光伏系统全套培训知识18278.docx

《光伏系统全套培训知识18278.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏系统全套培训知识18278.docx（122页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、太阳能光伏电源系统应用技术培 训 前 言言 我我国研制制太阳能能电池始始于一九九五八年年，中国国的光伏伏技术经经过四十十年的努努力，已已具有一一定的水水平和基基础。过过去我国国边远地地区的光光伏发电电市场主主要由国国家投资资项目和和多边援援助项目目支撑。990年代代以来，随随着边远远地区经经济发展展和农牧牧民收入入水平的的提高，边边远地区区的光伏伏发电市市场也开开始向商商业化发发展。根根据世界界银行/全球环环境基金金可再生生能源商商业化项项目准备备研究过过程中的的资料显显示，我我国西部部地区经经营太阳阳能光伏伏发电系系统的各各类公司司和团体体由800年代的的不足110家，发发展到119977年

2、底的的50多多家，其其中大多多数公司司以商业业化赢利利为目的的。这从从侧面表表明，我我国的光光伏发电电技术已已经具有有了一定定的市场场潜力和和市场吸吸引力。 光光伏电池池发电有有离网(独立电电站)和和并网(市电并并网电站站)两种种工作方方式。过过去，由由于太阳阳电池的的生产成成本居高高不下，所所以光伏伏电池多多用于工工业部门门（邮电电、电力力、石油油、铁路路等）和和偏远无无电地区区的中小小功率离离网用户户。随着着光伏产产品成本本的降低低和农牧牧民收入入水平的的提高，太太阳能光光伏市场场近年来来发生了了很大变变化，开开始向较较大功率率的交流流系统和和村庄供供电系统统发展；并且逐逐步向并并网发电电

3、以及和和建筑相相结合(屋顶发发电系统统)的常常规发电电方向发发展，开开始由补补充能源源向替代代能源过过渡。太太阳能光光伏电源源的应用用领域十十分广阔阔，从数数十瓦的的户用照照明系统统到电信信、电力力、铁路路、石油油、部队队等部门门通讯设设备数千千瓦的备备用电源源系统，甚甚至在西西藏阿里里、安多多等地区区还建成成几个数数十千瓦瓦的集中中型太阳阳能光伏伏电站。 随随着我国国光伏事事业的高高速发展展和应用用领域的的拓宽，从从事太阳阳能光伏伏电源系系统集成成设计和和安装的的技术人人员不断断增加。由由于太阳阳能光伏伏电源技技术属于于跨多学学科的新新兴学科科，它涉涉及到气气象、光光学、半半导体、电电力、电

4、电子、计计算机和和机械等等多种学学科技术术，要求求从业的的技术人人员应掌掌握广泛泛而深入入的技术术知识，才才能合理理设计使使用和充充分发挥挥价格较较昂贵的的光伏系系统设备备的作用用。但是是，目前前国内有有关光伏伏技术的的书籍和和资料大大多是介介绍太阳阳电池、蓄蓄电池等等器件原原理和应应用方面面的基本本知识，而而系统阐阐述太阳阳能光伏伏电源系系统集成成设计和和配套电电子设备备（光伏伏电源控控制器、方方波或正正弦波逆逆变器及及系统检检测仪器器等）应应用的专专业资料料却很少少。因此此，北京京市计科科能源新新技术开开发公司司根据多多年来从从事光伏伏电源系系统集成成设计、工工程安装装和配套套电子设设备生

5、产产的经验验，组织织编写了了这本培培训教材材，试图图帮助广广大从事事太阳能能光伏行行业的技技术人员员系统学学习掌握握光伏系系统集成成设计和和配套电电子设备备的应用用，更好好地发展展我国的的光伏事事业。由于水平有有限，时时间仓促促，对本本培训中中不当和和错误之之处敬请请专家和和读者批批评指正正。目 录一绪论221我国的的太阳能能资源概概况22太阳能能的主要要利用形形式和光光伏发电电的运行行方式223太阳能能光伏技技术的发发展及前前景2二太阳能能光伏电电源系统统的原理理及组成成21太阳能能电池方方阵22充放电电控制器器23直流/交流逆逆变器224蓄电池池组5测量设设备6太阳能能光伏电电源系统统的设

