光伏發(fā)電工程技術(shù) 第2版 課件 項(xiàng)目1-3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析、光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、某校園3.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行

光伏發(fā)電工程技術(shù)目錄CONTENTS光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3家用3kW光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行項(xiàng)目4項(xiàng)目5

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

某校園3.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行10MW光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維

光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析項(xiàng)目1任務(wù)1.1太陽能電池的工作原理分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能闡述半導(dǎo)體的特性。2.能闡述N型和P型半導(dǎo)體的形成過程及特性。3.能闡述PN結(jié)的形成過程及特性。4.能闡述太陽能電池的工作原理。5.能說明太陽能電池等效電路組成。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

硅和鍺都是4價(jià)元素。

最外層原子軌道上具有4個(gè)電子，稱為價(jià)電子。

相鄰的原子就被共有的價(jià)電子聯(lián)系在一起，稱為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識2.本征半導(dǎo)體

純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。

在溫度為零開爾文（相當(dāng)于?273.15℃）時(shí)，外圍電子不能自由移動(dòng)。

當(dāng)溫度升高或受光照時(shí)，少數(shù)價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，在共價(jià)鍵中將留下一個(gè)空位，稱為空穴。

本征半導(dǎo)體中電子和空穴總是成對地出現(xiàn)，稱為電子-空穴對。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識3.P型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體（鍺或硅）中摻入3價(jià)元素硼，使得半導(dǎo)體中的空穴載流子增多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，這種半導(dǎo)體主要是依靠空穴來導(dǎo)電，故稱為空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。

在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識4.N型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體(鍺或硅)中摻入5價(jià)元素磷，使得半導(dǎo)體中的電子載流子增多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)。這種半導(dǎo)體主要靠電子導(dǎo)電，故稱為電子型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。

在N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識5.PN結(jié)

當(dāng)將P、N型兩半導(dǎo)體材料連接在一起時(shí)，兩側(cè)的電子和空穴的濃度相差很大，產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

復(fù)合的結(jié)果在交界處兩側(cè)出現(xiàn)了不能移動(dòng)的正負(fù)兩種雜質(zhì)離子組成的空間電荷區(qū)，這個(gè)空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識5.PN結(jié)

在交界處形成了一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場（又稱為勢壘電場）。內(nèi)電場的產(chǎn)生對P區(qū)和N區(qū)中的多數(shù)載流子的相互擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，稱為漂移運(yùn)動(dòng)。

漂移運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)重新變窄，削弱了內(nèi)電場強(qiáng)度。多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，使PN結(jié)的寬度一定。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.2太陽能電池的工作原理（光生伏特效應(yīng)）光生伏特效應(yīng)工作原理:

光生伏特效應(yīng)簡稱為光伏效應(yīng)，指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。

其工作原理如下：光生電子-空穴對在耗盡區(qū)產(chǎn)生后，立即被內(nèi)建電場分離，光生電子被推向N區(qū)，光生空穴被推向P區(qū)。在P區(qū)有過剩的空穴，在N區(qū)有過剩的電子，便在PN結(jié)兩側(cè)形成了正負(fù)電荷的積累，即光生伏特效應(yīng)。

外接負(fù)載后，光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至N區(qū)，太陽能便變成了電能。

光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.3太陽能電池等效電路圖

太陽能電池等效電路a)理想形式b)實(shí)際形式流過負(fù)載工作電流為:IL＝Iph?Id=Iph?IO(eqU/(AkT)?1)

式中

IO—反向飽和電流；

U—等效二極管端電壓；

q—電子電量，1.6×10?19C；

T—絕對溫度；

k—波爾茲曼常數(shù)，1.38×10?23J/K

A—二極管曲線因子，取值在1～2。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.4太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)1.光伏發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)（1）太陽能取之不盡，用之不竭。（2）應(yīng)用范圍廣。（3）太陽能處處可得到，不必遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，避免長距離輸電線路的損失。（4）不用燃料，運(yùn)行成本很低。（5）無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分，操作、維護(hù)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。（6）太陽能發(fā)電過程中不易產(chǎn)生污染廢棄物，是理想的清潔能源。（7）太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活，可以根據(jù)負(fù)荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣，避免浪費(fèi)。（8）太陽能電池生產(chǎn)資料豐富。（9）能量回收期短，能量增值效應(yīng)明顯。

光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.4太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)2.光伏發(fā)電的主要缺點(diǎn)（1）能量密度低。（2）占地面積大。（3）地面應(yīng)用時(shí)有間歇性，在晚上或陰雨天不能或減少發(fā)電。

光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.5我國太陽能資源

太陽是以光輻射的方式將能量輸送到地球表面的，按接受太陽能輻射量的大小，我國大致上可分為5類地區(qū)。1類地區(qū)2類地區(qū)3類地區(qū)4類地區(qū)5類地區(qū)任務(wù)1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及案例分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能闡述光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及具體應(yīng)用。2.能說明離網(wǎng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)各組成部分及作用。3.能分析離網(wǎng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作過程。4.能識別離網(wǎng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的主要設(shè)備（部件）。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類1.按光伏發(fā)電系統(tǒng)按接入公共電網(wǎng)方式分類離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類2.按是否有儲(chǔ)能裝置分類離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)(帶儲(chǔ)能裝置系統(tǒng))光伏水泵系統(tǒng)(不帶儲(chǔ)能裝置系統(tǒng))光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類3.按負(fù)荷形式不同分類

按可分為直流系統(tǒng)、交流系統(tǒng)和交直流混合系統(tǒng)。

無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)交流光伏發(fā)電系統(tǒng)交直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類4.按系統(tǒng)裝機(jī)容量的大小分類

中型光伏電站裝機(jī)容量≤1MWp

1MWp≤裝機(jī)容量≤30MWp；裝機(jī)容量>30MWp。小型光伏電站

大型光伏電站光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類5.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)按向主電網(wǎng)饋電的方式分類有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類6.按并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)是否集中分類集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（1）集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類6.按并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)是否集中分類分布式式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（2）分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類7.按是否與建筑結(jié)合分類地面光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏建筑一體化系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成離網(wǎng)（獨(dú)立）光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析2.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作過程離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)原理框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析3.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用案例太陽能路燈系統(tǒng)

太陽能路燈工作原理。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成光伏發(fā)電站的組成示意圖光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（1）光伏陣列水泥柱基礎(chǔ)固定式的實(shí)景圖單軸跟蹤系統(tǒng)雙軸跟蹤系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（2）直流防雷匯流箱光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（3）直流配電柜光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（4）并網(wǎng)逆變器光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（5）交流配電柜光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（6）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析2.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作過程光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析3.500kW并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)案例分析500kW并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)框圖謝

謝光伏發(fā)電工程技術(shù)目錄CONTENTS光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3家用3kW光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行項(xiàng)目4項(xiàng)目5

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

某校園3.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行10MW光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)項(xiàng)目2任務(wù)2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能畫出光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)用設(shè)計(jì)流程圖。2）能闡述光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

太陽能發(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)，軟件設(shè)計(jì)先于硬件設(shè)計(jì)。

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則科學(xué)原則安全原則高效原則智能化可擴(kuò)展性可靠原則成本原則光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.3設(shè)計(jì)考慮的相關(guān)因素1．負(fù)載的特性和用電特點(diǎn)負(fù)載特性從以下幾方面考慮：①負(fù)載是直流負(fù)載還是交流負(fù)載；②負(fù)載是沖擊性負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)、電冰箱等）還是非沖擊性負(fù)載（如電熱水器、直流燈等）；③從負(fù)載使用時(shí)間的角度考慮。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.3設(shè)計(jì)考慮的相關(guān)因素2．光伏陣列的方位角和傾角

