光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用

光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用1231.1太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用及特點(diǎn)我國是太陽能光伏電池生產(chǎn)大國，從2007年開始，電池組件產(chǎn)量一直是全球第一，序號規(guī)格圖樣太陽能電池板電壓：5V;電流：100mA直流電機(jī)驅(qū)動電壓3.6V小車套件思考：描述太陽能小車工作情況。一、光伏發(fā)電主要應(yīng)用領(lǐng)域2010年，我國新增光伏發(fā)電裝機(jī)約500MW,累計達(dá)800MW。但與我國飛速發(fā)展的光伏制造業(yè)相比，在光伏應(yīng)用領(lǐng)域的前進(jìn)步伐明顯滯后于我太陽能電池產(chǎn)量僅為3MW,到2007年年底達(dá)到1088MW,超過歐洲(1062.8MW)和日本 (920MW),躍居世界第一位。2010年，我國太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到10GW,約占全球光伏42.公路、鐵路、航運(yùn)等交通領(lǐng)域的應(yīng)用。如鐵路和公路信號系3.石油、海洋、氣象領(lǐng)域的應(yīng)用。如石油管道陰極保護(hù)4.農(nóng)村和邊遠(yuǎn)無電地區(qū)應(yīng)用。在高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等農(nóng)村和邊系統(tǒng)作為村莊、學(xué)校、醫(yī)院、飯館、旅社、商店等的供電系統(tǒng)。應(yīng)用太陽能光伏水泵，5圖1-2太陽能應(yīng)用實(shí)例6.大型光伏發(fā)電系統(tǒng)(電站)的應(yīng)用。大型光伏發(fā)電系統(tǒng)(電站)是10kW～200MW的地面獨(dú)立或并網(wǎng)光伏電站、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。7.太陽能光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(BIPV)。BIPV將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，充分利用建筑的屋頂和外立面，使得大型建筑能實(shí)現(xiàn)電力自給、并網(wǎng)發(fā)電，這將是今后的一大發(fā)展方向。注：建筑與光伏非系統(tǒng)相結(jié)合(BAPV)是光伏與建筑相結(jié)合的第一步，是將現(xiàn)成的平板式光伏組件安裝在建筑物的屋頂?shù)忍?，引出端?jīng)過逆變器和控制器裝置與電網(wǎng)聯(lián)接，由光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，多余電力向電網(wǎng)反饋。8.太陽能電子商品及玩具的應(yīng)用。包括太陽能收音機(jī)、太陽能鐘、太陽帽、太陽能充電器、太陽能手表、太陽能計算器、太陽能玩具等。9.其他領(lǐng)域的應(yīng)用。包括太陽能電動汽車，電動自行車，太陽能游艇，電池充電設(shè)備，太陽能汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；還有太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)，海水淡化設(shè)備供電，衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。二、光伏發(fā)電應(yīng)用主要方式1.太陽能光電建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目2009年3月財政部印發(fā)了《太陽能光電建筑應(yīng)用財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》的通知，推動太陽能光電建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目的發(fā)展。主要內(nèi)容包括：(1)建材型、構(gòu)件型項(xiàng)目：補(bǔ)貼不超過20元/瓦；671954年貝爾實(shí)驗(yàn)室第一塊單晶硅太陽能電池面世，為世界能源提供了一個新的希望。在20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能和可再生能源的熱由于太陽能光伏發(fā)電的諸多優(yōu)點(diǎn)，其研究開發(fā)、產(chǎn)勃的光伏發(fā)電近期規(guī)劃：到2010年日本計劃累計裝機(jī)容量將達(dá)到5GW,德國為2.7GW,歐盟為3GW,美國為4.7GW,澳大利亞為0.75GW,印度、中國等發(fā)展中國家估計為1.5～2GW。統(tǒng)計表明到2010年，世界光伏系統(tǒng)累計裝機(jī)容量預(yù)計將達(dá)到14～15GW。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，2020年光伏發(fā)電在世界電力生產(chǎn)中所占比例將達(dá)1%,2050年約占25%。由此可見，光伏發(fā)電具有廣闊的市場和發(fā)展前景。scurchingforthesecretscurchingforthesecretallknownreseresof其他可再太陽能利用前景根據(jù)"太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五"規(guī)劃",到2015年底，我國太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2100萬千瓦以上，年發(fā)電量達(dá)到250億千瓦時。重點(diǎn)在中東部地區(qū)建設(shè)與建筑結(jié)合的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，建成分布式光伏發(fā)電總裝機(jī)容量1000萬千瓦。在青海、新8建成光熱發(fā)電總裝機(jī)容量100萬千瓦。表1-1太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃(萬千瓦)發(fā)電類別2010年2015年2020年1.太陽能電站光伏電站在青海、甘肅、新疆、內(nèi)蒙古、西藏、寧夏、陜西、云南，以及華北、東北的部分適宜地區(qū)建設(shè)一批并網(wǎng)光伏電站。結(jié)合大型水電、風(fēng)電基地建設(shè)，按風(fēng)光互補(bǔ)、水光互補(bǔ)方式建設(shè)一批光伏電站。光熱電站0在太陽能日照條件好、可利用土地面積廣、具備水資源條件的地區(qū)，開展光熱發(fā)電項(xiàng)目的示范。2.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在中東部地區(qū)城鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、大型公共設(shè)施等建筑屋頂相對集中的區(qū)域，建設(shè)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。在西藏、青海、甘肅、陜西、新疆、云南、四川等偏遠(yuǎn)地區(qū)及海島，采用獨(dú)立光伏電站或戶用光伏系統(tǒng)，解決電網(wǎng)無法覆蓋地區(qū)的無電人口用電問題。擴(kuò)大城市照明、交通信號等領(lǐng)域光伏系統(tǒng)應(yīng)用。合計思考題：1.從當(dāng)前光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域及我們在日常生活中的所見，你認(rèn)為光伏發(fā)電可以在哪2.通過資料查找，分析我國2009、2010、2011、2012光伏發(fā)電裝機(jī)容量為多少?1.1.2光伏發(fā)電特點(diǎn)從太陽能光伏發(fā)電成本來看，大型光伏發(fā)電成本接近1元/KW,對于離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是其2～5倍左右。所以從光伏發(fā)電成本來看其光伏發(fā)電系統(tǒng)競爭力不大，但從環(huán)9(填寫認(rèn)為最重要的3點(diǎn)依據(jù))。表1-2太陽能路燈系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)分析太陽能路燈系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)任務(wù)實(shí)施：幾點(diǎn)。1“太陽能路燈系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)組成“2KW并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)組成任務(wù)實(shí)施：等優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際生活當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。