6、计计2三光伏电电源充放放电控制制器21控制器器的功能能：22控制器器的基本本技术参参数23控制器器的分类类：24控制器器的基本本电路和和工作原原理：225小型单单路充放放电控制制器产品品实例226普通型型柜式充充放电控控制器产产品实例例27智能型型壁挂式式充放电电控制器器产品实实例2四直流交流逆逆变器221逆变器器的功能能：22光伏发发电系统统对逆变变器的技技术要求求23逆变器器的分类类和电路路结构224逆变器器的控制制电路225逆变器器功率器器件的选选择：226逆变器器的主要要技术性性能指标标27PWMM方波逆逆变器产产品实例例28SPWWM正弦弦波逆变变器产品品实例2293kWW 可调调度

7、型并并网逆变变器错误误！未定定义书签签。五光伏电电源系统统数据采采集器221数据采采集器的的主要技技术指标标22数据采采集器的的基本功功能23数据采采集器的的硬件结结构24数据采采集器的的操作22六蓄电池池组：221铅酸蓄蓄电池的的结构及及工作原原理22铅酸蓄蓄电池的的工作原原理23蓄电池池的电压压、容量量和型号号24电解液液的配制制25蓄电池池的安装装26蓄电池池的充电电：27固定型型铅酸蓄蓄电池的的管理和和维护22七备用柴柴油发动动机和交交流充电电设备221柴油发发电机组组22交流充充电设备备产品实实例JKKZH-60KK-3CCH整流流充电柜柜2一绪 论论 在人类类文明的的历史长长河中，

8、人人类不断断地从自自然界索索取、探探求适合合生存和和发展所所需的各各种能源源，能源源的利用用水平折折射出人人类文明明的进步步步伐。从从原始社社会开始始，由地地球在长长达500万年的的历史中中积累下下来的化化石矿物物能源，即即常规能能源(煤煤、石油油、天然然气等)一直是是人类所所用能源源的基础础。但是是常规能能源的储储量正随随着人类类文明的的高度发发展而迅迅速枯竭竭。从资资源的角角度看，地地球的矿矿物能源源储量是是有限的的，按目目前消耗耗的速度度计，石石油还可可供开采采40年年左右，天天然气约约60年年，煤可可望达2200年年。全球球能源消消耗的年年增长率率约为22%，近近35年年来世界界能源消

9、消费量已已经翻了了一番。人人们预计计，到220255年全球球能源消消耗还将将再增加加一倍。这这些都提提醒人们们注意到到必须开开发新的的能源。常规能源的的大量利利用对人人类生存存环境也也有着日日趋严重重的破坏坏作用。 到20世纪末人们开始意识到：由于每年燃烧常规能源所产生的CO2排放量约210亿吨左右，已经使地球严重污染，而且目前CO2的年排放量还在呈上升趋势。CO2造成了地球的温室效应，使全球气候变暖。经过较为准确的推算，如果全球变暖1.54.5,最严重的后果是海平面将上升25145cm，沿海低洼地区将被淹没，这将严重影响到许多国家的经济、社会和政治结构。此外，大量燃烧矿物燃料，会在大范围内形

10、成酸雨，将严重损害森林和农田，目前全球已有数以千计的湖泊酸性度不断提高，并已接近鱼类无法生存的地步；酸雨还损坏石造建筑、破坏古迹、腐蚀金属结构，甚至进入饮用水源，释放出潜在的毒性金属（如镉、铅、汞、锌、铜等），威胁人类健康。因此，人类文明的高度发展与生存环境的极度恶化，形成了强烈的反差。 针针对以上上情况开开发和使使用新能能源(可可再生能能源和无无污染绿绿色能源源)已是是人类目目前迫切切需要解解决的重重要问题题。虽然然目前人人类可利利用的新新能源，如如太阳能能、风能能、地热热能、水水能、海海洋能等等能源形形式都是是可以满满足要求求的。但但从能源源的稳定定性、可可持久性性、数量量、设备备成本、利

11、利用条件件等诸多多因素考考虑，太太阳能将将成为最最为理想想的可再再生能源源和无污污染能源源。1 我国的太阳阳能资源源概况:2 太阳能的主主要利用用形式和和光伏发发电的运运行方式式:太阳能电池池发电与与火力、水水力、柴柴油发电电比较具具有许多多优点，如如安全可可靠、无无噪声、无无污染，能能量随处处可得、不不受地域域限制、无无需消耗耗燃料、无无机械转转动部件件、故障障率低、维维护简便便、可以以无人值值守、建建站周期期短、规规模大小小随意、无无需架设设输电线线路、可可以方便便地与建建筑物相相结合等等，因此此，无论论从近期期还是远远期，无无论从能能源环境境的角度度还是从从边远地地区和特特殊应用用领域需

