jí)或以上級(jí)別。 逆變器可選擇廠家有：晶福源并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目的并網(wǎng)逆變器采用晶福源生產(chǎn)的一臺(tái)150KW高效并網(wǎng)逆變器，最大效率為97.8%。圖6逆變器箱（柜）的相關(guān)技術(shù)參數(shù)配電系統(tǒng) 太陽(yáng)能電池組件至逆變器和控制保護(hù)單元間的電纜采用雙絕緣的阻燃銅芯電纜。交流輸出供電電纜采用銅芯耐火、阻燃電纜。為了使太陽(yáng)能系統(tǒng)的配線走線不影響建筑美觀，布線應(yīng)盡量隱蔽，同時(shí)盡量利用建筑本 身的線槽，橋架和豎井等。各太陽(yáng)能方陣的線纜要便于連接，并有足夠的強(qiáng)度

10、，線纜連接附 件應(yīng)接觸緊密，防水、抗老化，阻燃耐高溫。系統(tǒng)配線符合電力配線安裝標(biāo)準(zhǔn)，所有的線纜連接都有方便的入口，方便日常維護(hù)。配線槽采用 pvc 線槽，線槽壁厚不小于 0.8mm。太陽(yáng)能電池組件支架 光伏組件支撐系統(tǒng)包含光伏陣列鋼結(jié)構(gòu)支撐框架和組件安裝構(gòu)件，其安全可靠性取決于鋼結(jié)構(gòu)支撐框架、組件鋼支架以及光伏組件自身的受力性能、抗震性能和耐久性。新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的選擇根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝一臺(tái)7 千瓦的交流充電樁，用以在蓄電池蓄能狀態(tài)下提供電力 電源給充電樁，滿足新能源電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。五、本系統(tǒng)操作及使用技術(shù)方案如下：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理是先將直流電（太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的）變成

11、生活中所需 要的交流電，然后接入公共電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)。該并網(wǎng)系統(tǒng)所需的最重要部件是并網(wǎng)逆變器（含 控制輸出電流、檢測(cè)電網(wǎng)信號(hào)、最大功率點(diǎn)跟蹤、抗孤島），并網(wǎng)逆變器包含了檢測(cè)控制并 網(wǎng)和保護(hù)功能。1）其技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)如下：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，須研究如何將光伏系統(tǒng)與建筑有機(jī)結(jié)合，并網(wǎng)發(fā)電。系統(tǒng)的組成，須選擇合適的光伏發(fā)電系統(tǒng)所需相關(guān)組成設(shè)備，有機(jī)結(jié)合，高效發(fā)電。系統(tǒng)的并網(wǎng)，根據(jù)設(shè)計(jì)的光伏發(fā)電系統(tǒng)與就近電網(wǎng)結(jié)合，并網(wǎng)發(fā)電。2）創(chuàng)新點(diǎn)：將光伏發(fā)電及所需建筑結(jié)合，將環(huán)保節(jié)能與經(jīng)濟(jì)效益結(jié)合，將新能源電動(dòng)汽車(chē)充電應(yīng)用 需求與光伏系統(tǒng)管理結(jié)合。3）光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池方陣，逆變器等設(shè)備組成。其作用是：1、電池方陣：在有

12、光照（無(wú)論是太陽(yáng)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(hào)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 生伏特效應(yīng)的作用下，太陽(yáng)能電池的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器 件。2、逆變器：是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。由于太陽(yáng)能電池和蓄電池是直流電源，而 負(fù)載是交流負(fù)載時(shí)，逆變器是必不可少的。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并 網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆 變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)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(jiǎn)單，造價(jià)低，但諧波

13、分量大，一般用于幾百瓦以下和對(duì)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(fù)載。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：圖1 是本發(fā)明的系統(tǒng)組成和連接關(guān)系示意圖附圖1 中的附圖標(biāo)記表示如下： 1-太陽(yáng)能光伏板（組件）， 2-光伏電纜， 3-光伏支架， 4- 光伏專(zhuān)用逆變器， 5-電動(dòng)車(chē)充電樁， 6-充電槍?zhuān)?7-新能源電動(dòng)汽車(chē)。六、結(jié)語(yǔ)隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展資源的利用。從能源提供的 多方面因素著眼，太陽(yáng)能毫無(wú)疑義的成為理想的綠色新能源。作為一家有責(zé)任的能源企業(yè)， 在傳統(tǒng)能源逐漸枯竭的現(xiàn)狀，積極推動(dòng)新能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，是企業(yè)節(jié)能環(huán)保示范的亮點(diǎn)， 具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 師宇騰，太陽(yáng)能光伏陣列模擬器綜述，電源技術(shù)， 2012.2董振利，基于DSP與dsPI