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控制器般由充电电路放电电路和最大功率点跟踪控制组成。
逆变器的作用是将直流电转换为与交流负载同相的交流电。
图独立运行的太阳能光伏发电系统结构框图并网光伏发电系统图并网光伏发电系统结构框图并网光伏发电系统如图.所示,光伏发电系统直接与电网连接,其中逆变器起很重要的作用,要求具有与电网连接的功能。
目前常用的并网光伏发电系统具有两种结构形式,其不同之处在于是否带有蓄电池作为储能环节。
带有蓄电池环节的并网光伏发电系统称为可调度式并网光伏发电系统,由于此系统中逆变器配有主开关和重要负载开关,使得系统具有不间断电源的作用,这对于些重要负荷甚至些家庭用户来说具有重要意义此外,该系统还可以充当功率调节器的作用,稳定电网电压抵消有害的高次谐波分量从而提高电能质量。
不带有蓄电池环节的并网光伏发电系统称为不可调度式并网光伏发电系统,在此系统中,并网逆变器将太阳能电池板产生的直流电能转化为和电网电压同频同相的交流电能,当主电网断电时,系统自动停止向电网供电。
当有日照照射光伏系统所产生的交流电能超过负载所需时,多余的部分将送往电网夜间当负载所需电能超过光伏系统产生的交流电能时,电网自动向负载补充电能。
混合型光伏发电系统图混合型光伏发电系统结构框图图.为混合型光伏发电系统,它区别于以上两个系统之处是增加了台备用发电机组,当光伏阵列发电不足或蓄电池储量不足时,可以启动备用发电机组,它既可以直接给交流负载供电,又可以经整流器后给蓄电池充电,所以称为混合型光伏发电系统。
本次设计就采用此系统。
.太阳能光伏电池的原理太阳能光伏电池表面有层金属薄膜似的半导体薄片,当太阳光照射时,薄片的另侧和金属薄膜之间将产生定的电压,这现象称为光伏效应。
太阳能光伏电池正是种利用光伏效应直接将光能转化为电能的装置。
对于半导体结,光伏效应更明显,因此,太阳能光伏电池都是由半导体构成的。
下面以硅半导体为例,对太阳能光伏电池的工作原理加以说明。
当型硅和型硅结合时,型区的电子扩散到型区,型区的空穴扩散到型区,此时,型带正电,型带负电,在硅半导体内部产生电场。
当太阳光照在半导体结上时,形成新的空穴电子对,在结电场的作用下,空穴由型区流向型区,电子由型区流向型区,当接通电路后就形成电流。
这就是光电效应太阳能光伏电池的工作原理,如图所示。
太阳能半导体晶片晶片受太阳光照射过程中带正电的空穴向型半导体区移动带负电的电子向型半导体区移动晶片受太阳光照射以后电子从区负电极流出负电,空穴从区正电极流出正电图太阳能光伏电池工作原理图将太阳能光伏电池单元进行串并联并封装后就成为太阳能光伏电池组件,其功率可达几瓦几十瓦甚至上百瓦,若干太阳能光伏电池组件按需要进行串并联后形成太阳能光伏电池阵列。
.太阳能光伏电池的分类个太阳能光伏电池最重要的部分是半导体材料层,即用来产生电流的部分。
目前,有许多材料可以用来做太阳能光伏电池的半导体层,但是能产生高能量转换效率的光伏材料并不多。
全世界应用和研究的光伏材料主要包括单晶硅多晶硅砷化稼晶体材料以及非晶硅磅化锡等薄膜材料。
从对太阳能光吸收效率能量转换效率制造技术的成熟与否以及制造成本等多个因素来看,每种光伏材料各有其有缺点。
单晶硅太阳能光伏电池硅系列太阳能光伏电池中,单晶硅太阳能光伏电池转换效率最高,技术最成熟般都采用表面织构化发射区钝化分区掺杂等技术,使用寿命也最长。
但是,由于受单晶硅太阳能光伏电池材料价格及相应的繁琐的电池工艺的影响,使得单晶硅成本价格居高不下,并且要想大幅度降低其成本是非常困难的。
非晶硅薄膜太阳能光伏电池由于非晶硅薄膜太阳能光伏电池资源丰富制造过程简单并且成本低,便于大规模生产,普遍受到人们的重视并得到迅速发展,但是与晶体硅太阳能光伏电池相比光电转换效率较低,稳定性较差。
多晶硅薄膜太阳能光伏电池通常的晶体硅太阳能电池是在厚度的高质量硅片上制成的,为了节省材料,人们采用化学气相沉积法制备多晶硅薄膜电池,通常先用低压化学气相沉积在衬底上沉积层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的个环节,另外还采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。
多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少,无效率衰退问题,并且还有可能在廉价衬底材料上制备,其成本价格远低于单晶硅电池,而效率又高于非晶硅薄膜电池,因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能光伏电池市场上占据主导地位。
.光伏发电系统的计算本设计采用型光伏电池板,其单板的电气参数如表所示表型光伏电池板单板的电气参数电器特性规格额定输出最大功率.额定电流.额定电压.开路电压负载电压为,功率为,每天工作小时,最长的连阴雨天为天,两个最长的连阴雨天相隔的天数为天,蓄电池采用铅酸免维护蓄电池,浮充电压为.。
其水平太阳辐射数据参照表“我国主要城市的辐射参数表”资料,实际计算如下表我国主要城市的辐射参数表城市纬度日辐射量最佳倾角斜面日辐射量修正系数哈尔滨长春沈阳北京天津呼和浩特太原乌鲁木齐西宁兰州银川西安上海南京.
