鉅大LARGE | 點擊量:1692次 | 2020年04月02日
太陽能發(fā)電的結(jié)構(gòu)和原理
太陽能發(fā)電是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽能電池組件(Solarcells)是利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性實現(xiàn)P-V轉(zhuǎn)換的固體裝置,在廣大的無電力網(wǎng)地區(qū),該裝置可以方便地實現(xiàn)為用戶照明及生活供電,一些發(fā)達國家還可與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實現(xiàn)互補。目前從民用的角度,在國外技術(shù)研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是"光伏--建筑(照明)一體化"技術(shù),而國內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
一、太陽能發(fā)電的結(jié)構(gòu)
太陽能發(fā)電是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽能電池組件(Solarcells)是利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性實現(xiàn)P-V轉(zhuǎn)換的固體裝置,在廣大的無電力網(wǎng)地區(qū),該裝置可以方便地實現(xiàn)為用戶照明及生活供電,一些發(fā)達國家還可與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實現(xiàn)互補。目前從民用的角度,在國外技術(shù)研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是(quot)光伏--建筑(照明)一體化(quot)技術(shù),而國內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
二、太陽能發(fā)電原理
太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括:太陽能電池組件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負載等組成。其中,太陽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系統(tǒng),負載為系統(tǒng)終端。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1太陽能電源系統(tǒng)
太陽能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元,因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。
(1)電池單元:
由于技術(shù)和材料原因,單一電池的發(fā)電量是十分有限的,實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng),稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管,根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性,當(dāng)太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時,在一定的條件下,太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收,在導(dǎo)帶和價帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢壘區(qū)存在著較強的內(nèi)建靜電場,因而能在光照下形成電流密度J,短路電流Isc,開路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場的兩側(cè)面引出電極并接上負載,理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負載形成的回路,就有(quot)光生電流(quot)流過,太陽能電池組件就實現(xiàn)了對負載的功率P輸出。理論研究表明,太陽能電池組件的峰值功率Pk,由當(dāng)?shù)氐奶柶骄椛鋸姸扰c末端的用電負荷(需電量)決定。
(2)電能儲存單元:
太陽能電池產(chǎn)生的直流電先進入蓄電池儲存,蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的,但其容量要受到末端需電量,日照時間(發(fā)電時間)的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預(yù)定的連續(xù)無日照時間決定。
2、控制器
控制器的主要功能是使太陽能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點附近,以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式,使整個系統(tǒng)始終運行于最大功率點Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當(dāng)電池缺電、系統(tǒng)故障,如電池開路或接反時切斷開關(guān)。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點Pm,又能跟蹤太陽移動參數(shù)的(quot)向日葵(quot)式控制器,將固定電池組件的效率提高了50%左右。
3、DC-AC逆變器
逆變器按激勵方式,可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路,一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等,得到與照明負載頻率f,額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。
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