方位解指陣列的垂直面與正南方向的夾角。傾角是光伏陣列平面與水平地面的夾角。方位角和高度角

傾角光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.3設(shè)計(jì)考慮的相關(guān)因素3．陰影對發(fā)電量的影響

有陰影時(shí)的發(fā)電量比無陰影的要減少約10%～20%。光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，就要特別考慮地勢差異，考慮到組件前后陣列的間距可能帶來的陰影等。在系統(tǒng)安裝時(shí)要特別注意設(shè)備選型，光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.3設(shè)計(jì)考慮的相關(guān)因素4．最長連續(xù)陰雨天數(shù)

最長連續(xù)陰雨天數(shù)是指需要蓄電池向負(fù)載維持供電的天數(shù)，也稱為系統(tǒng)自給天數(shù)。

確定最長連續(xù)陰雨天數(shù)的主要依據(jù)是光伏發(fā)電系統(tǒng)所在的地區(qū)的光照數(shù)據(jù)、系統(tǒng)總負(fù)載和負(fù)載類型以及用戶對供電可靠性的要求等。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.4太陽輻射的計(jì)量及峰值日照時(shí)數(shù)1．太陽輻射的計(jì)量

太陽以輻射形式發(fā)射的能量稱為太陽輻射功率或輻射通量，單位為瓦（W）；太陽投射到單位面積上的輻射功率（輻射通量）稱為輻射度或輻照度，單位為瓦/平方米（W/m2）。

其換算關(guān)系為：1kW·h/m2=85.98cal/cm2=3.6MJ/m2=100mW·h/cm2光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.4太陽輻射的計(jì)量及峰值日照時(shí)數(shù)2．峰值日照時(shí)數(shù)

（1）概念

1）日照時(shí)間是指太陽光在一天當(dāng)中從日出到日落實(shí)際的照射時(shí)間。2）日照時(shí)數(shù)是指某個(gè)地點(diǎn)，一天當(dāng)中太陽光達(dá)到一定的輻照度（一般以氣象臺(tái)測定的120W/m2為標(biāo)準(zhǔn)）時(shí)直到小于此幅度所經(jīng)過的時(shí)間。3）平均日照時(shí)數(shù)是指某地的一年或若干年的日照總時(shí)數(shù)的平均值。4）峰值日照時(shí)數(shù)是將當(dāng)?shù)氐奶柲茌椛淞空鬯愠蓸?biāo)準(zhǔn)測試條件下（1000W/m2）的時(shí)數(shù)。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.1.4太陽輻射的計(jì)量及峰值日照時(shí)數(shù)2．峰值日照時(shí)數(shù)

（2）換算

如果斜面輻射量的單位是MJ/m2，就有：

峰值日照時(shí)數(shù)=A/(3.6×365)式中，A為傾斜面的上年輻照總量，單位為MJ/m2；3.6為單位換算系數(shù)，1kW·h=1

000（J/s）×3

600s=3.6×106J=3.6MJ。例如：某地的方陣面上的年輻照為6

207MJ/m2，則年峰值日照時(shí)數(shù)為6207÷3.6÷365=4.72h任務(wù)2.2認(rèn)識太陽能電池片和光伏組件【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能識別太陽能電池片、光伏組件的基本結(jié)構(gòu)。2）能闡述光伏組件的制作工序過程。3）能對太陽能電池片、光伏組件進(jìn)行測試。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試1．太陽能電池片的外部結(jié)構(gòu)

常用的硅太陽能電池片有單晶硅型和多晶硅型兩種。

a)

b)太陽能電池片外形圖a)單晶硅太陽能電池

b)多晶硅太陽能電池光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試1．太陽能電池片的外部結(jié)構(gòu)

電池片的結(jié)構(gòu)圖a)正面

b)背面

a)

b)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試2.電池片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)晶硅電池技術(shù)是以硅片為襯底，根據(jù)硅片的差異區(qū)分為P型電池和N型電池。P型電池

N型電池光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試2.電池片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)P型電池和P型硅電池比較：光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試3.太陽能電池片的尺寸

目前主流PERC電池片的尺寸、效率和功率參考表注：電池片生產(chǎn)廠家不同、檔位各有不同，以上信息僅做參考。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試4．太陽能電池的分類（1）按所用材料分類太陽能電池按所用材料分類光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試4．太陽能電池的分類（1）按所用材料分類非晶薄膜電池

a)b)c)

化合物電池的實(shí)物圖a)銅薄膜電池b)碲化鎘薄膜電池

c)砷化鎵（GaAs）太陽能電池光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試4．太陽能電池的分類（2）按構(gòu)造分類

太陽能電池按結(jié)構(gòu)分類光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試4．太陽能電池的分類（3）按襯底材料進(jìn)行分類

硅太陽能電池按襯底材料分類光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試5.主流及新型太陽能電池簡介

（1）BSF電池

BSF電池(AluminiumBackSurfaceField)也叫鋁背場電池。BSF電池制作工藝光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試5.主流及新型太陽能電池簡介（2）PERC電池

PERC電池（PassivatedEmitterRearCell），也叫鈍化發(fā)射極和背面電池。常規(guī)電池與PERC電池對比光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試5.主流及新型太陽能電池簡介（3）TOPCon電池

TOPCon（TunnelOxidePassivatedContact）電池也叫隧穿氧化層鈍化接觸電池，核心技術(shù)是背面鈍化接觸。N-TOPCon電池結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試5.主流及新型太陽能電池簡介（4）HJT電池

HJT電池—異質(zhì)結(jié)電池（HeterojunctionTechnologyCell）的基本原理是在N型硅片基底上采用非晶硅沉積的方式形成異質(zhì)結(jié)并作為鈍化層。N-HJT電池結(jié)構(gòu)及工藝流程光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試5.主流及新型太陽能電池簡介（5）IBC電池

IBC（InterdigitatedBackContact）-交叉指式背接觸電池技術(shù)。N-IBC電池結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試6．太陽能電池片的主要技術(shù)參數(shù)太陽能電池片分選儀的實(shí)物圖及IV、PV曲線光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試6．太陽能電池片的主要技術(shù)參數(shù)（1）開路電壓（Uoc）在標(biāo)準(zhǔn)測試條件（STC）下，電池片沒有接負(fù)載（即開路）時(shí)的端電壓，約為0.6V。（2）短路電流（Isc）在標(biāo)準(zhǔn)測試條件（STC）下，電池片短路時(shí)的輸出電流。（3）最大功率（Pm）在標(biāo)準(zhǔn)測試條件（STC）下，電池片所能輸出的最大功率。（5）峰值電壓（Um）峰值電壓也叫最大工作電壓或最佳工作電壓。（6）峰值電流（Im）峰值電流也叫最大工作電流或最佳工作電流。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試6．太陽能電池片的主要技術(shù)參數(shù)（7）填充因子（FF）（8）效率（EFF）太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。（9）等效串聯(lián)電阻太陽能電池片內(nèi)部的等效串聯(lián)電阻會(huì)影響其正向伏安特性和短路電流。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.1太陽能電池片的識別與測試7.太陽能電池片的光照度特性和溫度特性太陽能電池片的光照度特性曲線太陽能電池片的溫度特性曲線光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試1．光伏組件的結(jié)構(gòu)光伏組件的結(jié)構(gòu)圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試2．光伏組件的分類光伏組件有以下幾種不同的分類。（1）按照基體材料分類（2）按照結(jié)構(gòu)分類（3）按照用途分類（4）按使用狀態(tài)分類（5）按封裝材料分類光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序

光伏組件的封裝結(jié)構(gòu)圖伏組件的制作工序圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序（1）電池片的分選（2）單片焊接電池片的單片焊接光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序（3）串聯(lián)焊接電池片的串聯(lián)焊接光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序（4）組件疊層組件疊層光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序（5）EL檢測EL檢測光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序（5）組件層壓層壓機(jī)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序（7）修邊（8）裝框裝框機(jī)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試3．傳統(tǒng)光伏組件的制作工序（9）安裝接線盒（10）成品測試光伏組件測試儀接線盒光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試4．光伏組件全自動(dòng)生產(chǎn)線

隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，人工成本的增加，目前主流生產(chǎn)光伏組件的企業(yè)均采用光伏組件全自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)某公司生產(chǎn)的太陽能光伏組件的自動(dòng)化流水線結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試5．光伏組件的性能光伏組件典型I-V曲線最大功率點(diǎn)Pm（Ump×Imp）、開路電壓（Uoc）和短路電流（Isc）。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試5．光伏組件的性能（1）最大功率Pm（2）開路電壓Uoc（3）短路電流Isc（4）最大工作電壓Ump（5）最大工作電流Imp（6）轉(zhuǎn)換效率光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試6.新型光伏組件（1）雙面光伏組件雙面光伏組件的原理光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試6.新型光伏組件雙面雙玻光伏組件結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試6.新型光伏組件（2）MWT組件

MWT技術(shù)(metalWrapThrough金屬穿孔纏繞)，是一種將電池的正負(fù)電極均制備在電池的背面(正負(fù)電極背面化)。MWT背接觸結(jié)構(gòu)和組件實(shí)物

MWT電池結(jié)構(gòu)和實(shí)物光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試7．光伏陣列光伏陣列光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試7．光伏陣列太陽能光伏陣列示意圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.2.2光伏組件的識別與測試8．太陽能電池（組件）的熱斑效應(yīng)

遮擋物在太陽電池組件上就形成了陰影，局部被遮擋的太陽能電池（或組件）由未被遮擋的那部分太陽能電池（或組件）來提供負(fù)載所需的功率，使該部分太陽電池如同一個(gè)工作于反向偏置下的二極管，其電阻和壓降較大，從而消耗功率而導(dǎo)致發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。旁路二極管接法示意圖a)接一個(gè)旁路二極管b)接兩個(gè)旁路二極管c)接3個(gè)旁路二極管任務(wù)2.3蓄電池的結(jié)構(gòu)、充放電控制與測試【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能闡述蓄電池的結(jié)構(gòu)組成。2）能闡述蓄電池的充、放電電路的工作過程。3）能分析普通蓄電池充放電控制電路、基于UC3906的鉛酸蓄電池充電器電路工作過程。4）能根據(jù)蓄電池的型號說明其內(nèi)涵。5）能對蓄電池充電和放電情況進(jìn)行測試。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.1鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理分析1．鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)

鉛酸密封蓄電池的結(jié)構(gòu)圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.1鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理分析1．鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)（1）正、負(fù)極板正、負(fù)極板是由板柵和活性物質(zhì)組成的。（2）隔板（膜）普通鉛酸蓄電池采用隔板，而VRLA蓄電池采用隔膜。（3）蓄電池的殼體（電池槽、蓋）蓄電池的殼體（電池槽、蓋）是由PP塑料、橡膠等材料制成的，是盛放正、負(fù)極板和電解液等的容器。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.1鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理分析1．鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)（4）電解液一是使極板上的活性物質(zhì)發(fā)生溶解和電離，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)；二是起導(dǎo)電作用。（5）安全閥作用有兩個(gè)：一是安全使用；二是密封作用。（6）正負(fù)接線端正接線柱標(biāo)“＋”號或涂紅色，負(fù)接線柱標(biāo)“－”號或涂藍(lán)色、綠色。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.1鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理分析2．鉛酸蓄電池的原理分析目前公認(rèn)的是哥來德斯東和特利浦兩人提出的“雙硫酸化理論”。鉛酸蓄電池充放電反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)式為：光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.1鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理分析3.膠體電池鉛酸蓄電池包括膠體和液體兩大類。膠體鉛酸蓄電池是用膠體電解液代換了硫酸電解液。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.2鉛酸蓄電池的充電控制1．充電過程中的階段劃分充電過程一般分為主充、均充和浮充。1）主充一般是快速充電。以慢充作為主充模式，一般采用的是低電流的恒流充電模式。2）為了消除鉛酸蓄電池組深度放電或長期浮充后平衡現(xiàn)象而進(jìn)行的充電叫作均衡充電，簡稱為均充。3）為保護(hù)蓄電池不過充，在蓄電池快速充電至80%～90%容量后，一般轉(zhuǎn)為浮充（恒壓充電）模式，以適應(yīng)后期蓄電池可接受充電電流的減小。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.2鉛酸蓄電池的充電控制2．主充、均充、浮充各階段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換1）時(shí)間控制，即預(yù)先設(shè)定各階段充電時(shí)間，由時(shí)間繼電器或CPU控制轉(zhuǎn)換時(shí)刻。2）設(shè)定轉(zhuǎn)換點(diǎn)的充電電流或蓄電池端電壓值，當(dāng)實(shí)際電流或電壓值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3）采用積分電路在線監(jiān)測蓄電池的容量，當(dāng)容量達(dá)到一定值時(shí)，則發(fā)出信號改變充電電流的大小。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.2鉛酸蓄電池的充電控制3．充電程度的判斷1）觀察蓄電池去極化后的端電壓變化。2）檢測蓄電池的實(shí)際容量值，并與其額定容量值進(jìn)行比較，即可判斷其充電程度。3）檢測蓄電池端電壓判斷。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.2鉛酸蓄電池的充電控制4．停充控制1）定時(shí)控制。定時(shí)器可由時(shí)間繼電器或者由單片機(jī)充當(dāng)。2）電池溫度控制。對VRLA電池而言，正常充電時(shí)，蓄電池的溫度變化并不明顯，但是，當(dāng)電池過充時(shí)，其內(nèi)部氣體壓力將迅速增大，負(fù)極板上氧化反應(yīng)使內(nèi)部發(fā)熱，溫度迅速上升（每分鐘可升高幾個(gè)攝氏度）。3）電池端電壓負(fù)增量控制。在電池充足電后，其端電壓將呈現(xiàn)下降趨勢，據(jù)此可將電池電壓出現(xiàn)負(fù)增長的時(shí)刻作為停充時(shí)刻。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.3鉛酸蓄電池充放電控制電路分析1．普通蓄電池充放電控制電路普通蓄電池充放電控制電路如圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.3鉛酸蓄電池充放電控制電路分析2．基于UC3906的鉛酸蓄電池充電器電路UC3906是密封鉛酸蓄電池充電專用芯片，它具有密封鉛酸蓄電池最佳充電所需的全部控制和檢測功能。UC3906內(nèi)部框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.3鉛酸蓄電池充放電控制電路分析2．基于UC3906的鉛酸蓄電池充電器電路12V密封鉛酸電池雙電平浮充充電器電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.4蓄電池的主要技術(shù)參數(shù)（1）蓄電池的容量（A·h）蓄電池的容量是指電池儲(chǔ)存電量的多少。1）理論容量。2）實(shí)際容量。3）額定容量。蓄電池的電量分為理論容量、實(shí)際容量、額定容量:光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.4蓄電池的主要技術(shù)參數(shù)（2）蓄電池的電壓1）開路電壓。電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。2）工作電壓。工作電壓指電池接通負(fù)載后在放電過程中顯示的電壓，又稱為端電壓。3）浮充電壓。鉛蓄電池的浮充電壓是指電源對電池進(jìn)行浮充時(shí)設(shè)定的電壓值。4）放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25℃環(huán)境溫度下放電至能再反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終止電壓。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.3.4蓄電池的主要技術(shù)參數(shù)（3）放電時(shí)率和放電倍率1）放電時(shí)率。放電時(shí)間率以放電時(shí)間的長短來表示蓄電池放電的速率，即蓄電池在規(guī)定的放電時(shí)間內(nèi)，以規(guī)定的電流放出的容量。放電時(shí)間率可用下式確定，即光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.4太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)（3）放電時(shí)率和放電倍率2）放電倍率。放電倍率是放電電流為蓄電池額定容量的一個(gè)倍數(shù)，即式中，X為放電倍率；I為放電電流；C為蓄電池的額定容量。小時(shí)率/h0.51451020倍率/A2C1C0.25C0.2C0.1C0.05C小時(shí)率和倍率之間的關(guān)系表光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.4太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)（4）內(nèi)阻電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。在蓄電池使用過程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為放電深度（DOD）。（5）放電深度與荷電狀態(tài)蓄電池的荷電狀態(tài)（SOC），其表達(dá)式式中，Cr、Ct分別為某時(shí)刻蓄電池的剩余電量和總電量。任務(wù)2.4光伏控制器的功能、分類、電路結(jié)構(gòu)與測試【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能闡述光伏控制器的功能。2）能闡述最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）的控制原理和控制方法。3）能闡述光伏控制器的工作過程。4）能讀懂實(shí)用光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù)。5）能對實(shí)驗(yàn)用光伏控制器進(jìn)行測試。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.1光伏控制器的功能、分類1．光伏控制器的功能