太陽能光伏系統(tǒng)由太陽能組件、蓄電池、控制器、光源、支架系統(tǒng)及其各種配件組成。太陽能光伏系統(tǒng)的工作原理是利用太陽能組件吸收太陽光并轉(zhuǎn)換為電能通過控制器存儲到蓄電池中，當(dāng)夜晚來臨時(或天空亮度不夠時)控制器再控制蓄電池給高效節(jié)能LED燈光源供電，實(shí)現(xiàn)環(huán)境照名稱規(guī)格數(shù)量電池板80W/塊2單晶硅，高轉(zhuǎn)換率，高透光度鋼化玻璃，厚3.2mm,進(jìn)口TPT\EVA。壽命25年；蓄電池80AH/只2膠體蓄電池，太陽能專用，壽命5-8年；控制器1多種功能，防過充、過放，光控開，時控關(guān)，壽命5年；風(fēng)光互補(bǔ)型控制器；燈頭1燈具為一號燈具、采用單顆集成式，美國普瑞芯片；圖1-4太陽能路燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)太陽能光伏發(fā)電的基本原理是利用太陽能電池(一種類似于晶體二極管的半導(dǎo)體器件)的光生伏打效應(yīng)直接把太陽的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電方式，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)生電子一空穴對，在PN結(jié)的內(nèi)建電場作用下，電子、空穴相互運(yùn)動(如圖1-5所示),子)積累，而在電池的背光面有大量正電荷(空穴)積累。若在電池兩端接上負(fù)載，負(fù)B單片太陽能電池就是一個薄片狀的半導(dǎo)體PN結(jié)。標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，額定輸出電壓為0.48V。為了獲得較高的輸出電壓和較大的功率容量，往往要把多片太陽能電池連接在一起使用。太陽能電池的輸出功率是隨機(jī)的，不同時間、不同地點(diǎn)、不同安裝方式下，同一塊太陽能電池的輸出功率也是不同的。圖1-5光伏發(fā)電原理示意圖太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行模式，可以分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。二、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理示意圖如圖1-6所示。太陽能光伏發(fā)電的核心部件是太陽能電池板，它將太陽光昀光能直接轉(zhuǎn)換成電能，并通過控制器把太陽能電池產(chǎn)生的電能存儲于蓄電池中。當(dāng)負(fù)載用電時，蓄電池中的電能通過控制器合理地分配到各個負(fù)載上。太陽能電池所產(chǎn)生的電流為直流電，可以直接以直流電的形式應(yīng)用，也可以用交流逆變器將其轉(zhuǎn)換成為交流電，供交流負(fù)載使用。太陽能發(fā)電的電能可以即發(fā)即用，也可以用蓄電池等儲能裝置將電能存儲起來，在需要時使用。逆變器蓄電池交流負(fù)載圖1-6獨(dú)立型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理方陣充放制保護(hù)直流配電器表出放電充電太陽能1.2.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及分類掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)各部件功能及光伏發(fā)電的典型應(yīng)用與系統(tǒng)特征。光伏發(fā)電系統(tǒng)一般有光伏電池組件、蓄電池、光伏控制器、逆變器及交流輸配電系案例引導(dǎo)：最小光伏發(fā)電系統(tǒng)組成從關(guān)鍵詞“最小”概念出發(fā)，獨(dú)立設(shè)計一種光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并在相關(guān)實(shí)訓(xùn)平臺設(shè)備或耗材規(guī)格測量參數(shù)電路原理圖項(xiàng)目實(shí)施：池組件(或方陣)、蓄電池(組)、光伏控制器、逆變器(在有需要輸出交流電的情況下使用)以及一些測試、監(jiān)控、防護(hù)等附屬設(shè)施構(gòu)成。交流逆變器是把太陽能電池組件或者蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供給電網(wǎng)或者交流負(fù)載使用的設(shè)備。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。負(fù)載圖1-8無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)圖蓄電池1-9有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖1-10所示。與直流光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，交流圖1-10交流和交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)以普通220V交流電補(bǔ)充電能為輔，如圖1-11所示。這樣光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池和與下面將要介紹的無逆流并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)有相似之處，但還直流負(fù)載直流負(fù)載太陽能電池和蓄電池(僅夠當(dāng)天使用，也不考慮連續(xù)陰雨天數(shù)),就構(gòu)成了市電互補(bǔ)型太陽能光伏路燈，投資減少一半以上，節(jié)能效果顯著。所謂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)光有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖1-12所示。當(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時，可將剩余電能饋入公共電網(wǎng)，向電網(wǎng)供電(賣電);當(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)提供的電力不足時，由電網(wǎng)向負(fù)載供電(買電)。由于向電網(wǎng)供電時與電網(wǎng)供電的方向相反，所以稱為表出1-12有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器圖1-13無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)切換型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)如圖1-14所示。所謂切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)際上是圖1-14切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)電度4.下圖1-15為家用光伏發(fā)電系統(tǒng)，分析其結(jié)構(gòu)，描述其工作特點(diǎn)。如果要設(shè)計一項(xiàng)目2太陽能資源的獲取2學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)掌握太陽能資源的組成；案例提示太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)總體性能的最關(guān)鍵問題是如何安裝好的系統(tǒng)最有效地利的能量。因?yàn)樘柺枪夥l(fā)電系統(tǒng)的“燃料”,所以希望確保方陣充分獲取盡可能多的太陽能資源(照射光伏發(fā)電系統(tǒng)的陽光)。對于如何獲取最佳太陽能資源，主要考慮光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝地點(diǎn)及安裝方式。例在我國青藏高原和新疆、甘肅、內(nèi)蒙古一帶，年總輻射大于6300MJ/m2,相同發(fā)電跟蹤型),所獲取的太陽能資源也是不同。圖2-1光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝方式2.1我國太陽能資源分布在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，決定光伏發(fā)電量及影響光伏發(fā)電成本的主要因素之一就是太陽能資源，掌握太陽能資源的資源分布對光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)有著重要的意義。案例引導(dǎo)：太陽能資源對光伏發(fā)電量的影響搭建如下獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)。通過改變模擬光源強(qiáng)度，測量負(fù)載(LED)電壓、電流圖2-2獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖表2-1光強(qiáng)與功率表電壓電流功率光強(qiáng)LED亮度123456思考：描述太陽能資源對光伏發(fā)電量的影響。