太陽能光伏系統的組成和原理
太陽(yang)能光(guang)伏系統由以下三部分(fen)組成:
太陽(yang)電(dian)池組(zu)件;充(chong)、放電控制器、逆變器、測試儀表和(he)(he)計算(suan)機監控等電力(li)電子設(she)備(bei)(bei)和(he)(he)蓄電池或其它蓄能和(he)(he)輔助(zhu)發電設(she)備(bei)(bei)。
太陽能光伏系統具有以下的特點:
- 沒有(you)轉(zhuan)動(dong)部件(jian),不產生噪音;
- 沒有空氣污染、不(bu)排(pai)放廢水(shui);
- 沒有燃(ran)燒過程(cheng),不需(xu)要燃(ran)料;
- 維(wei)修保養簡(jian)單,維(wei)護費用低;
- 運行(xing)可靠性、穩定性好;
- 作為關鍵部件(jian)的太陽(yang)電池使用壽(shou)命長,晶體硅太陽(yang)電池壽(shou)命可達到(dao)25年以上(shang);
根據需要很容易擴大發(fa)電規模(mo)。
光伏(fu)系(xi)(xi)統應用(yong)非常廣(guang)泛,光伏(fu)系(xi)(xi)統應用(yong)的基本形式可分為兩大類(lei):獨立發(fa)電系(xi)(xi)統和并網發(fa)電系(xi)(xi)統。應用(yong)主(zhu)要領(ling)域主(zhu)要在太空(kong)航空(kong)器(qi)、通信系(xi)(xi)統、微(wei)波中繼站、電視差轉臺、光伏(fu)水泵和無(wu)電缺電地區戶(hu)用(yong)供電。隨(sui)著技術發(fa)展(zhan)和世界經(jing)濟可持續發(fa)展(zhan)的需要,發(fa)達國家(jia)已經(jing)開始有計劃(hua)地推廣(guang)城市光伏并網發(fa)電,主(zhu)要(yao)是建設(she)戶用屋頂光伏發電系統(tong)和(he)MW級集中型大(da)型并網發電系統等,同時在交通工具和(he)城市照明(ming)等方面大(da)力推廣太陽能光伏系統的應用。
光伏(fu)系(xi)統的規模(mo)和應(ying)用形(xing)式各異,如系(xi)統規模(mo)跨度很大(da),小到(dao)0.3~2W的太(tai)陽能(neng)庭院(yuan)燈,大(da)到(dao)MW級的太(tai)陽能(neng)光伏電站,如安徽安慶3KW家用光(guang)伏(fu)發(fa)電系統、廣(guang)東(dong)惠州12MW大型分布式光伏發(fa)電(dian)項(xiang)目(mu)。其應用(yong)形式(shi)也多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang),在家(jia)用(yong)、交通、通信、空間應用(yong)等諸多(duo)領域都能(neng)得到廣泛的應用(yong)。盡管(guan)光(guang)伏系統規(gui)模(mo)大小不一(yi),但其組成結構和工(gong)作原(yuan)理基本相(xiang)同(tong)。下(xia)圖(tu)是一(yi)個典型的供應直(zhi)流負載的光(guang)伏系統示意(yi)圖(tu):
其(qi)中包含了光(guang)伏系統中的幾個主要部件(jian):
光伏組件方陣(zhen):由太陽(yang)電池組件(jian)(也稱(cheng)光伏(fu)電池組件(jian))按照(zhao)系統需(xu)求串(chuan)、并聯而成,在(zai)太(tai)陽(yang)光(guang)照(zhao)射下(xia)將(jiang)太(tai)陽(yang)能(neng)轉(zhuan)換成電能(neng)輸出,它是(shi)太(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)伏系統的核心(xin)部件(jian)。
蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池:將太陽(yang)(yang)電(dian)(dian)池組件(jian)產生(sheng)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)儲(chu)存起來,當光(guang)照不足(zu)或(huo)晚上、或(huo)者負載需(xu)求大于(yu)太陽(yang)(yang)電(dian)(dian)池組件(jian)所發的(de)(de)(de)電(dian)(dian)量(liang)時,將儲(chu)存的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)釋放(fang)(fang)以滿足(zu)負載的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)需(xu)求,它是太陽(yang)(yang)能(neng)光(guang)伏系統的(de)(de)(de)儲(chu)能(neng)部件(jian)。