將光伏組件（陣列）產(chǎn)生的直流電能提供給蓄電池充電，同時(shí)防止蓄電池的過充電或過放電。還具有防止反充功能、過載和短路等保護(hù)功能。

按照輸出功率的大小不同，可分為大中小功率光伏控制器。

按照電路方式的不同，可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型、多路控制型、脈寬調(diào)制型、智能型和最大功率跟蹤型。

按放電過程控制方式的不同，可分為常規(guī)放電控制型和剩余電量放電全過程控制型。

還有采用微處理電路的智能控制器。2．光伏控制器的分類光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程光伏控制電路的工作原理框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程1.串聯(lián)型控制器

當(dāng)蓄電池充滿電時(shí)，開關(guān)器件斷開充電回路，停止為蓄電池充電；當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時(shí)，充電電路再次被接通，繼續(xù)為蓄電池充電。串聯(lián)型控制器的原理框圖優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)：電路的電壓損失較大，使充電效率有所降低。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程檢測控制電路包括過電壓檢測控制和欠電壓檢測控制兩部分。檢測控制電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程2.并聯(lián)型控制器

當(dāng)蓄電池充滿電時(shí)，把在光伏組件（或陣列）的輸出分流到旁路電阻器或功率模塊上去，以熱的形式消耗掉；當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時(shí)，再斷開旁路恢復(fù)充電。并聯(lián)型控制器的原理框圖優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡單，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：有限的負(fù)載操作和有通風(fēng)要求。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程3.多路控制器

多路控制器將光伏組件（或陣列）分成多個(gè)支路接入控制器中。它可以依據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)，自動(dòng)設(shè)定不同的充電電流。

多路控制器的原理框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程4.脈寬調(diào)制型控制器

脈寬調(diào)制型（PWM）控制器它以脈沖方式控制開、關(guān)光伏組件的輸入。

脈寬調(diào)制型（PWM）控制器的原理框圖優(yōu)點(diǎn)：1.既保護(hù)蓄電池，又能充分利用能量。

2.實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤功能。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程5.智能控制器

智能控制器采用帶MCU或CPU對光伏電源系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)采集，并按照一定的控制規(guī)律由軟件程序?qū)温坊蚨嗦饭夥嚵羞M(jìn)行切離/接通控制。

智能控制器的原理框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.2光伏控制器電路結(jié)構(gòu)及工作過程3.多路控制器

多路控制器將光伏組件（或陣列）分成多個(gè)支路接入控制器中。它可以依據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)，自動(dòng)設(shè)定不同的充電電流。

多路控制器的原理框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.3光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制技術(shù)

光伏陣列輸出特性具有非線性特征，并且其輸出受光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況影響。

如果把光伏陣列與蓄電池直接連接起來，一方面蓄電池的內(nèi)阻不會(huì)隨著太陽能電池輸出的最大功率點(diǎn)的變化而變化，從而使無法對太陽能電池的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成資源的浪費(fèi)；另一方面蓄電池的充電電壓隨外界環(huán)境的變化而變化，不穩(wěn)定的電壓對蓄電池進(jìn)行充電，會(huì)影響蓄電池的壽命。

把實(shí)時(shí)調(diào)整太陽能電池的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近的過程，稱為最大功率點(diǎn)跟蹤（MaximumPowerPointtracking，MPPT）。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.3光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制技術(shù)

（MPPT）控制是實(shí)時(shí)檢測光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測當(dāng)前工況下陣列可能的最大功率輸出，通過改變當(dāng)前的阻抗情況來滿足最大功率輸出的要求。1.MPPT技術(shù)原理MPPT控制技術(shù)方法的原理示意圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.3光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制技術(shù)

光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制技術(shù)常用的有恒電壓跟蹤方法、干擾觀察法、電導(dǎo)增量法和模糊邏輯控制等。2.MPPT控制技術(shù)方法（1）恒電壓跟蹤（CVT）法干擾觀察法的原理示意圖恒電壓跟蹤法的工作原理示意圖

（2）干擾觀察法光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.3光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制技術(shù)（3）電導(dǎo)增量法2.MPPT控制技術(shù)方法

電導(dǎo)增量法也是MPPT控制常用的算法之一。通過光伏陣列P-U曲線可知最大值Pmax處的斜率為零，所以可以比較光伏陣列的瞬時(shí)電導(dǎo)和電導(dǎo)的變化量來實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。

（4）模糊邏輯控制

模糊邏輯控制（FuzzyLogicControl）基于模糊推理系統(tǒng)，其本質(zhì)是以設(shè)備操作者的經(jīng)驗(yàn)和直覺為基礎(chǔ)，而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)則通常建立在被控對象的數(shù)學(xué)模型之上。

光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.3光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制技術(shù)3.最大功率點(diǎn)跟蹤太陽能型控制器光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.4光伏控制器電路案例一個(gè)實(shí)際光伏控制器的結(jié)構(gòu)框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.4光伏控制器電路案例1.光伏組件（陣列）電壓采集模塊

光伏組件（陣列）電壓采集模塊電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.4光伏控制器電路案例

通過電流輸出型霍爾電流傳感器SMNA100L來直接采集電流，然后進(jìn)行分壓、分流、濾波和跟隨等一系列調(diào)理，最后將采樣的電流數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)MSP430中，進(jìn)行電流大小判斷2.電流采集模塊3.蓄電池溫度采集模塊蓄電池溫度采集模塊電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.4光伏控制器電路案例

光強(qiáng)采集模塊的基本原理是，太陽光光強(qiáng)與太陽能電池的電流成正比，通過檢測太陽能電池的電流即可采集到太陽能陣列的光強(qiáng)。4.光強(qiáng)采集模塊5.充放電控制模塊a.光強(qiáng)采集模塊電路b.充放電控制模塊電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.5光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù)（1）系統(tǒng)電壓（2）最大充電電流（3）太陽能電池方陣輸入路數(shù)（4）電路自身損耗（5）蓄電池過充電保護(hù)電壓（HVD）（6）蓄電池充電保護(hù)的關(guān)斷恢復(fù)電壓（HVR）（7）蓄電池的過放電保護(hù)電壓（LVD）（8）蓄電池過放電保護(hù)的關(guān)斷恢復(fù)電壓（LVR）（9）蓄電池充電浮充電壓