太陽能資源(Solarenergyresources)指任一特定時段內(nèi)(如日、月、年)水平面上太陽總輻射強(qiáng)度的累計值，單位為兆焦每平方米(MJ/m2)。一、世界太陽能資源分布太陽是一顆自己能發(fā)光的氣體星球，其內(nèi)部不斷進(jìn)行著熱核反應(yīng)，因而每時每刻都在穩(wěn)定地向宇宙空間發(fā)射能量。人類開發(fā)太陽能主要是利用太陽光輻射所產(chǎn)生的能量，由于地球表面大部分被海洋覆蓋，達(dá)到陸地表面的能量約占太陽達(dá)到地球范圍內(nèi)太陽輻射能的10%,然而太陽每秒鐘到達(dá)地球陸地表面的輻射能相當(dāng)于世界一年內(nèi)消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的3.5萬倍，因此太陽能的開發(fā)利用日益受到人們的青睞。地球表面，其功率為800000億KW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于燃燒500萬噸煤釋放的熱量。全球人類目前每年能源消費(fèi)的總和只相當(dāng)于太陽在40分二、我國太陽能資源分布我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。據(jù)估算，我國陸地％，％，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、福建南部、蘇北、皖北、臺灣西南部等地。湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇北部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部等地。四川、貴州兩省，是中國太陽能資源最少的地區(qū)，日輻射量圖2-3為我國太陽能資源分布情況，主要特點(diǎn)有：圖2-3我國太陽能資源分布1.太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯22°~35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；2.太陽年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而且除西藏和新疆兩個自治區(qū)外，基本上是南部低于北部；3.由于南方多數(shù)地區(qū)云多雨多，在北緯30°~40°之間，太陽能的分布情況與一般的太陽能隨緯度而變化的規(guī)律相反，太陽能不是隨著緯度的升高而減少，而是隨著緯度的升高而增加。表2-2我國太陽能資源表年總輻射量峰值日照時數(shù)(平均)地區(qū)寧夏北部、甘肅北部、新疆東南部、青海西部和西藏西部河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部山東東南部、河南東南部、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、福建南部、江蘇北部、安徽北部、天津、北京和臺灣西南部湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇南部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部四川、貴州、重慶三、輻射量單位及換算1千瓦時(kWh)=3.6兆焦(MJ)1千瓦時/米2(kWh/m2)=3.6兆焦/米2(MJ/rm)=0.36千焦/厘米2(kj/cm?)100毫瓦時/厘米2(mWh/cm)=85.98卡/厘米2(cal/cm2)1兆焦/米2(MJ/m2)=23.889卡/厘米2(cal/cm)=27.8毫瓦時/厘米2(rmWh/cm2)峰值日照是在晴天時地球表面的大多數(shù)地點(diǎn)能夠得到的最大太陽輻射照度1000W/m2。一個小時的峰值日照就叫做峰值日照小時。峰值日照小時數(shù)是一個描述太陽輻射的單位(瓦每平方米每天，W/m2/D),也被叫做太陽日照率或者簡稱日照率。日照率用來比較不同地區(qū)的太陽能資源。舉例來說，例如在我國太陽能資源極豐富帶青海，年輻射總量大于170KWh/m2,則峰值日照時數(shù)為：年總輻射量/全年峰值日照時數(shù)為：180000×0.0116=2088小時。0.0116為將輻射量(卡/cm2)換算成峰值日照時數(shù)的換算系數(shù)。峰值日照定義：100毫瓦/cm2=0.1瓦/cm21卡=4.18焦耳=4.18瓦秒；1小時=3600秒則：1卡/cm2=4.18瓦秒/卡/(3600秒/小時×0.1瓦/cm2)=0.0116小時cm2/卡太陽輻射發(fā)射至地球，不斷要經(jīng)過遙遠(yuǎn)的旅程，并且還要遇到各種阻攔其表面溫度約為6000K，內(nèi)部溫度更高。根據(jù)（＜圖2-5大氣上界和地面的太陽輻射光譜1.高度角由于地球大氣層對太陽輻射有吸收、反射和散射作用，因此，紅2.大氣質(zhì)量比。令海平面上太陽光垂直入射路徑為1.即無量綱距為m=1.大氣質(zhì)量與太陽能高度角關(guān)系如表2-3所示。表2-3大氣質(zhì)量與太陽能高度角關(guān)系太陽高度角59大氣質(zhì)量3.大氣透明度在大氣層上界與光線垂直的平面上，太陽輻射度基本上是一個常數(shù)。但是在地球表等雜質(zhì)的多少密切相關(guān)。表2-4為不同高度角和大氣透明度下的太陽直接輻射度。表2-4高度角和大氣透明度下的太陽直接輻射度透明度太陽高度角7很混濁0.6混濁0.65偏低0.7正常0.75偏高0.84.地球緯度太陽輻射量是由低緯度向高緯度逐漸減弱的。假定不同緯度地區(qū)的大氣透明度是相同的，在這樣的條件下進(jìn)行比較，如圖2-6所示，春分中午時刻的太陽垂直照射到地球赤道F點(diǎn)上，設(shè)同一經(jīng)度上有另外兩點(diǎn)B、D,且B點(diǎn)緯度比D點(diǎn)緯度高。由圖2-6可知，陽光射到B點(diǎn)所需經(jīng)過大氣層的路程AB比陽光射到D點(diǎn)所經(jīng)過大氣層的路程CD長。所以B點(diǎn)的垂直輻射能量將比D點(diǎn)小。在赤道上F點(diǎn)垂直輻射通量很大，因?yàn)殛?.海拔高度大地表面(即水平面)和太陽能電池方陣面(傾斜面)上接收到的輻射量均符合直圖2-7太陽輻射示意圖2.2.2太陽能輻射量測量理解太陽能能資源的組成。無論是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)還是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其全部能量都來自太陽。對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池方陣(有傾角)所獲取的太陽資源輻射量，是通過水平太陽能輻射量計算得到。水平太陽能輻射量主要由其所在的地理位置決定。案例引導(dǎo)：利用總輻射表獲取太陽能資源利用太陽能總輻射表獲取太陽能資源，完成下表數(shù)據(jù)填寫。內(nèi)容測量值內(nèi)容測量值水平輻射量直射反射斜角總輻射1散射斜角總輻射2一、總輻射表太陽能總輻射表是測量太陽能水平輻射量的方法。太陽總輻射表為熱電效應(yīng)原理，感應(yīng)元件采用繞線電鍍式多接點(diǎn)熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點(diǎn)在感應(yīng)面上，而冷結(jié)點(diǎn)則位于機(jī)體內(nèi)，冷熱接點(diǎn)產(chǎn)生溫差電勢。在線性范圍內(nèi)，輸出信號與太陽輻照度成正比。為減小溫度的影響則配有溫度補(bǔ)償線路，為了防止環(huán)境對其性能的影響，則用兩層石英玻璃罩，罩是經(jīng)過精密的光學(xué)冷加工磨制而成的。該表用來測量光譜范圍為0.3-3μm的太陽總輻射，也可用來測量入射到斜面上的圖2-8太陽能總輻射表內(nèi)容指標(biāo)序號內(nèi)容指標(biāo)1靈敏度5非線性2響應(yīng)時間≤30秒6重量3內(nèi)阻約35027溫度特性4穩(wěn)定性8余弦響應(yīng)≤±5%,太陽高度角10°時注意事項(xiàng)：1.玻璃罩應(yīng)保持清潔，要經(jīng)常用軟布或毛皮擦試。3.應(yīng)定期更換干燥劑，以防罩內(nèi)結(jié)水。分光譜輻射(5塊);輻射表專用電纜；輻射觀測臺架；太陽輻射電流表；輻射數(shù)據(jù)采集3系統(tǒng)(含軟件)組成。實(shí)現(xiàn)對太陽輻射的能量動態(tài)檢測以及太陽光譜的分布，各光譜的圖2-9太陽能觀測系統(tǒng)2.3太陽能輻射量估算掌握利用計算機(jī)仿真軟件及估算方式獲取太陽能資源太陽能電池方陣面太陽能資源除了和水平面輻射案例分析：利用RETScreen獲取傾斜面太陽輻射資源。坐標(biāo)軸跟蹤以及雙軸精確跟蹤等多種方式下太陽能電池方陣面所接收到太陽能輻射。RETScreen使用參照項(xiàng)目9。組件安裝方式地位位置(緯度、經(jīng)地理位置最小月輻射量年總輻射量任務(wù)實(shí)施：光伏系統(tǒng)。對于離網(wǎng)的應(yīng)用，模型可以用來評估獨(dú)立光伏系統(tǒng)(光伏-蓄電池)和互補(bǔ)析和財務(wù)分析。溫室氣體減排分析和敏感性與風(fēng)在沒有計算機(jī)軟件的情況下，也可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥扔上铝嘘P(guān)系粗略確定固定太陽能表2-13光伏電池方陣傾斜角度緯度太陽能電池方陣傾角緯度太陽能電池方陣傾角等于緯度緯度+10～15緯度+5～10緯度+15～20傾斜角確定好后，如果手頭沒有計算機(jī)軟件，可以由水平面輻射量估算太陽能電池量高5%～15%。