目前(qian)太陽(yang)(yang)能(neng)光(guang)伏系統常用的(de)(de)(de)是鉛酸蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池,對于(yu)較高要求的(de)(de)(de)系統,通常采用深放(fang)(fang)電(dian)(dian)閥控式(shi)密(mi)封鉛酸蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池、深放(fang)(fang)電(dian)(dian)吸(xi)液式(shi)鉛酸蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池等。
控制器:它對蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)的充、放電(dian)(dian)條件加以規定和控(kong)制(zhi),并(bing)按(an)照(zhao)負載的電(dian)(dian)源需(xu)求控(kong)制(zhi)太(tai)陽電(dian)(dian)池(chi)組件和蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)對負載的電(dian)(dian)能(neng)(neng)輸出(chu),是整個(ge)系統(tong)的核心控(kong)制(zhi)部分(fen)。隨著太(tai)陽能(neng)(neng)光伏產(chan)業的發展,控(kong)制(zhi)器的功能(neng)(neng)越來越強(qiang)大,有將傳統(tong)的控(kong)制(zhi)部分(fen)、逆變器以及監測系統(tong)集(ji)成的趨勢,如AES公司的SPP和SMD系列的控(kong)制(zhi)器就集(ji)成了上述三種功能(neng)(neng)。
逆變(bian)器:在太陽能光伏供電(dian)(dian)(dian)系統(tong)中(zhong),如(ru)果(guo)含有交流負(fu)載,那(nei)么就要(yao)使用(yong)逆變(bian)器設備,將太陽電(dian)(dian)(dian)池組(zu)件產生的直流電(dian)(dian)(dian)或者蓄(xu)電(dian)(dian)(dian)池釋放(fang)的直流電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)化(hua)為負(fu)載需要(yao)的交流電(dian)(dian)(dian)。
太陽(yang)能光(guang)伏供電(dian)(dian)系統(tong)(tong)的(de)(de)基本(ben)工作(zuo)原理就是在太陽(yang)光(guang)的(de)(de)照射(she)下,將太陽(yang)電(dian)(dian)池組件(jian)產生的(de)(de)電(dian)(dian)能通過控(kong)制(zhi)器的(de)(de)控(kong)制(zhi)給(gei)蓄電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)或(huo)者(zhe)在滿足(zu)負載(zai)需求(qiu)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下直(zhi)接給(gei)負載(zai)供電(dian)(dian),如果日照不足(zu)或(huo)者(zhe)在夜間則由蓄電(dian)(dian)池在控(kong)制(zhi)器的(de)(de)控(kong)制(zhi)下給(gei)直(zhi)流(liu)(liu)負載(zai)供電(dian)(dian),對(dui)于含(han)有(you)(you)交流(liu)(liu)負載(zai)的(de)(de)光(guang)伏系統(tong)(tong)而言,還需要(yao)增(zeng)加(jia)逆變器將直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)(dian)轉換成交流(liu)(liu)電(dian)(dian)。光(guang)伏系統(tong)(tong)的(de)(de)應用(yong)具有(you)(you)多種形式(shi),但是其(qi)基本(ben)原理大同小異。對(dui)于其(qi)他類(lei)型(xing)的(de)(de)光(guang)伏系統(tong)(tong)只是在控(kong)制(zhi)機理和系統(tong)(tong)部件(jian)上根據實際(ji)的(de)(de)需要(yao)有(you)(you)所不同,下面(mian)將對(dui)不同類(lei)型(xing)的(de)(de)光(guang)伏系統(tong)(tong)進(jin)行詳細地描述(shu)。
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