光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.4光伏控制器電路案例（10）溫度補(bǔ)償（11）工作環(huán)境溫度（12）其他保護(hù)功能1）控制器輸入、輸出短路保護(hù)功能。2）防反充保護(hù)功能。3）極性反接保護(hù)功能。4）防雷擊保護(hù)功能。5）耐沖擊電壓和沖擊電流保護(hù)。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.4.4光伏控制器電路案例為某光伏控制器主要技術(shù)參數(shù):電氣參數(shù)低壓斷開電壓21.6V電氣參數(shù)描述具體參數(shù)低壓恢復(fù)電壓25.2V光伏輸入電壓≤50V其他額定充電電流20A人機(jī)接口數(shù)碼管顯示屏，按鍵1個(gè)系統(tǒng)電壓24V散熱方式鋁型材散熱器蓄電池過壓保護(hù)電壓29.6V接線方式PCB接線端子，≤16mm2工作溫度-20℃~+50℃額定放電電流20A儲(chǔ)存溫度-30℃+60℃自損耗≤14mA工作溫度10%~90%充電回路壓降0.26V尺寸196×111×54mm放電回路壓降0.15V重量407g充電控制模式多階段充電控制USB接口5V1A浮充充電電壓27.6V防護(hù)等級IP30提升充電電壓28.8V負(fù)載控制模式普通、光控提升充電時(shí)間2hs蓄電池類型膠體、密封、開口鉛酸蓄電池任務(wù)2.5光伏逆變器的功能、分類、電路結(jié)構(gòu)與測試【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能闡述光伏逆變器的功能。2）能闡述孤島效應(yīng)的概念、危害及采取的措施。3）能闡述光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)的主要組成及各部分作用。4）能闡述各種光伏逆變器電路的工作過程。5）能讀懂實(shí)用離網(wǎng)和并網(wǎng)光伏逆變器的主要技術(shù)參數(shù)。6）能對實(shí)驗(yàn)用離網(wǎng)光伏逆變器進(jìn)行測試。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.1光伏逆變器的功能、分類

光伏逆變器除了具有將直流轉(zhuǎn)化交流功能外，還具有自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)、防孤島效應(yīng)、最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制等功能。1．光伏逆變器的功能（1）自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能（2）防孤島效應(yīng)功能

當(dāng)電網(wǎng)失壓時(shí)，防孤島效應(yīng)保護(hù)應(yīng)在2s內(nèi)動(dòng)作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。逆變器可采用兩種“孤島效應(yīng)”檢測方法，包括被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種。（3）電壓自動(dòng)調(diào)整功能（4）最大功率點(diǎn)跟蹤控制功能光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.1光伏逆變器的功能、分類

按逆變器輸出的相數(shù)，分為單相逆變器和三相逆變器。

按逆變器的線路原理，分為自激振蕩型逆變器、階梯波疊加逆變器、脈寬調(diào)制型逆變器和諧振型逆變器。

根據(jù)逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的用途，分為獨(dú)立型光伏逆變器和并網(wǎng)用逆變器。

按照逆變器輸出能量的去向不同，分為有源逆變器和無源逆變器。

按照逆變器輸出電壓的波形，分為方波逆變器、階梯波逆變器和正弦波逆變器。2．光伏逆變器的分類光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.1光伏逆變器的功能、分類3．逆變器的基本電路結(jié)構(gòu)逆變器的基本電路結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.2光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)及工作過程1.基本電路的工作原理a)電路

b)波形

逆變器基本原理光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.2光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)及工作過程2.單相推挽逆變器電路原理

單相推挽逆變器電路3.半橋式逆變器電路原理

半橋式逆變器電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.2光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)及工作過程4.全橋式逆變器電路原理

全橋式逆變器電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.2光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)及工作過程5.三相逆變電路原理

電壓型三相橋式逆變電路光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.2光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)及工作過程6.正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）

控制原理光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.2光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)及工作過程光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.2光伏逆變器電路結(jié)構(gòu)及工作過程6.正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）雙極性SPWM單極性SPWM光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.3光伏逆變器電路案例1離網(wǎng)光伏逆變器電路一款家用逆變器電源的電路圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.3光伏逆變器電路案例2．組串式并網(wǎng)逆變器電路組串式逆變器及電路框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.4光伏逆變器的主要技術(shù)參數(shù)（1）逆變器效率（2）額定輸出容量（功率）（3）額定輸出電壓（4）輸出電壓的波形失真度（5）額定輸出頻率（6）負(fù)載功率因數(shù)（7）系統(tǒng)輸入電壓1．離網(wǎng)逆變器的主要技術(shù)參數(shù)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.4光伏逆變器的主要技術(shù)參數(shù)（8）抗浪涌能力（9）保護(hù)措施

1）輸入欠電壓保護(hù)。

2）輸入過電壓保護(hù)。

3）過電流保護(hù)。

4）輸出短路保護(hù)。

5）輸入反接保護(hù)。

6）防雷保護(hù)。（10）通訊功能

1．離網(wǎng)逆變器的主要技術(shù)參數(shù)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.4光伏逆變器的主要技術(shù)參數(shù)1）最大輸入功率2）最大輸入電壓3）額定輸入電壓4）MPPT電壓范圍5）滿載mppt工作范圍6）啟動(dòng)電壓7）MPPT路數(shù)及每路MPPT輸入組件串?dāng)?shù)8）最大直流電流9）最大短路電流

2.并網(wǎng)逆變器主要技術(shù)參數(shù)（1）直流側(cè)參數(shù)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.5.4光伏逆變器的主要技術(shù)參數(shù)

1）額定輸出功率

2）最大輸出功率

3）額定輸出容量（視在功率）

4）功率因數(shù)

5）效率

2.并網(wǎng)逆變器主要技術(shù)參數(shù)（2）交流側(cè)技術(shù)參數(shù)任務(wù)2.6防雷及光伏陣列支架的設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能闡述防雷設(shè)備的防雷原理。2）能闡述光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施。3）能進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷及光伏陣列支架的設(shè)計(jì)。4）能進(jìn)行陣列支架傾斜角選取。5）能進(jìn)行光伏陣列前后排距離的計(jì)算。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

這種雷云之間或雷云與大直之迅猛的放電過程產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃電并伴隨巨大的聲音，即雷電。1．雷電的基本概念光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)（1）直擊雷及危害（2）感應(yīng)雷及危害（3）雷電侵入波2．雷電的基本形式及危害

光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

獨(dú)立光伏電站易遭受雷擊的部位有兩處，即太陽能電池板和機(jī)房。3．獨(dú)立光伏電站易遭雷擊的主要部位光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

防雷系統(tǒng)由外部防雷系統(tǒng)、內(nèi)部防雷系統(tǒng)、過電壓保護(hù)系統(tǒng)組成。

外部防雷系統(tǒng)由接閃器、引下線和接地裝置3部分組成；內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要由避雷器、接地裝置兩部分組成。4．雷電的防護(hù)設(shè)備（1）接閃器

避雷針光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

避雷線

避雷帶光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)4．雷電的防護(hù)設(shè)備（2）引下線（3）接地裝置（4）防雷器引下線接地裝置防雷器光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)（1）離網(wǎng)光伏電站的防雷保護(hù)裝置設(shè)計(jì)避雷針是防護(hù)直擊雷破壞的主要裝置。對感應(yīng)雷和雷電波的防護(hù)，工程中選用防雷器。（2）太陽能電池陣列的防雷設(shè)計(jì)1）直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)。5．離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

防直擊雷的原理圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)（2）靜電感應(yīng)過電壓防護(hù)設(shè)計(jì)。（3）直流輸入、輸出電纜的防雷設(shè)計(jì)

太陽能電池板背面引出的導(dǎo)線一般采用BV-1×4mm2或BV-1×6mm2型電纜線，導(dǎo)線的脈沖絕緣耐壓大于30kV，與供電系統(tǒng)設(shè)備達(dá)到絕緣配合。