直射分量越大、緯度越高，傾斜面比水平面增加的輻射量越大。地理名稱地位位置(緯度、經(jīng)RETScreen仿真傾斜面估算傾斜角設(shè)計北京杭州廣州銀川拉薩成都表2-3我國太陽能資源分布表等級年總輻射量年總輻射量平均日輻射量極豐富帶很豐富帶豐富帶一般月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月峰值日照項(xiàng)目3光伏電池組件及方陣容量設(shè)計學(xué)習(xí)目標(biāo)電池組件主要以晶體硅材料為主(包括單晶硅和多晶硅)。對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的單體電池是電池方陣的最小單元，經(jīng)過其串并聯(lián)可到的用戶需要的電池結(jié)構(gòu)。在單體電池選擇上，主要從短路電流、開路電壓、峰值電流、峰值電壓、峰值功率5個基本搭建前述“最小”光伏發(fā)電系統(tǒng)電路，調(diào)節(jié)負(fù)載，測試單體電池參數(shù)特性，填寫下表。(注：調(diào)節(jié)某一光照強(qiáng)度，默認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)光照)A電池1圖3-2單體電池表3-1單體電池輸出特性序號開路電壓短路電流峰值電壓峰值電流最大功率1任務(wù)實(shí)施：并通過專用材料和專門生產(chǎn)工藝進(jìn)行封裝后的產(chǎn)品。為什么單體的太陽能電池不能直接用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用呢?這是因?yàn)椋?.單體太陽能電池機(jī)械強(qiáng)度差，厚度只有22.太陽能電池易腐蝕，若直接暴露在大氣中，電池的轉(zhuǎn)換效率會受到潮濕、灰塵、酸堿物質(zhì)、冰雹、風(fēng)沙以及空氣中含氧量等的影響而下降，電池的電極也會氧化、S是開路電壓，開路電壓的單位是伏特(V)。單mm5.峰值功率Pm填充因子也叫曲線因子，是指太陽能電池的最大輸出功率與開路Pm，填充因子是評價太陽能電池輸出特性。PIU4一、太陽能電池?zé)o光照情況下的電流電壓關(guān)系(暗特性)(公式3-1)(公式3-2)由此可見隨著溫度升高，反向飽和電流隨著指數(shù)因迅速增大。且?guī)对綄挼陌雽?dǎo)體材料，這種變化越劇烈。(公式3-3)4(公式3-8)4其中IV在I-V關(guān)系中構(gòu)成一個矩形，叫做最大功率矩形。如圖4光特性I-V曲線與電流、電壓軸交點(diǎn)分別是閉路電流和開路電壓。最大功率矩形取值點(diǎn)pm的物理含義是太陽能電池最大輸出功率點(diǎn)，數(shù)學(xué)上是I-V曲線上坐標(biāo)相乘的最大值點(diǎn)。閉路電流和開路電壓也自然構(gòu)成一個矩形，面積為ICV。e,定義為占空系數(shù)，圖形中它是兩個矩形面積的比值。占空系數(shù)反映了太陽能電池可實(shí)現(xiàn)功率的度量，通常的占空系數(shù)在0.7～0.8之間。太陽能電池本質(zhì)上是一個pn結(jié)，因而具有一個確定的禁帶寬度。從原理我們得知只有能量大于禁帶寬度的入射光子才有可能激發(fā)光生載流子并繼而發(fā)生光電轉(zhuǎn)化。因此，入射到太陽能電池的太陽光只有光子能量高于禁帶寬度的部分才會實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。Si太陽能電池的最大效率大致是28%左右。對太陽能電池效率有影響的還有其它很多因素，如大氣對太陽光的吸收、表面保護(hù)涂層的吸收、反射、串聯(lián)電阻熱損失等等。綜合考慮起來，太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率大致在10%～15%之間。為了提高單位面積的太陽能電池電輸出功率，可以采用通過光學(xué)透鏡集中太陽光。太陽光強(qiáng)度可以提高幾百倍，閉路電流線性增大，開路電流指數(shù)式增大。不過具體的理論分析發(fā)現(xiàn)，太陽能電池的效率隨著光照強(qiáng)度增大是不是急劇增大的，而是有輕微增大。但是考慮到透鏡價格相對于太陽能電池低廉，因此透鏡集中也是一個有優(yōu)勢的技術(shù)選擇。圖3-5電壓電流曲線四、太陽能電池光譜響應(yīng)光譜響應(yīng)表示不同波長的光子產(chǎn)生電子-空穴對的能力。定量地說，太陽能電池的光譜響應(yīng)就是當(dāng)某一波長的光照射在電池表面上時，每一光子平均所能收集到的載流子數(shù)。太陽能電池的光譜響應(yīng)又分為絕對光譜響應(yīng)和相對光譜響應(yīng)。各種波長的單位輻射光能或?qū)?yīng)的光子入射到太陽能電池上，將產(chǎn)生不同的短路電流，按波長的分布求得其對應(yīng)的短路電流變化曲線稱為太陽能電池的絕對光譜響應(yīng)。如果每一波長以一定等量的輻射光能或等光子數(shù)入射到太陽能電池上，所產(chǎn)生的短路電流與其中最大短路電流比較，按波長的分布求得其比值變化曲線，這就是該太陽能電池的相對光譜響應(yīng)。但是，除了太陽能電池的光譜特性外，溫度特性也是太陽能電池的一個重要特征。對于大圖3-6為非晶硅太陽能電池片輸出伏安特性隨溫度變化的一個例子。圖3-6不同溫度時非晶硅太陽能電池片的輸出特性對應(yīng)參數(shù)的變化率，單位為：%/℃)測定的一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?，隨著溫度變化開表3-3單晶硅與非晶硅電池特性(表中的數(shù)值表示溫度變化1℃的變化率(%/℃))種類開路電壓V短路電流I填充因子F.F轉(zhuǎn)換效率n單晶硅太陽能電-0.10池多晶硅太陽能電池-0.10非晶硅太陽能電池在太陽能電池板實(shí)際應(yīng)用時必須考慮它的輸出特性受溫度的影響，特別是室外的太一般規(guī)格組件輸出峰值功率有100W,120W,160W,180W,200W,280W,300等不等規(guī)格。在進(jìn)案例引導(dǎo)：不同規(guī)格電池組件的組成及參數(shù)分析峰值電壓、峰值電流、最大功率(測量方法與單體電池相同)。并記入如下如下數(shù)據(jù)表。組件規(guī)格串聯(lián)情況并聯(lián)情況開路電壓短路電流峰值電壓峰值電流項(xiàng)目實(shí)施：在生產(chǎn)電池組件之前，就要對電池組件的外型尺寸、輸出功率以及電池片的排列布電池組件不論功率大小，一般都是由36片、72片、54片和60片等幾種串聯(lián)形式組成。常見的排布方法有4片×9片、6片×6片、6片×12片、6片×9片和6片×10片等。下面就以36片串聯(lián)形式的電池組件為例介紹電池組件的板型設(shè)計方法。例如，要生產(chǎn)一塊20W的太陽能電池組件，現(xiàn)在手頭有單片功率為2.2～2.3W的125mm×125mm單晶硅電池片，需要確定板型和組件尺寸。根據(jù)電池片情況，首先確定選用2.3W的電池片9片(組件功率為2.3W×9-20.7W,符合設(shè)計要求，設(shè)計時組件功率誤差在±5%以內(nèi)可視為合格),并將其4等分切割成36小片，電池片排列可采用4片×9片或6片×6片的形式，如圖3-7所示。圖中電池片與電池片中的間隙根據(jù)板型大小取2～3mm;上邊距根據(jù)板型大小一般取35～50mm;下邊距根據(jù)板型大小一般取20～35mm;左右邊距根述板型都按最小間隙和邊距尺寸選取，則4×9板型的玻璃尺寸長為633.5mm,取整為635mm,寬為276mm;6×6板型的玻璃尺寸長為440mm,寬為405mm。組件安裝邊框后，長寬尺寸一般要比玻璃尺寸大4～5mm,因此一般所說的組件外形尺寸都是指加上邊框后圖3-7組件串并連與硅太陽能電池的主要性能參數(shù)類似，太陽能電池組S3.峰值電流Im4.峰值電壓Pm4除太陽能電池組件的串并聯(lián)組合外，太陽能電池方陣還需要防反充(防逆流4一、太陽能電池組件的熱斑效應(yīng)因此方陣組合會產(chǎn)生組合連接損失，使方陣的總效率總是低于所有單個組件的效率之用I-U曲線2表示；其余電池組件合起來定義為1號，由I-U曲線1表示；兩者的串聯(lián)可以從d,c,b,a四種工作狀態(tài)進(jìn)行分析。0圖3-8串聯(lián)電池組結(jié)構(gòu)圖1.調(diào)節(jié)負(fù)載，使其工作在開路點(diǎn)d,此時工作電流為零，組開路電壓Vca等于電池1和電池2的開路電壓之和；2.調(diào)節(jié)負(fù)載，使其工作在c點(diǎn)，電池1和電池2都有正的功率輸出；3.調(diào)節(jié)負(fù)載，使其工作在b點(diǎn)，此時電池1仍然工作在正功率輸出，而受遮擋的電池2已經(jīng)工作在短路狀態(tài)，沒有功率輸出，但也還沒有成為電池1的負(fù)載；4.調(diào)節(jié)負(fù)載，使其工作在短路狀態(tài)a點(diǎn)，此時電池1仍然有正的功率輸出，而電池2上的電壓已經(jīng)反向，電池2成為電池1的負(fù)載；點(diǎn)的工作區(qū)間，電池2都處于接收功率的狀態(tài)，如旁路型控制器在蓄電池充滿時將通過假設(shè)其中一個快被遮擋，調(diào)節(jié)負(fù)載R,可使這組太陽能電池組件的工作狀態(tài)由開路到短路變化。II十圖3-10并聯(lián)電池組結(jié)構(gòu)圖十十十+圖為并聯(lián)回路受遮擋電池組件的"熱斑效應(yīng)"分析，受遮擋電池組件定義為2號，用I-U曲線2表示；其余電池組件合起來定義為1號，由I-U曲線1表示；兩者的串聯(lián)可以從d,c,b,a四種工作狀態(tài)進(jìn)行分析。