12、需求的角角度来考考虑，太太阳能电电池发电电都极具具吸引力力。目前前，太阳阳能电池池发电系系统大规规模应用用的唯一一障碍是是其成本本高，预预计到221世纪纪中叶，太太阳能电电池发电电的成本本将会下下降到同同常规能能源发电电相当。届届时，太太阳能电电池发电电将成为为人类电电力的重重要来源源之一。目前太阳能能的利用用形式主主要有光光热利用用、光伏伏发电利利用和光光化学转转换三种种形式。光光热利用用具有低低成本，方方便，利利用效率率较高等等优点，但但不利于于能量的的传输，一一般只能能就地使使用，而而且输出出能量形形式不具具备通用用性。光光化学转转换在自自然界中中以光合合作用的的形式普普遍存在在，但目目

13、前人类类还不能能很好地地利用。光光伏发电电利用以以电能作作为最终终表现形形式，具具有传输输极其方方便的特特点，在在通用性性、可存存储性等等方面具具有前两两者无法法替代的的优势。且且由于太太阳能电电池的原原料硅的储储量十分分丰富、太太阳电池池转换效效率的不不断提高高、生产产成本的的不断下下降，都都促使太太阳能光光伏发电电在能源源、环境境和人类类社会未未来发展展中占据据重要地地位。由于太阳光光资源具具有分散散性，而而且随处处可得，太太阳能电电池发电电系统特特别适合合于作为为独立的的电源使使用，例例如边远远地区的的村庄及及户用供供电系统统、太阳阳能电池池照明系系统, 太阳能能电池水水泵系统统以及大大

14、部分的的通信电电源系统统等都属属此类。太太阳能电电池发电电系统还还可以同同其它发发电系统统组成联联合供电电系统，如如“风光光互补系系统”、“风光光柴蓄互补补系统”等。由由于风力力发电系系统成本本低，又又由于风风能和太太阳能资资源具有有互补性性，互补补发电系系统可以以大大提提高供电电的稳定定性，其其价格比比起独立立太阳能能电池发发电系统统至少可可减少11/3。除除此之外外，太阳阳能电池池发电系系统还可可以与电电网相联联构成并并网发电电系统。并并网系统统是将太太阳能电电池发出出的直流流电通过过并网逆逆变器直直接馈入入电网，从从而可以以大大减减少蓄电电池的存存储容量量。并网网发电系系统可分分为“可调

15、度度式并网网系统”和“不可调调度式并并网系统统”。“不可调调度式并并网系统统”中不带带储能系系统，馈馈入电网网的电力力完全取取决于日日照的情情况；“可调度度式并网网系统”带有储储能系统统，可根根据需要要随时将将太阳能能电池发发电系统统并入或或退出电电网。实实践证明明，并网网电站可可以对电电网调峰峰、提高高电网末末端的电电压稳定定性、改改善电网网的功率率因数和和消除电电网杂波波均能发发挥有效效作用，很很有应用用前景。3太阳能能光伏技技术的发发展及前前景：太阳能电池池最早用用于空间间技术，至至今宇宙宙飞船和和人造卫卫星的电电力仍然然基本上上依靠太太阳能电电池系统统来供给给。700年代以以后，太太阳

16、能电电池在地地面得到到广泛应应用，目目前已遍遍及生活活照明、铁铁路交通通、水利利气象、邮邮电通信信、广播播电视、阴阴极保护护、农林林牧业、军军事国防防、并网网调峰等等各个领领域。功功率级别别，大到到10MMW的太太阳能电电池发电电站，小小到手表表、计算算器的电电源。随随着太阳阳能电池池发电成成本的进进一步降降低，它它将进入入更大规规模的工工业应用用领域，如如海水淡淡化、光光电制氢氢、电动动车充电电系统等等；对于于这些系系统，目目前世界界上已有有成功的的示范。太太阳能电电池发电电最终的的发展目目标，是是进入公公共电力力网的规规模应用用，包括括中心并并网光伏伏电站、风风光互互补电站站、电网网末稍的

17、的延伸光光伏电站站、分散散式屋顶顶并网光光伏系统统等。展展望太阳阳能电池池发电的的未来，人人们甚至至设想出出大型的的宇宙发发电计划划，即在在太空中中建立人人造同步步卫星光光伏电站站。19997年年8月在加加拿大蒙蒙特利尔尔召开了了第四届届国际空空间太阳阳能电站站会议，提提出了一一些构想想，但付付诸实施施，恐非非短期所所能实现现。但美美国、日日本已制制订了试试验性发发射计划划（容量量等级为为10000KWWp数量量级）。因因为大气气层外的的阳光辐辐射比地地球上要要高出330%以以上，而而且由于于宇宙没没有黑夜夜，卫星星电站可可以连续续发电。一一组111km4km的的太阳能能电池板板，在空空间可产