匯流箱內(nèi)加裝了防雷器，即分別在正極對地、負(fù)極對地間安裝防雷器。

光伏陣列至機(jī)房控制器的直流電纜采用鎧裝電纜，其金屬外皮均與太陽電池陣列支架連接，并可靠接地。

在控制器的直流輸入端同樣將鎧裝電纜的金屬外皮可靠接地。5．離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)（4）機(jī)房內(nèi)設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)對機(jī)房內(nèi)的設(shè)備，只需進(jìn)行感應(yīng)雷電（靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)）和雷電波的防護(hù)。（5）輸電線路的防雷設(shè)計(jì)在架空線路的火線與零線間安裝防雷器件。（6）獨(dú)立光伏電站（系統(tǒng)）接地裝置獨(dú)立光伏電站（系統(tǒng)）接地裝置的作用是把雷電流盡快地散到大地。5．離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)（7）光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷實(shí)例5．離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)一般離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷示意圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)6．并網(wǎng)光伏電站防雷設(shè)計(jì)大型并網(wǎng)光伏電站的典型防雷方案光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)（1）光伏陣列的防雷

架設(shè)避雷針防止低空直擊雷；將光伏方陣支架可靠接地；匯流箱內(nèi)，輸入、輸出處加裝防雷器；各機(jī)殼均可靠接地。（2）交直流配電柜、逆變器、通信設(shè)備的防雷

逆變器、交直流配電柜不僅要注意防感應(yīng)雷，而且要注意雷電電磁脈沖。（3）升壓站的防雷

如果是10kV直接上網(wǎng)，就應(yīng)在電站第一級出線電桿處加裝斷路器和防雷器。6．并網(wǎng)光伏電站防雷設(shè)計(jì)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)（1）根據(jù)材料分類根據(jù)光伏支架主要受力桿件所采用材料的不同，可分為鋁合金支架、鋼支架。1.光伏支架的類型光伏支架按材料分類支架類型鋁合金支架鋼支架防腐性能一般采用陽極氧化（>15μm）；鋁在空氣中能形成保護(hù)膜，后期使用不需要防腐維護(hù)；防腐性能好一般采用熱浸鍍鋅（>65μm）；后期使用中需要防腐維護(hù)；防腐性能較差機(jī)械強(qiáng)度鋁合金型材變形量約是鋼材的2.9倍鋼材強(qiáng)度約是鋁合金的1.5倍材料重量約2.71t/m3約7.85t/m3材料價(jià)格鋁合金型材價(jià)格約為鋼材的3倍適用項(xiàng)目對承重有要求的家庭屋頂電站；抗腐蝕性有要求的工業(yè)廠房屋頂電站強(qiáng)風(fēng)地區(qū)、跨度比較大等對強(qiáng)度有要求的電站光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)（2）根據(jù)安裝方式分類根據(jù)安裝方式可分為固定式光伏支架和跟蹤式光伏支架。1.光伏支架的類型光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)1）固定式光伏支架

1.光伏支架的類型

固定式光伏支架分類光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)1）固定式光伏支架

①最佳傾角固定1.光伏支架的類型

平頂屋面混凝土壓載支架平頂屋面條形混凝土基礎(chǔ)支架光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)1）固定式光伏支架

②斜屋面固定式1.光伏支架的類型

輕鋼屋頂安裝系統(tǒng)瓦片屋頂安裝系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)1）固定式光伏支架

③固定傾角可調(diào)式1.光伏支架的類型固定傾角可調(diào)試光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)2）跟蹤式光伏支架

①平單軸跟蹤系統(tǒng)②斜單軸跟蹤系統(tǒng)③雙軸跟蹤系統(tǒng)1.光伏支架的類型

平單軸跟蹤系統(tǒng)試

平單軸跟蹤系統(tǒng)試雙軸跟蹤系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)應(yīng)在安裝地進(jìn)行設(shè)計(jì)陣列支架。在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量節(jié)約材料，簡化制造工藝，降低成本。支架的焊接制造質(zhì)量需求符合國家規(guī)范，盡量做到重量輕以便于輸送和安裝。2.光伏支架設(shè)計(jì)原則3.陣列支架傾斜角選取

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的方陣最佳傾角推薦方陣傾角在當(dāng)?shù)鼐暥鹊幕A(chǔ)上再增加5°～15°。化。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的方陣最佳傾角推薦傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥取９夥l(fā)電工程技術(shù)2.6.2光伏陣列支架的設(shè)計(jì)

一般的確定原則是冬至日當(dāng)天早晨9:00到下午3:00時(shí)間段組件陣列均不應(yīng)被遮擋。4．光伏陣列前后排的距離

陣列前后排間距的示意圖式中，φ為安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)所在地區(qū)的緯度，H為前排組件最高點(diǎn)與后排組件最低點(diǎn)的差距。任務(wù)2.7光伏發(fā)電站的并網(wǎng)設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能闡述光伏電站的主要并網(wǎng)技術(shù)。2）能闡述光伏電站并網(wǎng)接入電壓等級。3）能闡述光伏電站主要并網(wǎng)接入方式。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.1設(shè)計(jì)原則與2.7.2電站級別

嚴(yán)格按照《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》設(shè)計(jì)方案，并執(zhí)行。1.原則2.級別

按照光伏電站接入電網(wǎng)的電壓等級，可將光伏發(fā)電站分為小型、中型或大型。

小型光伏電站——接入電壓等級為0.4kV低壓電網(wǎng)的光伏電站。

中型光伏電站——接入電壓等級為10～35kV電網(wǎng)的光伏電站。

大型光伏電站——接入電壓等級為66kV及以上電網(wǎng)的光伏電站。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.3設(shè)計(jì)方案應(yīng)考慮的問題

向電網(wǎng)發(fā)送電能的質(zhì)量應(yīng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。1．電能質(zhì)量問題2．功率控制和電壓調(diào)節(jié)問題

大、中型光伏電站應(yīng)具有限制輸出功率變化率的能力，按照電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程設(shè)定的調(diào)節(jié)方式、參考電壓、電壓調(diào)差率等參數(shù)參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，起動(dòng)時(shí)輸出的、停機(jī)時(shí)切除的有功功率變化不應(yīng)超過所設(shè)定的最大功率變化率。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.3設(shè)計(jì)方案應(yīng)考慮的問題3．電網(wǎng)異常響應(yīng)問題

2．功率控制和電壓調(diào)節(jié)問題

光伏電站需具備一定的過電流能力，在120％倍額定電流以下，光伏電站連續(xù)可靠工作時(shí)間應(yīng)不小于1min；在120％～150％額定電流內(nèi)，光伏電站連續(xù)可靠工作時(shí)間應(yīng)不小于10s。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.3設(shè)計(jì)方案應(yīng)考慮的問題

光伏電站和并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)備的防雷和接地應(yīng)符合《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)—導(dǎo)則》中的規(guī)定，不得與市電配電網(wǎng)共用接地裝置。光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)按照《建筑物電氣裝置第7-712部分：特殊裝置或場所為要求太陽光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)》的要求接地或接保護(hù)線。5．防雷與接地問題

6．電站監(jiān)控問題

向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提供的信號至少應(yīng)包括如下內(nèi)容：電站并網(wǎng)狀態(tài)、輻照度、電站有功和無功輸出、發(fā)電量、功率因數(shù)、并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和頻率、注入電力系統(tǒng)的電流、變壓器分接頭檔位、主斷路器開關(guān)狀態(tài)、故障信息等。光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.4光伏電站的并網(wǎng)技術(shù)1.光伏逆變技術(shù)

某逆變器電氣結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.4光伏電站的并網(wǎng)技術(shù)2.最大功率跟蹤技術(shù)

最大功率點(diǎn)跟蹤的原理框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.4光伏電站的并網(wǎng)技術(shù)