零，短路電流Isc等于電池1和電池2的短路電流之和；2.當(dāng)調(diào)整負(fù)載使電池組工作在b點(diǎn)，電池1和電池2都有正的功率輸出；3.當(dāng)電池組工作在c點(diǎn)，此時電池1仍然工作在正功率輸出，而受遮擋的電池2已經(jīng)工作在開路狀態(tài)，沒有功率輸出，但也還沒有成為電池1的負(fù)載；4.當(dāng)電池組工作在開路狀態(tài)d點(diǎn)，此時電池1仍然有正的功率輸出，而電池2上的電流已經(jīng)反向，電池2成為電池1的負(fù)載，此時電池1的功率全部加到了電池2上，如果這種狀態(tài)持續(xù)時間很長或電池1的功率很大，也會在被遮擋的電池2上5.應(yīng)當(dāng)注意到，從c點(diǎn)到d點(diǎn)的工作區(qū)間，電池2都處于接收功率的狀態(tài)。并聯(lián)電五、防反充(防逆流)和旁路二極管在太陽能電池方陣中，二極管是很重要的器件，常用的二極管基本都是硅），倍以上。二極管在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要分為兩類。旁路二極管的作用是防止方陣串中的某個組件或組件圖3-12旁路二極管接法示意圖旁路二極管也不是任何場合都需要的，當(dāng)組件單獨(dú)使用或并聯(lián)使用時，是不需要接二極管的。對于組件串聯(lián)數(shù)量不多且工作環(huán)境較好的場合，也可以考慮不用旁路二極管。四、太陽能電池方陣的電路太陽能電池方陣的基本電路由太陽能電池組件串、旁路二極管、防反充二極管和帶：雷器的直流接線箱等構(gòu)成，常見電路形式有并聯(lián)方陣電路、串聯(lián)方陣電路和串、并聯(lián)混方陣電路，如圖3-13所示。B3.4光伏方陣容量設(shè)計要實(shí)現(xiàn)定容量光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計，例如校園2KW光伏發(fā)電系統(tǒng)(獨(dú)立),在給定光計算我校要為交流負(fù)載提供4度電的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)電池組件容量計算。并畫出一、容量設(shè)計步驟從實(shí)際負(fù)載功率需求出發(fā)，如何設(shè)計電池方陣容量，需要考慮當(dāng)?shù)剌椛淞?、最佳傾1.根據(jù)負(fù)載情況，明確哪些負(fù)載需要光伏供電(從投資經(jīng)濟(jì)性出發(fā));2.填寫下表數(shù)據(jù)內(nèi)容，統(tǒng)計當(dāng)?shù)刎?fù)載用電情況，如有必要，需要考慮未來幾年的負(fù)編號負(fù)載名稱負(fù)載功率負(fù)載數(shù)量合計功率每日工作時間每日耗電/Wh3.根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況和負(fù)載特性確定光伏電站的基本設(shè)備配置(交流/直流、三相/單相、基本設(shè)備、備用電源、系統(tǒng)防雷設(shè)備等)太陽能電池方陣是根據(jù)負(fù)載需要將若干個組件通過串聯(lián)和并聯(lián)進(jìn)行組合連接，得到一般獨(dú)立光伏系統(tǒng)電壓往往被設(shè)計成與蓄電池的標(biāo)稱電壓相對應(yīng)或者是它的整數(shù)倍，而且與用電器的電壓等級一致，如220V、110V、48V、36V、24V、12V等。交流光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，方陣的電壓等級往往為110V或220V。對電壓等級，如組合成600V、10kV等，再通過逆變器后與電網(wǎng)連接。系統(tǒng)，在計算方陣的輸出電壓時一般將其額定電壓提高10%,再選定組件的串聯(lián)數(shù)。例如，一個組件的最大輸出功率為108W,最大工作電壓為36.2V,設(shè)選用逆變器為交流三相，額定電壓380V，逆變器采取三相橋式接法UpUab下面再從系統(tǒng)輸出功率來計算太陽能電池組件的總數(shù)?，F(xiàn)假設(shè)負(fù)載要求功率是如果采用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行太陽能電池方陣?yán)纾杭俣车啬晁矫孑椛淞繛?35Kcal/cmz,方陣面上的輻射量為148.5例如：假定某地年水平輻射量為5643MJ/mz,方陣面上的輻射量為6207MJ/m2,4.根據(jù)輻射量和負(fù)載數(shù)據(jù)計算太陽能電池組件的功率、蓄電池的容量及控制器、逆計算時應(yīng)當(dāng)確定系統(tǒng)的直流電壓和交流輸出電壓。首先確定太陽能電池的輸出廠家和技術(shù)參數(shù)。如，輸出廠PW率為47.5WP;工作電壓為17.0V(為12V蓄電池充電);工作電流2.8A。太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)=系統(tǒng)直流電壓(蓄電池電壓)/12V式中0.9為蓄電池的充電效率和20年內(nèi)太陽能電池組件衰減、方陣組合損失、塵埃8按照國家標(biāo)準(zhǔn)公式計算間距：當(dāng)光伏電站功率較大，需要前后排布太陽電池方陣，或當(dāng)太陽電池方陣附近有高達(dá)建筑物或樹木的情況下，需要計算建筑物或前排方陣的陰影，以確定方陣間的距離或太陽電池方陣與建筑物的一般確定原則：冬至日當(dāng)天早上9:00至下午3:00太陽電池方陣不應(yīng)被遮擋。太陽電池方陣間距(或遮擋物與方陣底邊距離)應(yīng)不小于D:式中：β為電站所在地冬至日上午9:00的太陽方位角φ為緯度角(在北半球?yàn)檎?、南半球?yàn)樨?fù));H為太陽電池方陣或遮擋物與可能被遮擋組件底邊高度差。圖3-14陰影遮擋距離五、光伏陣列跟蹤方式光伏電池為了獲取最大太陽輻射資源，將采取多種安裝方式，其有"固定式"、"單軸跟蹤"、"雙軸跟蹤"和"方位角跟蹤"。如果光伏方陣是安裝在固定的支架上，為"固定式"。如果方陣在跟蹤器上，則可選擇其它三種跟蹤類型。跟蹤器是一種支撐光伏方陣的裝置，它精確地移動以使太陽入射光線射到方陣表面上的入射角最小。這樣太陽入射輻射(即收集到的太陽能)最大。光伏跟蹤器可分為如下類型：1.單軸跟蹤器它通過圍繞位于光伏方陣面上的一個軸旋轉(zhuǎn)來跟蹤太陽。該軸可以有任一方向，但通常取東西橫向，南北橫向，或平行于地軸的方向；2.方位角跟蹤器：它有一個固定的斜面，在一個垂直軸上轉(zhuǎn)動；3.雙軸跟蹤器：它通過旋轉(zhuǎn)兩個軸使方陣表面始終和太陽光垂直。圖3-15說明了以上的三種跟蹤類型。③內(nèi)容跟蹤方式方位角傾斜角4KW單晶硅陣列固定4KW多晶硅陣列單軸跟蹤器雙軸跟蹤器方位角跟蹤器2.根據(jù)小組不同任務(wù)，分別測量2塊不同單體輸出特性，并繪制電池溫度特性、太陽能電池的效率、電壓電流暗特性、電壓電流亮特性曲線。4.通過實(shí)驗(yàn)方式驗(yàn)證太陽能單體電池的短路電流I與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系7.設(shè)計功率150W,輸出電壓48V,電流3A的電池組件，并繪制示意圖。8.參考實(shí)驗(yàn)室的2KW光伏發(fā)電系統(tǒng)的組件內(nèi)容，測量實(shí)際情況，填寫下表。組件規(guī)格串聯(lián)情況并聯(lián)情況開路電壓短路電流峰值電壓峰值電流單晶硅對晶硅8.分析在純并聯(lián)光伏電池電路如何放置阻斷二極管，防止熱斑效應(yīng)的產(chǎn)生。項(xiàng)目4光伏儲能設(shè)備認(rèn)識及設(shè)計學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)案例提示圖4-1蓄電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的作用2任務(wù)描述就目前市場而言，蓄電池主流產(chǎn)品有四類：鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、氫鎳蓄電池和鋰蓄電池。盡管結(jié)構(gòu)它們形態(tài)各異，其工作原理是將電能以化學(xué)能儲存起來，需要時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能，光伏系統(tǒng)常用的蓄電池是鉛酸蓄電池。通過校園8KW光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池觀察，記入如下數(shù)據(jù)表。內(nèi)容蓄電池型號單體容量數(shù)量輸出電壓蓄電池蓄電池串并聯(lián)結(jié)構(gòu)一、鉛酸蓄電池概述太陽能電池陣列是光伏電站唯一的能量來源，由于太陽能輻射的陰晴變化無常，光伏發(fā)電場的輸出功率和能量隨時在波動，使得負(fù)載無法獲得持續(xù)而穩(wěn)定的電能供應(yīng)，電力負(fù)載與電力生產(chǎn)量之間無法匹配。解決上述問題，除了發(fā)展大面積高能效的光伏電池板外，還需要利用某種能量儲存裝置將光伏陣列發(fā)了的電能暫時儲存起來，并使輸出與負(fù)載平衡。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最普遍使用的能量儲存裝置就是蓄電池組，白天將太陽能電池陣列的直流電轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲存起來，并隨時向負(fù)載供電。