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太阳能发电系统的原理以及发电效率的提高

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太阳能发电系统的原理以及发电效率的提高

发布日期:2018-09-18 作者:客服 点击:

  1.太阳能发电系统的原理

  

  太阳能发电的主要部件是太阳能电池组件,太阳能发电系统就是由电池组件将太阳能直接转变为电能并储存经变换后应用。太阳能发电系统(如图1 所示)由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜、太阳能跟踪系统、太阳能组件除尘系统等设备组成。其中交流配电柜、太阳能跟踪系统、太阳能组件除尘系统等设备是太阳能发电系统的辅助设备,在提高发电效率,维护系统寿命方面起着关键作用。组成各部分的作用为。

  

  2.1 太阳能电池板

  

  太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本;太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

  

  2.2 太阳能控制器

  

  太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项;由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素,因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。

  

  2.3 蓄电池

  

  一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是:a.自放电率低;b.使用寿命长;c.深放电能力强;d.充电效率高;e.少维护或免维护;f.工作温度范围宽;g.价格低廉。目前我国与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。配套200Ah 以上的铅酸蓄电池,一般选用固定式或工业密封式免维护铅酸蓄电池,每只蓄电池的额定电压为2VDC;配套200Ah 以下的铅酸蓄电池,一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池,每只蓄电池的额定电压为12VDC。

  

内蒙古太阳能发电

  2.4 逆变器

  

  在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC 的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC 的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC- AC 逆变器。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,而负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。

  

  2.5 交流配电柜

  

  其在电站系统的主要作用是对备用逆变器的切换功能,保证系统的正常供电,同时还有对线路电能的计量。

  

  2.6 太阳能跟踪系统

  

  太阳能跟踪系统是能够保持太阳能电池板随时正对太阳,使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置,能够显著提高太阳能光伏组件的发电效率。最大限度的提高太阳跟踪精度,完美实现适时跟踪,最大限度提高太阳光能利用率。

  

  3 太阳能发电系统发电效率提高的措施

  

  在太阳能发电系统中,系统的总效率ηese 由电池组件的PV 转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲,控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多,而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率,降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。目前,技术人员正在从各个方面入手来研究提高太阳能发电系统的效率的方法。已经在电池板方面以及最大光辐射方面取得了有效的进展。

  

  3.1 电池板转化率的提高

  

  目前对硅电池转换率的研究,主要围绕着加大吸能面,如双面电池,减小反射;运用吸杂技术减小半导体材料的复合;电池超薄型化;改进理论,建立新模型;聚光电池等(几种太阳能电池的转换效率见表1)。

  

  3.2 增强光辐射提高转换率

  

  研究表明,与固定式太阳发电设备相比,跟踪太阳发电设备发电能力提高20%- 35%。自动跟踪光伏发电系统是一种配备了太阳能跟踪系统的光伏发电系统,通常所说的光伏发电系统都是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜等设备组成,这些基本设备解决了光照发电、蓄能、用电、并网发电这一基本功能,但是在太阳光的充分利用方面没有达到最佳的光能利用率。太阳能跟踪系统有效解决了太阳能光能利用效果最佳化的问题,太阳能跟踪系统能够保持太阳能电池板随时正对太阳,使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板,能够提高太阳能光伏组件的发电量20%以上,可以显著降低光伏发电系统的投资成本,提高投资成本居高不下的太阳能光伏组件的利用率。自动跟踪光伏发电系统的装置有手动跟踪装置、单轴自动跟踪装置、双轴自动跟踪装置。目前单轴自动跟踪装置已经成熟应用,但双轴自动跟踪装置使得同样多的晶体硅材料,自动跟踪光伏发电系统可产生200 倍的发电量,为高效清洁的太阳能光伏发电产品大面积推广奠定了坚实的基础。另外,在太阳能电池板上配套加装自动感应除尘系统,还可以使得自动跟踪光伏发电系统可以提供长期稳定的电量,也是提高太阳发电系统的效率的一个有效方法。


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