【太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)特性分析1600字】

聲明PAGE127太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)特性分析光伏發(fā)電說(shuō)的是將太陽(yáng)能電池組運(yùn)用串聯(lián)或并聯(lián)的連接方法排列組合成為光伏陣列，目前，市面上大多使用轉(zhuǎn)換效率較高但成本較低的多晶硅電池進(jìn)行光伏發(fā)電，其轉(zhuǎn)換率大多為12%。光伏陣列實(shí)物如圖1.2圖1.2光伏陣列Fig.1.2photovoltaic

array1.1光伏電池的發(fā)電原理光伏電池發(fā)電就是應(yīng)用太陽(yáng)能電池能夠吸收太陽(yáng)輻射的功能，將光轉(zhuǎn)換為電，當(dāng)電池表面接觸到光，電池板材料中的P-N結(jié)內(nèi)的電子開(kāi)始活躍起來(lái)逐漸與內(nèi)部的空穴對(duì)分開(kāi)，一部分移動(dòng)到P區(qū)，另一部分漂移到N區(qū)，隨時(shí)間的增加積累起來(lái)，電池的兩端開(kāi)始出現(xiàn)電勢(shì)差隨之產(chǎn)生電流，這種電勢(shì)差一般被叫做“光生電壓”[[]王童.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制策略的研究[D].安徽理工大學(xué),2019.][]王童.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制策略的研究[D].安徽理工大學(xué),2019.圖1.3光伏電池輸出電能的原理Fig.1.3Thetheoryofthesolarenergybatteriesoutputpowerelectricity1.2光伏電池等效電路由于光伏發(fā)電極其容易受到氣候、環(huán)境等不可知的因素影響，所以通常將光伏電池電路被理性的看作一個(gè)非線性電源，如圖1.4光伏電池可以在這種理性的工作條件下可以被當(dāng)做一個(gè)溫控二極管D和電流源并聯(lián)；當(dāng)光伏電池連接負(fù)載RL時(shí)輸出穩(wěn)定電壓V，這時(shí)通常會(huì)在電池電極表面流過(guò)橫向電流，為處理這種情況會(huì)在等效電路中串聯(lián)一個(gè)電阻Rs。圖1.4光伏電池等效電路圖Fig.1.4EquivalentcircuitdiagramofphotovoltaiccellIph——光伏電池吸收太陽(yáng)的輻射在其內(nèi)部產(chǎn)生的電能：其大小受外界環(huán)境氣候影響；Rsh——光伏電池內(nèi)部的電阻：由硅片受到損耗產(chǎn)生的劃痕引起的；Rs——材料內(nèi)部等效串聯(lián)電阻：通常情況下Rs>1；I——光伏電池的輸出電流；Uoc——光伏電池的輸出電壓；ID——暗電流：在不存在光照射的時(shí)候，PN結(jié)在外加電壓的作用下產(chǎn)生的電流；Ish——漏電流：主要是由于PN結(jié)存在缺陷導(dǎo)致的；由圖1.4可看出當(dāng)光照射到光伏太陽(yáng)能板時(shí)電池板材料將產(chǎn)生一個(gè)電流Iph，這時(shí)PN結(jié)二極管存在單向流通的電流ID，該電流相較于光生電流方向反向，因此可以得到光伏電池輸出特性方程式：I=Iph-ID-Ish；1.3光伏電池的工作特性光伏電池是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能的載體，在特定的溫度及光照下可繪制其I-U輸出特性如圖1.5所示，可分析出太陽(yáng)能電池剛開(kāi)始吸收轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能輻射時(shí)，輸出電流并未隨著電壓增大而增大，而是幾乎保持不變。當(dāng)電壓升高到Vm時(shí)，輸出電流出現(xiàn)明顯下降，直到輸出電流值為0。在P-U輸出特性曲線上可以看出太陽(yáng)能的輸出功率是變化的，隨著電壓的升高而升高并存在最大功率點(diǎn)Vm，在該點(diǎn)之后也和輸出電流一樣快速下降直到降為0才停止。圖1.5太陽(yáng)能電池輸出特性[[]何思洋.離網(wǎng)式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及控制器的研究[D].天津大學(xué),2011.][]何思洋.離網(wǎng)式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及控制器的研究[D].天津大學(xué),2011.Fig.1.5SolarcelloutputcharacteristicsIsc——短路電流：當(dāng)光照和外界環(huán)境溫度達(dá)到一定值時(shí)，回路阻抗為零所得到的最大電流。Voc——開(kāi)路電壓：當(dāng)光照和所處地方的溫度達(dá)到某一特定值，光伏電池處于斷路的情況的時(shí)候所輸出電壓，此時(shí)電壓值最大。Im——最大功率電流：當(dāng)光照和所處環(huán)境溫度達(dá)到特定值，當(dāng)光伏電池處于最大功率點(diǎn)時(shí)所輸出電流。Vm——最大功率點(diǎn)電壓：當(dāng)光照和所處環(huán)境溫度達(dá)到一定值時(shí)，當(dāng)電壓達(dá)到此值時(shí)可以得到最大功率點(diǎn)。Pm——最大功率點(diǎn)：當(dāng)光照和溫度達(dá)到一定規(guī)格數(shù)值時(shí)，太陽(yáng)能電池板可以輸出的最大功率，Pm=Im×Vm由于光伏電池板受外界溫度、光照等因素影響過(guò)大因此可在不同溫度和光照強(qiáng)度下繪制光伏陣列I-U、P-U關(guān)系圖。溫度相同光照不同時(shí)的I-U、P-U曲線可從圖1.6中看出在額定溫度25℃下光伏矩陣的輸出短路電流值隨光輻射強(qiáng)度增大而升高，但輸出的開(kāi)路電壓基本不會(huì)改變。從圖1.7所表現(xiàn)出的是P-U圖像，可分析出最大功率隨輻射強(qiáng)度的增大有顯著增高，最大功率點(diǎn)為圖上曲線和豎線結(jié)合處。圖1.625℃下光照強(qiáng)度2001000W/m2下的I-U曲線Fig.1.6Lightintensityunder25℃2001000W/m2I-Ucurves圖1.725℃下光照強(qiáng)度2001000W/m2下的P-U曲線Fig.1.7P-Ucurvesofdifferentlightintensitiesatthesametemperature光伏陣列在相同日照下不同溫度時(shí)的I-U、P-U圖像如圖1.8由I-U所示在光照輻射強(qiáng)度S=1000W/m2下在0~50°溫度范圍內(nèi)光伏電池的輸出電壓隨溫度的升高而下降，輸出電流由些許的增加。如圖14由P-U所示，可分析出隨著溫度的增加，輸出功率最大點(diǎn)不斷向下移，表明了最大功率隨著溫度的升高而下降。圖1.8在光照強(qiáng)度S=1000W/m2時(shí)的0-50℃的I-U曲線Fig.1.8I-Ucurvesof0-50℃atlightintensityS=1000W/m2圖1.9在光照強(qiáng)度S=1000W/m2時(shí)的0-50℃的P-U曲線Fig.1.9P-Ucurvesof0-50℃atligh