18、产生80000MMW的电电力，一一年的发发电量将将高达7700亿亿千瓦时时。空间间电站可可以将所所发出的的电通过过微波源源源不断断地传送送回地球球供人们们使用。日本一批学者认为：在地球上的沙漠和荒原地区架设太阳能电池阵列，用高温超导电缆联成网络便可解决全球能源供应，不必再使用原子能核电站。美国普林斯顿大学能源和环境研究所的一批学者认为：在下一个十年内以光电为基础的电解水制氢和储氢技术将趋于成熟，他们经计算后提出，如在新墨西哥州或亚利桑那州一块直径为386km的环形地区设置太阳能电池制氢，便可提供相当于美国1986年的全部矿物燃料消耗的能量。由于晶体硅硅原料领领域的发发展（例例如超薄薄晶体硅硅太

19、阳电电池的开开发和使使用更便便宜的太太阳能级级材料）和和太阳能能电池更更先进的的生产过过程的发发展，将将使得晶晶体硅电电池在将将来会变变得更为为便宜；此外，效效率也将将进一步步得到提提高。薄膜太阳能能电池，例例如非晶晶硅太阳阳能电池池，由于于其廉价价的生产产成本而而在消费费领域被被广泛的的应用。但但它的效效率低（约约588）、生生产规模模小、稳稳定性差差、原料料利用率率低，均均限制了了它的应应用。然然而，如如果效率率能被提提高，稳稳定性问问题能被被解决的的话，这这种太阳阳能电池池仍将是是将来的的一个重重要发展展方向。基于镓砷化化合物和和其他V族成分分的薄片片太阳能能电池正正处于早早期的发发展阶

20、段段，由于于它的效效率有可可能达到到30而而显得尤尤为重要要，但是是这种类类型的太太阳能电电池在220055年以前前还不可可能得到到广泛应应用。 由于于太阳能能光伏发发电技术术的重要要性，在在研究开开发、产产业化制制造技术术及市场场开拓方方面成为为世界各各国特别别是发达达国家激激烈竞争争的主要要热点。太阳能的光电利用已经在世界范围内形成新兴产业，技术也在日新月异地发展，效率的提高和价格的下降已呈必然趋势。澳大利亚新南威尔士大学已研制出= 24%的单体（44cm）高效硅太阳能电池。80年代以来，即使世界经济总体情况处于衰退和低谷时期，光伏技术一直保持以10%-15%的递增速度发展。90年代后期，

21、世界市场出现了供不应求的局面，发展更加迅速。1997年世界太阳电池光伏组件生产122MW，比1996年增长了38%（1996年88.5MW），超出光伏界专家最乐观的估计。二太阳能能光伏电电源系统统的原理理及组成成太阳能电池池发电系系统是利利用以光光生伏打打效应原原理制成成的太阳阳能电池池将太阳阳辐射能能直接转转换成电电能的发发电系统统。它由由太阳能能电池方方阵、控控制器、蓄蓄电池组组、直流流/交流流逆变器器等部分分组成，其其系统组组成如图图111所示。图11 太阳能能电池发发电系统统示意图图1太阳能能电池方方阵：太阳能电池池单体是是光电转转换的最最小单元元，尺寸寸一般为为4cmm2到1000c

22、mm2不等。太太阳能电电池单体体的工作作电压约约为0.5V, 工作作电流约约为200255mA/cm22, 一一般不能能单独作作为电源源使用。将将太阳能能电池单单体进行行串并联联封装后后，就成成为太阳阳能电池池组件，其其功率一一般为几几瓦至几几十瓦，是是可以单单独作为为电源使使用的最最小单元元。太阳阳能电池池组件再再经过串串并联组组合安装装在支架架上，就就构成了了太阳能能电池方方阵，可可以满足足负载所所要求的的输出功功率 (见图112)。（1）硅太太阳能电电池单体体常用的太阳阳能电池池主要是是硅太阳阳能电池池。晶体体硅太阳阳能电池池由一个个晶体硅硅片组成成，在晶晶体硅片片的上表表面紧密密排列着