同時，蓄電池組還能在因陽光強(qiáng)弱相關(guān)過大或設(shè)備耗電突然發(fā)生變化時，起一定的調(diào)節(jié)作用，使電壓趨于平穩(wěn)，改善了系統(tǒng)的供電質(zhì)量。鉛酸蓄電池歷史悠久，鉛酸蓄電池于1859年由普蘭特(Plante)發(fā)明，至今已有150多年歷史。一百多年來，鉛酸蓄電池的工藝、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)、性能和應(yīng)用都在不斷發(fā)展，鉛酸蓄電池憑借性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定、容量大、運(yùn)行可靠、價格低、放電時電動勢穩(wěn)定的特點(diǎn)在電力、通信、船舶交通、應(yīng)急照明、光伏發(fā)電系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。蓄電池有鉛酸蓄電池(如圖4-2所示)、堿性蓄電池(如4-3所示)、鋰離子蓄電池 (如圖4-4所示)、鎳氫蓄電池(如圖4-5所示)等，它們分別廣泛應(yīng)用于不同的場合或產(chǎn)品中，由于容量、性能及成本的原因，目前在國內(nèi)與光伏發(fā)電系統(tǒng)配套使用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池。6圖4-2鉛酸蓄電池外形圖圖4-4鋰離子蓄電池外形圖圖4-3堿蓄電池外形圖圖4-5鎳氫蓄電池外形圖鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)如圖4-6所示，主要由正極板、負(fù)極板、接線端子、隔板、安全閥、電解溶液、跨橋、電池蓋、接頭密封材料及附件等部分組成。圖4-6鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)4.電解液蓄電池通過充電過程將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使用時通過放電將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。鉛酸蓄電池充放電反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)式為：當(dāng)鉛酸蓄電池接通外電路負(fù)載放電時，正極板上的PbO和負(fù)極板的Pb都變成了26根據(jù)JB2599-85部頒標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，鉛酸蓄電池的名稱由單體蓄電池的格數(shù)、型號、額定容量、電池功能和形狀等組成。通常分為三段表示(如圖4-7所示):第一段為數(shù)字，表示單體電池的串聯(lián)數(shù)。每一個單體蓄電池的標(biāo)稱電壓為2V,當(dāng)單體蓄電池串聯(lián)數(shù)(格數(shù))為1時，第一段可省略，6V、12V蓄電池分別用3和6表示。第二段為蓄電池常用漢語拼音字母的含義如表4-2所示。串聯(lián)數(shù)圖4-7蓄電池標(biāo)號例如：6QA-120表示有6個單體電池串聯(lián)，標(biāo)稱電壓為12V,啟動用蓄電池，裝有干荷電式極板，20小時率額定容量為120Ah。表4-2蓄電池常用漢語拼音字母的含義第一個字母含義第2、3、4個字母含義Q啟動用A干荷電式G固定用F防酸式D電瓶車用閥控式密封N內(nèi)熱機(jī)用W無需維護(hù)T鐵路客車用J膠體M摩托車用D帶液式礦燈酸性用J激活式艦船用Q氣密式B航標(biāo)燈用H濕荷式坦克用B半密閉式S閃光用Y液密式GFM-800表示為1個單體電池，標(biāo)稱電壓為2V,固定式閥控密封型蓄電池，20小時率額定容量為800Ah。6-GFMJ-120表示有6個單體電池串聯(lián)，標(biāo)稱電壓為12V,固定式閥控密封型膠體蓄B④電池，20小時率額定容量為120Ah。4.2蓄電池的選擇及容量設(shè)計1.掌握太陽能用蓄電池類型的選擇；2.掌握蓄電池容量的計算方法。在獨(dú)立光型太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，對蓄電池的要求主要與當(dāng)?shù)氐臍夂蚝褪褂梅绞接嘘P(guān)，因此各有不同。選擇何種蓄電池及蓄電池容量，直接關(guān)系到光伏發(fā)電系統(tǒng)成本及技術(shù)指標(biāo)。查閱相關(guān)資料填寫下表，分析太陽能路燈系統(tǒng)蓄電池容量需求。負(fù)載功率日工作時間日照時數(shù)最大連續(xù)陰雨天數(shù)容量池，這四種電池各有缺點(diǎn)，在選購蓄電池時，要根據(jù)運(yùn)用情況進(jìn)行選擇。一、光伏發(fā)電儲能專用鉛酸電池為適應(yīng)光伏電站對蓄電池的要求，我國進(jìn)行了光伏專用鉛酸蓄電池的研制，并取得了一定進(jìn)展。國內(nèi)尚無光伏發(fā)電儲能專用鉛酸蓄電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測標(biāo)準(zhǔn)，一些廠家雖在開發(fā)、試制專用儲能鉛酸蓄電池方面進(jìn)行了努力，但技術(shù)不夠成熟且品種較少。因此，目前選用完全適合于光伏發(fā)電的儲能鉛酸蓄電池，仍受到一定限制。二、固定型鉛酸蓄電池固定型鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是：容量大、單位容量價格便宜、使用壽命長和輕度硫酸化可恢復(fù)。與啟動用蓄電池相比，固定型蓄電池的性能更貼近光伏系統(tǒng)的要求。目前在功率較大的光伏電站多數(shù)采用固定型(開口式)鉛酸蓄電池。開口型鉛酸蓄電池的主要缺點(diǎn)是：需要維護(hù)，在干燥氣候地區(qū)需要經(jīng)常添加蒸餾水、檢查和調(diào)整電解液的相對密度。此外，開口式蓄電池帶液運(yùn)輸時，電解液有溢出的危險，運(yùn)輸時作好防護(hù)措施。(1)蓄電池單獨(dú)工作的天數(shù)。在特殊氣候條件，蓄電池允許放電達(dá)到蓄電池所剩(3)蓄電池要有足夠的容量來保證不會由于過充電所造成的失水。一般在選擇電池蓄電池組可能維持在部分充電狀態(tài)，這種欠充電狀態(tài)導(dǎo)致電池硫酸化增加，容量降低，壽命縮短。不合理地加大蓄電池容量，加大蓄電池容量，將增加光伏系統(tǒng)的成本。在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對蓄電池的要求主要與當(dāng)?shù)貧夂蚝褪褂梅绞接嘘P(guān)，因此各有不同。例如，標(biāo)稱容量有5h率、24h率、72h率、100h率、240h率以及720h率。每天的放電深度也不相同，南美的秘魯用于“陽光計劃”的蓄電池要求每天40%～50%的中等深度放電，而我國"光明工程"項(xiàng)目有的戶用系統(tǒng)使用的電池只進(jìn)行20%～30%左右的放電深度，日本用于航標(biāo)燈的蓄電池則為小電流長時間放電。蓄電池又可分為淺循環(huán)和深循環(huán)兩種類型。因此選擇太陽能用蓄電池應(yīng)既要經(jīng)濟(jì)又要可靠，不僅要防止在長期陰雨天氣時導(dǎo)致電池的儲存容量不夠，達(dá)不到使用目的；又要防止電池容量選擇過小，不利于正常供電，并影響其循環(huán)使用壽命，從而也限制了光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用壽命；又要避免容量過大，增加成本，造成浪費(fèi)。確定蓄電池容量的公式為：(公式4-1)的修正系數(shù)，(通常取1.05);P一平均負(fù)荷容量，kW;L為蓄電池的維修保養(yǎng)率，(通常取0.8);U為蓄電池的放電深度(通常取0.5);K為包括逆變器等交流回路的損耗率(通常取0.7～0.8)。上式可簡化為：這是根據(jù)平均負(fù)荷容量和最長連續(xù)無日照時的用電時數(shù)算出的蓄電池容量的簡便公式。由于蓄電池容量一般以安時數(shù)表示，故蓄電池容量應(yīng)該為：C'為蓄電池容量，A·h;V為光伏系統(tǒng)的電壓等級(系統(tǒng)電壓),通常為12V、24V、48V、110V或220V。例如，按寧波太陽能電源有限公司提供的晶體電池組件，對浙江南都電源動力股份有限公司的閥控式密封鉛酸蓄電池進(jìn)行選型?；疽鬄椋嚎蔀?00W的負(fù)載連續(xù)5天陰雨天的情況下供電；蓄電池能放電到其額定容量的75%-80%,性能正常，并保證具有5年使用壽命。南都AGM電池放電容量如表4-3所示。電池類型10h放電容量3h放電容量1h放電容量620-673.3403-469.3GFM-1000GFM-1500功率400W太陽能電池方陣用蓄電池選型容量計算如下：逆變器的轉(zhuǎn)換效率為0.75,負(fù)載為400W,故實(shí)際所需功率為400/0.75=533W。如果連續(xù)使用5天，即120h,則放電容量為22.2*120=2664Ah。如果按電池的80%容量C=2664/0.8=3330(Ah)U=22.2*12/3330=8.0%方案1:用2組1500Ah方案2:用4組800Ah電池并聯(lián)使用。800Ah電池10h的放電平均容量為880Ah,如果采用4組并聯(lián)，其容量可以達(dá)到3500Ah,足以達(dá)到3330Ah,容量比較富余。