孤島現(xiàn)象是指當(dāng)電網(wǎng)供電因故障事故或停電維修而跳脫時(shí)，各個(gè)用戶端的分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能即時(shí)檢測出停電狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，而形成由分布電站并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負(fù)載組成的一個(gè)自給供電的孤島。

對于一個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)必須能夠進(jìn)行反孤島效應(yīng)檢測。

基于逆變器的防孤島效應(yīng)保護(hù)技術(shù)分為主動(dòng)式防孤島保護(hù)技術(shù)和被動(dòng)式防孤島保護(hù)技術(shù)。3.孤島效應(yīng)與防孤島保護(hù)技術(shù)

光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.4光伏電站的并網(wǎng)技術(shù)

光伏電站低電壓穿越技術(shù)（lowvoltageridethrough，簡寫LVRT）是指當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動(dòng)引起的光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動(dòng)時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，光伏電站能夠不間斷地并網(wǎng)運(yùn)行。4.低電壓穿越技術(shù)

大中型光伏電站LVRT曲線光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.5光伏系統(tǒng)接入電壓等級

低壓配電網(wǎng)：0.4kV，即發(fā)即用、多余的電能送入電網(wǎng)。

中壓電網(wǎng)：10kV、35kV，通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)。

高壓電網(wǎng)：110kV，通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)，遠(yuǎn)距離傳輸。2.7.5光伏系統(tǒng)接入電壓等級

光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.5光伏系統(tǒng)接入電壓等級光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.6光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)方式（1）可逆流低壓并網(wǎng)系統(tǒng)可逆流低壓并網(wǎng)系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.6光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)方式（2）不可逆流低壓并網(wǎng)系統(tǒng)不可逆流低壓并網(wǎng)系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.6光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)方式（3）10kV高壓并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)10kV高壓并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)2.7.6光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)方式（4）35kV高壓并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)35kV高壓并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)謝

謝光伏發(fā)電工程技術(shù)目錄CONTENTS光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3家用3kW光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行項(xiàng)目4項(xiàng)目5

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

某校園3.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行10MW光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維某校園3.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行項(xiàng)目3任務(wù)3.13.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）能進(jìn)行負(fù)載用電量的計(jì)算。2）能進(jìn)行光伏組件（陣列）容量的計(jì)算，完成光伏組件的選型。3）能進(jìn)行蓄電池容量的計(jì)算，完成蓄電池的選型。4）能完成光伏控制器的選型。5）能完成光伏離網(wǎng)逆變器的選型。6）能完成直流匯流箱的選型。7）能完成光伏支架的選型。8）能完成接地和防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。9）能完成光伏發(fā)電系統(tǒng)中電纜的選型。光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.1離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及步驟

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總原則是，在保證滿足負(fù)載供電需要的前提下，使用最少的光伏組件功率和蓄電池容量，以盡量減少初始投資。

1.設(shè)計(jì)原則2.設(shè)計(jì)步驟

可按以下步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：收集資料→理論計(jì)算→設(shè)備選型→方陣設(shè)計(jì)→電氣設(shè)計(jì)→輔助設(shè)計(jì)

列出所有負(fù)載（交流和直流）的名稱、功率大小、額定工作電壓和每天工作時(shí)間；

將負(fù)載分類，并按工作電壓分組，計(jì)算每一組總的用電量，算出系統(tǒng)每天總的用電量；

選定系統(tǒng)直流工作電壓，計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)在這一電壓下所要求的平均安時(shí)數(shù)（A·h）數(shù)，即算出所有負(fù)載的每天平均耗電量之和。1.負(fù)載用電量計(jì)算光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程

1）基本計(jì)算方法及步驟。2.蓄電池容量的計(jì)算和選型式中，電量的單位是A﹒h，如果電量的單位是W﹒h，先將W﹒h折算成A﹒h，換算關(guān)系如下：（1）蓄電池容量計(jì)算

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程2)實(shí)用蓄電池容量計(jì)算公式。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的平均放電率計(jì)算公式為2.蓄電池容量的計(jì)算和選型考慮溫度、放電率等對蓄電池容量影響后，蓄電池的容量為：對于多路不同負(fù)載的光伏發(fā)電系統(tǒng)，負(fù)載工作時(shí)間需要用權(quán)平均法進(jìn)行計(jì)算，加權(quán)平均負(fù)載工作時(shí)間的計(jì)算方法為：（1）蓄電池容量計(jì)算

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程

【例3-4】建立一套光伏供電系統(tǒng)為一個(gè)地處偏遠(yuǎn)的通信基站供電。該系統(tǒng)的負(fù)載有兩個(gè)：負(fù)載1工作電流為1A，每天工作24h；負(fù)載2工作電流為5A，每天工作12h。該系統(tǒng)所處的地點(diǎn)的24h平均最低溫度為?20℃，系統(tǒng)的自給時(shí)間為5天。通信系統(tǒng)一般采用直流48V供電。使用深循環(huán)工業(yè)用蓄電池（最大放電深度為80%）。試計(jì)算蓄電池的容量。解：由蓄電池最大放電深度-溫度的關(guān)系圖（參見圖a所示）可以確定最大允許放電深度約為50%。圖a蓄電池最大放電深度?溫度修正曲線

圖b蓄電池的實(shí)際溫度與容量修正曲線（200h率）光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程

可根據(jù)蓄電池提供商提供的容量-溫度曲線圖（參見圖b所示），找到與平均放電率計(jì)算數(shù)值最為接近的放電率，且在?20℃時(shí)在該放電率下所對應(yīng)的溫度修正系數(shù)，代入公式中計(jì)算蓄電池容量。也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定溫度修正系數(shù)，即取0.75。放電率修正系數(shù)可參考蓄電池廠家提供的說明書，此處取0.85，因此蓄電池容量為:光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程2.蓄電池容量的計(jì)算和選型3）參考公式3。

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程2.蓄電池容量的計(jì)算和選型

4）參考公式4。

也可用公式4計(jì)算蓄電池容量：

可簡化為

C=3.75TP0

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程2.蓄電池容量的計(jì)算和選型

5）參考公式5。

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程

【例3-6】南京某地面衛(wèi)星接收站為例，負(fù)載電壓為12V，功率為25W，每天工作24h，最長連續(xù)陰雨天為5天，計(jì)算蓄電池組的容量。

解：光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程2.蓄電池容量的計(jì)算和選型

（2）蓄電池組的串并聯(lián)計(jì)算

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程2.蓄電池容量的計(jì)算和選型光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程2.蓄電池容量的計(jì)算和選型

（3）蓄電池的選型

根據(jù)離網(wǎng)光伏系統(tǒng)特殊的使用環(huán)境及條件，對蓄電池有如下要求：①有深循環(huán)放電性能；②循環(huán)使用壽命長；③過充電、過放電耐受能力強(qiáng)；④有免維護(hù)或少維護(hù)的特點(diǎn)；⑤低溫下也具有良好的充電、放電特性；⑥具有較高的能量效率；⑦具有很高的性能價(jià)格比。光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程3.光伏組件（陣列）容量的計(jì)算和選型

（1）光伏組件（方陣）容量的計(jì)算

1）設(shè)計(jì)方法1。光伏組件（陣列）容量的計(jì)算，參考公式：光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程3.光伏組件（陣列）容量的計(jì)算和選型

【例3-8】現(xiàn)需設(shè)計(jì)一套離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)?shù)厝掌骄逯等照諘r(shí)數(shù)為3h，負(fù)載為日光燈，總功率為5kW，每天使用8小時(shí)，計(jì)算光伏組件容量。解：