這一方案優(yōu)點(diǎn)是使用4組為800Ah的電池并聯(lián)，容量更充分、富余；其缺點(diǎn)是要并聯(lián)使用4組1.初期充電方法為：儲存時間在6個月內(nèi)，恒壓2.35V/單體，充電8h;儲存時間12個月內(nèi)，恒壓2.35V/單體，充電12h;儲存時間24個月內(nèi)，恒壓2.35V/單體，充電24h;2.均衡充電在特殊情況下，電池組需盡快充足電可采用快速充電方法，即限流值小于等于0.1CA，充電壓為2.3V/單體。()蓄電池組內(nèi)各單體電池的一致性。2.蓄電池室地面的排水坡度符合要求且排水暢通，面清潔，無雜物。穩(wěn)定，觸摸結(jié)合部位和端子有無發(fā)燙現(xiàn)象。7檢查連接條是否位移、松動，排氣閥是否有松動，如出現(xiàn)異常，由現(xiàn)場維護(hù)人員及為確保電池的使用壽命，應(yīng)對電池進(jìn)行正確的保養(yǎng)與維護(hù)。保養(yǎng)分為：月度保養(yǎng)、月度保養(yǎng)主要保持電池房清潔衛(wèi)生；測量和記錄電池房內(nèi)環(huán)境溫度；逐個檢查電池季度保養(yǎng)為重復(fù)各項(xiàng)月度檢查；測量和記錄各在線電池的浮充電壓。若經(jīng)過溫度校進(jìn)行電池年檢乃至三年維護(hù)中的項(xiàng)目檢查。年度保養(yǎng)為重復(fù)季度所有保養(yǎng)、檢查；檢查連接分是否松動；電池組以實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行一次核對性放電實(shí)驗(yàn)，放出額定容量的30%-40%。三年保養(yǎng)為每三年進(jìn)行一次容量實(shí)驗(yàn)，到使用六年后每年做一次。若該電池組實(shí)際放電容量低于額定容量的80%，則認(rèn)為該電池組壽命終止。一、超級電容器概述超級電容器又名化學(xué)電容器或雙電層電容器，如圖4-8所示，是一種電荷的儲存器，但在其儲能的過程中并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且是可逆的。因此，這種超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。它可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應(yīng)活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，實(shí)際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負(fù)極板附近，負(fù)離子在正極板附近，故又稱雙層電容器。圖4-8各種超級電容器外形圖超級電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種無源器件，性能介于電池與普通電容之間，具有電容的大電流快速充放電特性，同時也有電池的儲能特性，并且重復(fù)使用壽命長，放電時利用移動導(dǎo)體間的電子(而不依靠化學(xué)反應(yīng))釋放電流，從而為設(shè)備提供電源。超級電容器比能量高，功率釋放能力強(qiáng)，清潔無污染，壽命長達(dá)百萬次，具有功率密度大、充放電速率快、循環(huán)壽命長、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、航天、太陽能光伏發(fā)電供電系統(tǒng)及照相手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。目前在超級電容器的技術(shù)水平方面，美國、日本、歐洲、韓國等國家和地區(qū)較高；在產(chǎn)業(yè)化方面，美國Maxwell公司、ELNA公司、日本NEC公司、日本電氣公司、松下公術(shù)較為先進(jìn)，占據(jù)了超級電容器市場的絕大部分份額。超級電容器已成為許多國家和地區(qū)研究的熱點(diǎn)。美國超級電容器研討會制定的近期目標(biāo)是：比能量為5Wh/kg,比功率為500W/kg,循環(huán)壽命10萬次，充放電效率為95%;遠(yuǎn)期目標(biāo)是：能量密度為15Wh/kg,功率密度為1500W/kg。在日本制定的“新年初歐盟開始實(shí)施的超級電容器研發(fā)計劃，由SAFT公司領(lǐng)導(dǎo)，其目標(biāo)為：質(zhì)量比能量6Wh/kg,體積比能量8Wh/L,質(zhì)量比功率1500W/kg,體積比功率2000W/L,循環(huán)壽命超過20以下),如電容器兩端電壓超過電解液的氧化還原電極電位時，電解液將分解，為非正常狀態(tài)。由于隨著超級電容器放電,正、負(fù)極板上的電荷被外電路泄放，電解液的界圖4-9超級電容器結(jié)構(gòu)圖4-10超級電容器工作原理超級電容器的主要性能指標(biāo)有：容量、內(nèi)阻、漏電流1.容量：電容器存儲的容量，單位為F。2.內(nèi)阻：分為直流內(nèi)阻和交流內(nèi)阻，單位為mQ。3.漏電流：恒定電壓下一定時間后測得的電流，單位為mA。4.能量密度：是指單位重量或單位體積的電容器所給出的能量，單位為Wh/Kg或1.使用壽命長，充放電大于50萬次，是Li-Ion電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍，如果對超級電容每天充放電20次，連續(xù)使用可達(dá)68年，與鉛酸蓄電池的差別見表4-8。表4-8超級電容器與蓄電池主要性能比較普通電容蓄電池超級電容器平均放電時間S平均充電時間S比能量<0.1比功率2.充電速度快，充電10秒～10分鐘可達(dá)到其額定容量的95%以上。超級電容器在龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統(tǒng)電容器而言有大得驚人的靜電容量，這也是其所謂“超級”的原因。超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內(nèi)阻限制，甚至短路也不是致命的。實(shí)際上決定于電容器單體大小，對于匹配負(fù)載，小單體可放10A,大單體可放1000A。斷路。超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數(shù)t為1～2s,完全給超級電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害8.當(dāng)把電容器焊接在線路板上時，不可將電容器(U(UU)IT工作時間為每天3小時，草坪燈正常工作電壓為1.7V,截止工作電壓為0.8V,求需要工作時間T=10800s;工作電流I=0.015A;序號負(fù)載名稱負(fù)載功率/W負(fù)載數(shù)量合計功率/W每日工作時間/h每日耗電量/Wh1空調(diào)182電視183日常照明434.參考上述資料，分析鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)、鉛酸蓄電池工作原理、鉛酸蓄電池技術(shù)電池類型10h放電容量3h放電容量1h放電容量5GFM-1000GFM-1500項(xiàng)目5光伏控制器認(rèn)識學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)掌握光伏控制器最大功率點(diǎn)跟蹤原理。案例提示圖5-1光伏控制器5.1太陽能控制器認(rèn)識8(3)具有單路、雙路負(fù)載輸出和多種工作模式。其主要工作模式有：普通開／關(guān)工工作模式。雙路負(fù)載控制器控制關(guān)閉的時間長短可分別設(shè)置。()具有多種保護(hù)功能，包括蓄電池和太陽能電池接反、蓄電池開路、蓄電池過充電和過放電、負(fù)載過壓、夜間防反充電、控制器溫度過高等多種保護(hù)。(5)用LED指示燈對工作狀態(tài)、充電狀況、蓄電池電量等進(jìn)行顯示，并通過LED指示燈顏色的變化顯示系統(tǒng)工作狀況和蓄電池的剩余電量等的變化。(6)具有溫度補(bǔ)償功能。其作用是在不同的工作環(huán)境溫度下，能夠?qū)π铍姵卦O(shè)置更2.中功率光伏控制器一般把額定負(fù)載電流大于15A的控制器劃分為中功率控制器。其主要性能特點(diǎn)：(1)采用LCD液晶屏顯示工作狀態(tài)和充放電等各種重要信息：如電池電壓、充電電流和放電電流、工作模式、系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)等。(6)中功率光伏控制器同樣具有普通充放電工作模式（即不受光控和時控的工作模3.大功率光伏控制器(2)可適應(yīng)不同場合的特殊要求，可避免各路充電開關(guān)同時開啟和關(guān)斷時引起的振(4)有1～18路太陽能電泄輸入控制電路，控制電路與主電路完全隔離，具有極高(7)用戶可分別設(shè)置蓄電池過充電保護(hù)和過放電保護(hù)時負(fù)載的通斷狀態(tài)。5.蓄電池過充電保護(hù)電壓(H)VDVR控制器一般都具有溫度補(bǔ)償功能，以適應(yīng)不同的環(huán)境任務(wù)描述:延長蓄電池的使用壽命的主要措施有對它的充放電條件進(jìn)行控制，在光伏系統(tǒng)中用來控制充放條件的設(shè)備就是光伏控制器，光伏控制器通過檢測蓄電池的電壓或荷電狀態(tài)，并根據(jù)檢測結(jié)果發(fā)出繼續(xù)充、放電或終止充、放電的指令。任務(wù)實(shí)施:一、光伏控制器的分類及功能控制器負(fù)載控制器負(fù)載樣的。圖5-3所示的是最基本的光伏控制電路的工作原理框圖。該電路由太陽能電池組件、控制器、蓄電池和負(fù)載組成。開關(guān)1和開關(guān)2分別為充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)。開關(guān)1閉合時，由太陽能電池組件通過控制器給蓄電池充電，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過充電時，開關(guān)1能及時切斷充電回路，使光伏組件停止向蓄電池供電，開關(guān)1還能按預(yù)先設(shè)定的保護(hù)模式自動恢復(fù)對蓄電池的充電。當(dāng)開關(guān)2閉合時，由蓄電池給負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過放電時，開關(guān)2能及時切斷放電回路，蓄電池停止向負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池再次充電并達(dá)到預(yù)先設(shè)定的恢復(fù)充電點(diǎn)時，殲關(guān)2又能自動恢復(fù)供電，開關(guān)1和開關(guān)2可以由圖5-3光伏控制器基本電路圖并聯(lián)型控制器也叫旁路型控制器，它是利用并聯(lián)在太陽能電池兩端的機(jī)械或電子開并聯(lián)控制器的電路原理如圖5-4所示。并聯(lián)型控制器電路中充電回路的開關(guān)器件SI電流時，控制開關(guān)S2也會關(guān)斷，起到輸出過載或短路保護(hù)的作用。蓄電池圖5-4并聯(lián)型控制器電路串聯(lián)型控制器的電路原理如圖5-5所示。它的電路結(jié)構(gòu)與并聯(lián)型控制器的電路結(jié)構(gòu)男蓄電池圖5-5串聯(lián)型控制器的電路串、并聯(lián)控制器的檢測控制電路實(shí)際上就是蓄電池過欠電壓的檢測控制電路，主要是對蓄電池的電壓隨時進(jìn)行取樣檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果向過充電、過放電開關(guān)器件發(fā)出接通或關(guān)斷的控制信號。檢測控制電路原理如圖5-6所示。該電路包括過電壓檢測控制和欠電壓檢測控制兩部分電路，由帶回差控制的運(yùn)算放大器組成。其中IC1等為過電壓檢測控制電路，IC1的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接被測蓄電池，當(dāng)蓄電池電壓大于過充電電壓值時，IC1輸出端G1輸出為低電平，使開關(guān)器件S1接通(并聯(lián)型控制器)或關(guān)斷(串聯(lián)型控制器),起到過電壓保護(hù)的作用。當(dāng)蓄電池電壓下降到小于過充電電壓值時，IC1的反相輸入電位小于同相輸入電位，則其輸出端G1又從低電平變?yōu)楦唠娖?，蓄電池恢?fù)正常充電狀態(tài)。過充電保護(hù)與恢復(fù)的門限基準(zhǔn)電壓由RP1和R1配合調(diào)整確定。IC2等構(gòu)成欠電壓檢測控制電路，其工作原理與過電壓檢測控制電路相 圖5-6控制器檢測控制電路四、脈寬調(diào)制型控制器脈寬調(diào)制型(PWM)控制器電路原理如圖5-7所示。該控制器以脈沖方式開芙光伏組件的輸入，當(dāng)蓄電池逐漸趨向充滿時，隨著其端電壓的逐漸升高，PWM電路輸出脈沖的頻5負(fù)裁蓄電池負(fù)裁蓄電池脈寬調(diào)制型控制器的缺點(diǎn)是控制器的自身工作有4%～8%的功率損耗。F太陽能電池多路控制器的電路原理如圖5-8所示。當(dāng)蓄電池充滿電時控制電路將控制機(jī)械或電圖5-8多路控制器的電路原理圖能控制器的電路原理如圖5-9所示。圖5-9智能型控制器電路最大功率點(diǎn)跟蹤型控制器的原理是將太陽能電池方陣的電壓掌握光伏電池的定電壓跟蹤、功率反饋法、擾動觀測法等這也就在理論上和實(shí)踐上提出了太陽電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT－Maximum最大功率點(diǎn)電壓V時，光伏陣列的輸出功率隨陣列端電壓上升而增加；當(dāng)陣列的工作max電壓大于最大功率點(diǎn)電壓V時，陣列的MPPTmax8圖5-10伏陣列的輸出功率特性P-V曲線光伏陣列的開路電壓和短路電流在很大程度上受日照強(qiáng)度和溫度的影響，系統(tǒng)工作點(diǎn)也會因此飄忽不定，這必然導(dǎo)致系統(tǒng)效率的降低。為此，光伏陣列必須實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，以便陣列在任何當(dāng)前日照下不斷獲得最大功率輸出。本文針對于常用的MPPT實(shí)現(xiàn)方法：定電壓跟蹤法、功率反饋法、擾動觀測法、導(dǎo)納增量法等進(jìn)行了仔細(xì)的分析。一、定電壓跟蹤仔細(xì)觀察圖P-V關(guān)系曲線圖，發(fā)現(xiàn)在一定的溫度下，當(dāng)日照強(qiáng)度較高時，諸曲線的最大功率點(diǎn)幾乎都分布在一條垂直線的兩側(cè)，這說明光伏陣列的最大功率輸出點(diǎn)大致對應(yīng)于某一恒定電壓，這就大大簡化了MPPT的控制設(shè)計，即人們僅需從生產(chǎn)廠商處獲得數(shù)據(jù)V,并使陣列的輸出電壓鉗位于V值即可，實(shí)際上是把MPPT控制簡化為穩(wěn)壓控制，這就構(gòu)成了CVT式的MPPT控制。采用CVT較之不帶CVT的直接耦合工作方式要有利得多，對于一般光伏系統(tǒng)可望獲得多至20%的電能?；诤愣妷悍ǖ母櫰髦圃毂容^簡單，而且控制比較簡單，初期投入也比較少。但這種控制方式忽略了溫度對開路電壓的影響，以常規(guī)的單晶硅光伏電池為例，當(dāng)環(huán)境溫度每升高1℃時，其開路電壓下降約為0.35～0.45%,具體較準(zhǔn)確的值可以用實(shí)驗(yàn)測得，也可以按照光伏電池的數(shù)字模型計算得到。以某一位于新疆的光伏電站為例，在環(huán)境溫度為25℃時光伏陣列的開路電壓為363.6V,當(dāng)環(huán)境溫度為60℃時開路電壓下降至299V(均在日照強(qiáng)度相同情況下),其下降幅度達(dá)到17.5%,這是一個不容忽視的影響。CVT控制的優(yōu)點(diǎn)是：控制簡單，易實(shí)現(xiàn)，可靠性高；系統(tǒng)不會出現(xiàn)振蕩，有很好的穩(wěn)定性；可以方便的通過硬件實(shí)現(xiàn)。乘法器比較器乘法器比較器缺點(diǎn)是：控制精度差，特別是對于早晚和四季溫度變化劇烈的地區(qū)；必須人工干預(yù)才能良好運(yùn)行，更難預(yù)料風(fēng)、沙等影響。CVT一些改進(jìn)的辦法：手工調(diào)節(jié)方式：根據(jù)實(shí)際溫度的情況，手動調(diào)節(jié)設(shè)置不同情況下的Vmax,但這比較麻煩和粗糙。微處理器查詢數(shù)據(jù)表格方式：事先將不同溫度下測得的V值存儲于EPROM中，實(shí)Vmax值。采用CVT以實(shí)現(xiàn)MPPT控制，由于其良好的可靠性和穩(wěn)定性，目前在光伏系統(tǒng)功率反饋法的基本原理是通過采集太陽能電池陣列的直流電壓值和直流電流值，采來控制調(diào)整輸出電壓值?？刂圃砜驁D如圖5-11所示制器圖5-11功率反饋法的控制原理框圖由圖5-10可知，同一輸出功率下，輸出電壓可能不唯一，擾動觀測法是目前實(shí)現(xiàn)MPPT最常用的方法之一。原理是先讓光伏電池按照某一電此法最大的優(yōu)點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)簡單，被測參數(shù)少，能比較普遍的適用于光伏系統(tǒng)的最⑩缺點(diǎn)是：在陣列最大功率點(diǎn)附近振蕩，導(dǎo)致部分功率損失；初始值及跟蹤步長的給圖5-12擾動觀測法可能的誤判示意圖由于在一天中日照是時刻變化的，特別是早晚和已經(jīng)工作在MPP附近，如圖5-12所示，當(dāng)前工作點(diǎn)電壓記為V,陣列輸出功率記為出現(xiàn)控制系統(tǒng)不斷誤判，使工作點(diǎn)電壓在V和V,之間來回移動振蕩，而無法跟蹤到陣5.3典型光伏控制應(yīng)用及選購Ⅱ光伏控制器的配置選型要根據(jù)整個系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)并參考廠家提供的產(chǎn)品樣本手冊來確指太陽能發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池組的工作電壓，這個電壓要根據(jù)直流負(fù)載的工作電壓或交流逆變器2、光伏控制器的額定輸入電流和輸入路數(shù)光伏控制器的額定輸入電流取決于太陽能電池組件或方陣的輸入電流，光伏控制器的額定輸入電流應(yīng)等于或大于太陽能電池的輸入電流。光伏控制器的輸入路數(shù)要多于或等于太陽能電池方陣的設(shè)計輸入路數(shù)。小功率控制器一般只有一路太陽能電池方陣輸入，大功率光伏控制器通常采用多路輸入，每路輸入的最大電流=額定輸入電3、光伏控制器的額定負(fù)載電流光伏控制器的額定負(fù)載電流是光伏控制器輸出到直流負(fù)載或逆變器的直流輸出電流，該數(shù)據(jù)要滿足負(fù)載或逆變器的輸入要求。除上述主要技術(shù)數(shù)據(jù)要滿足設(shè)計要求以外，使用環(huán)境溫度、海拔高度、防護(hù)等級和外形尺寸等參數(shù)以及生產(chǎn)廠家和品牌二、SDCC型太陽能電源控制器使用D圖5-13S