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程3.光伏組件（陣列）容量的計(jì)算和選型

（1）光伏組件（方陣）容量的計(jì)算

式中K為輻射量修正數(shù)，單位是千焦/平方厘米·小時(shí)（kJ/cm2·h），當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)處于有人維護(hù)和一般使用狀態(tài)時(shí)，K取230；當(dāng)系統(tǒng)處于無人維護(hù)且要求可靠時(shí)，K取251；光系統(tǒng)處于無法維護(hù)、環(huán)境惡劣、要求非常高時(shí)，K取276。

2）設(shè)計(jì)方法2。以年輻射總量為依據(jù)的計(jì)算方法，公式如下光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程3.光伏組件（陣列）容量的計(jì)算和選型

【例3-11】某一太陽能路燈，使用20W/12V的節(jié)能燈作為光源，每天工作5h，要求能連續(xù)工作3個(gè)陰雨天。已知當(dāng)?shù)氐娜贻椛淇偭繛?80kJ/cm2，求光伏組件的功率。解：光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程4.光伏控制器選型1）系統(tǒng)工作電壓。2）光伏控制器的額定輸入電流和輸入路數(shù)。3）光伏控制器的額定負(fù)載電流。

（1）光伏控制器選型考慮的主要技術(shù)指標(biāo)

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程4.光伏控制器選型

戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)容量小于1kWp，蓄電池一般為12V或24V，一般采用一組串聯(lián)的接線方式。選用PWM控制器。

對于安裝容量為1～5kWp的系統(tǒng)，先確定光伏控制器的工作電壓；再確定光伏控制器的工作電流。

光伏安裝容量大于5kWp的系統(tǒng)，一般選擇使用多路多階控制方式的光伏控制器就可以達(dá)到滿意的效果，如果容量較大，就可使用多個(gè)分路多階控制器構(gòu)成大功率控制器組的形式。

（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏控制器的選型

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程5.離網(wǎng)光伏逆變器的選型1）可靠性。2）額定輸出容量。3）逆變器效率。4）起動(dòng)性能。5）輸出電壓的調(diào)整性能。

（1）對離網(wǎng)逆變器的主要技術(shù)要求

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程5.離網(wǎng)光伏逆變器的選型6）系統(tǒng)輸入電壓。7）系統(tǒng)輸出電壓及頻率。8）保護(hù)功能。

①輸入欠電壓保護(hù)。

②輸入過電壓保護(hù)。

③過電流保護(hù)。

④輸出短路保護(hù)。

⑤輸入反接保護(hù)。

⑥防雷保護(hù)。9）通訊功能。逆變器具有通訊功能，具有R485\R232\USB接口等。

（1）對離網(wǎng)逆變器的主要技術(shù)要求

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程7.光伏陣列防雷匯流箱選型

（1）匯流箱簡介

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程7.光伏陣列防雷匯流箱選型1）匯流箱的功能。匯流箱除了具有匯流功能外，一般還具有短路保護(hù)、防反、防雷、監(jiān)控等功能。2）技術(shù)參數(shù)。輸入路數(shù)（常用的有6、8和16路等），最大輸入電壓（一般為DC1200V），每路輸入電流，檢測單元監(jiān)測每路輸入電流、輸出電壓等。其中匯流箱熔斷器選型要求，其電流大小為1.56Isc，Isc為電池組件短路電流。3）使用環(huán)境要求。使用環(huán)境溫度要求、海拔要求、防護(hù)等級及體積大小也應(yīng)作為選型依據(jù)。

（2）光伏匯流箱選型應(yīng)考慮的因素

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程8.光伏支架的選型

在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量節(jié)約材料，簡化制造工藝，降低成本。

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的方陣最佳傾角按照最低輻射度月份傾斜面上受到較大輻射量來選取。推薦方陣傾角在當(dāng)?shù)鼐暥鹊幕A(chǔ)上再增加5°～15°。

對于較小的光伏發(fā)電系統(tǒng)可以選擇鋁合金鋼材；較大的光伏發(fā)電系統(tǒng)可以選擇鍍鋅鋼材。

光伏陣列前后排的距離可以通過公式計(jì)算或PVsyst軟件仿真得出。9.防雷、接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)接地裝置的作用是把雷電流盡快地散到大地。一般需要把光伏設(shè)備外殼接地，并通過并網(wǎng)防雷器的方式進(jìn)行防雷保護(hù)。光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程10．光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏電纜選型光伏發(fā)電系統(tǒng)常用電纜主要有光伏專用電纜、動(dòng)力電纜、控制電纜、通信電纜、射頻電纜等。

（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜種類、特點(diǎn)及敷設(shè)方式

光伏專用電纜控制電纜動(dòng)力電纜

通信電纜

射頻電纜光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程10．光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏電纜選型1）直流供電回路宜采用兩芯電纜，當(dāng)需要時(shí)可采用單芯電纜。2）高溫100℃以上或低溫-20℃以下場所不宜用聚氯乙烯絕緣電纜。3）直埋敷設(shè)電纜時(shí)，當(dāng)電纜承受較大壓力或者有機(jī)械損傷危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)用鋼帶鎧裝電纜。4）最大工作電流作用下的電纜芯溫度，不得超過按電纜使用壽命確定的允許值。5）確定電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度，如果電纜敷設(shè)在空氣中或電纜溝，應(yīng)取最熱月日最高溫度的平均值。

（2）光伏電纜選型的基本要求

光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.33.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院在主樓東側(cè)建造一個(gè)光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)供電給主樓南廣場照明供電，負(fù)載情況如表所示。用電負(fù)載數(shù)量功率(W)總功率(W)路燈1260720廣場燈63602,160總功率

2,880徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院主樓南廣場負(fù)載情況1.負(fù)載計(jì)算

參考上表總功率為2.88kW。2.光伏組件設(shè)計(jì)

此處系統(tǒng)效率η1取75%，日照峰值時(shí)數(shù)取4.5，則光伏組件功率為光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.33.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)AD250P6-Ab型組件項(xiàng)目參數(shù)名稱參數(shù)情況項(xiàng)目參數(shù)名稱參數(shù)情況電氣參數(shù)最大輸出功率250W機(jī)械參數(shù)電池片型號多晶156×156mm（6寸）最大工作電壓30.67V電池片數(shù)量60（6×10）最大工作電流8.15A產(chǎn)品尺寸1640×992×40mm開路電壓37.88V產(chǎn)品重量18.5kg短路電流8.71A玻璃鋼化玻璃組件轉(zhuǎn)換效率15.37%邊框材料銀色、陽極氧化鋁工作溫度-40~+85℃溫度參數(shù)額定電池工作溫度±45℃最大系統(tǒng)電壓1000VDC最大功率溫度系數(shù)-0.42%/℃最大系列保險(xiǎn)絲15A開路電壓溫度系數(shù)-0.30%/℃

短路電壓溫度系數(shù)0.06%/℃AD250P6-Ab多晶硅光伏組件技術(shù)參數(shù)光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.33.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏組件總數(shù)n=3600/250≈15光伏組件并聯(lián)數(shù)n并=15/3=5根據(jù)以上計(jì)算可知，光伏組件串聯(lián)數(shù)為3，并聯(lián)數(shù)為5，共需15塊250Wp（總功率為3750Wp）的組件構(gòu)成光伏陣列，連接示意圖如圖所示。光伏組件串并聯(lián)構(gòu)成的陣列光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.33.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.光伏控制器選型

因系統(tǒng)電壓為48V，所以光伏控制器的額定電壓取值為48V。

因總的功率為3.6kW，則總的輸入電流為3.6kW/48V=75A；又因負(fù)載為2.88kW，則輸出電流60A。

綜合以上因素，考慮一定的冗余量，選擇48V/100A光伏發(fā)控制器。48V/100A光伏控制器光伏發(fā)電工程技術(shù)3.1.33.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.蓄電池的選型

蓄電池的容量為：選擇理士GFM-300的蓄電池，相關(guān)參數(shù)如表所示