23、着金属栅栅线，下下表面是是金属层层。硅片片本身是是P型硅硅，表面面扩散层层是N区，在在这两个个区的连连接处就就是所谓谓的PNN结。PN结形形成一个个电场。太太阳能电电池的顶顶部被一一层抗反反射膜所所覆盖，以以便减少少太阳能能的反射射损失。太阳能电池池的工作作原理如如下：光是由光子子组成，而而光子是是包含有有一定能能量的微微粒，能能量的大大小由光光的波长长决定，光被被晶体硅硅吸收后后，在PPN结中中产生一一对对正正负电荷荷，由于于在PNN结区域的正负负电荷被被分离，因因而可以以产生一一个外电电流场，电电流从晶晶体硅片片电池的底端经过过负载流流至电池池的顶端端。这就就是“光生伏伏打效应应”。图12

24、 太阳能能电池单单体、组组件和方方阵将一个负载载连接在在太阳能能电池的的上下两两表面间间时，将将有电流流流过该该负载，于于是太阳阳能电池池就产生生了电流流；太阳阳能电池池吸收的的光子越越多，产产生的电电流也就就越大。光光子的能能量由波波长决定定，低于于基能能能量的光光子不能能产生自自由电子子，一个个高于基基能能量量的光子子将仅产产生一个个自由电电子，多多余的能能量将使使电池发发热，伴伴随电能能损失的的影响将将使太阳阳能电池池的效率率下降。（2）硅太太阳能电电池种类类目前世界上上有3种种已经商商品化的的硅太阳阳能电池池：单晶晶硅太阳阳能电池池、多晶晶硅太阳阳能电池池和非晶晶硅太阳阳能电池池。对于

25、于单晶硅硅太阳能能电池，由由于所使使用的单单晶硅材材料与半半导体工工业所使使用的材材料具有有相同的的品质，使使单晶硅硅的使用用成本比比较昂贵贵。多晶晶硅太阳阳能电池池的晶体体方向的的无规则则性，意意味着正正负电荷荷对并不不能全部部被PNN结电场场所分离离，因为为电荷对对在晶体体与晶体体之间的的边界上上可能由由于晶体体的不规规则而损损失，所所以多晶晶硅太阳阳能电池池的效率率一般要要比单晶晶硅太阳阳能电池池低。多多晶硅太太阳能电电池用铸铸造的方方法生产产，所以以它的成成本比单单晶硅太太阳能电电池低。非晶硅太阳能电池属于薄膜电池，造价低廉，但光电转换效率比较低，稳定性也不如晶体硅太阳能电池，目前多数

26、用于弱光性电源，如手表、计算器等。一般产品化化单晶硅硅太阳电电池的光光电转换换效率为为 133155 % 产产品化多多晶硅太太阳电池池的光电电转换效效率为 11133 %产品化非晶晶硅太阳阳电池的的光电转转换效率率为 58 %（3）太阳阳能电池池组件一个太阳能能电池只只能产生生大约00.5VV电压，远远低于实实际应用用所需要要的电压压。为了了满足实实际应用用的需要要，需把把太阳能能电池连连接成组组件。太太阳能电电池组件件包含一一定数量量的太阳阳能电池池，这些些太阳能能电池通通过导线线连接。一一个组件件上，太太阳能电电池的标标准数量量是366片（100cm10ccm），这意意味着一一个太阳阳能电

27、池池组件大大约能产产生177V的电压压，正好好能为一一个额定定电压为为12V的的蓄电池池进行有有效充电电。通过导线连连接的太太阳能电电池被密密封成的的物理单单元被称称为太阳阳能电池池组件，具具有一定定的防腐腐、防风风、防雹雹、防雨雨等的能能力，广广泛应用用于各个个领域和和系统。当当应用领领域需要要较高的的电压和和电流而而单个组组件不能能满足要要求时，可可把多个个组件组组成太阳阳能电池池方阵，以以获得所所需要的的电压和和电流。太阳能电池池的可靠靠性在很很大程度度上取决决于其防防腐、防防风、防防雹、防防雨等的的能力。其其潜在的的质量问问题是边边沿的密密封以及及组件背背面的接接线盒。这种组件的的前面

28、是是玻璃板板，背面面是一层层合金薄薄片。合合金薄片片的主要要功能是是防潮、防防污。太太阳能电电池也是是被镶嵌嵌在一层层聚合物物中。在在这种太太阳能电电池组件件中，电电池与接接线盒之之间可直直接用导导线连接接。组件的电气气特性主主要是指指电流电压输输出特性性，也称称为特性曲曲线，如如图13所示示。特性曲曲线可根根据图113所示的的电路装装置进行行测量。特性曲线显示了通过太阳能电池组件传送的电流Im与电压Vm在特定的太阳辐照度下的关系。如果太阳能电池组件电路短路即V0，此时的电流称为短路电流Isc；如果电路开路即I0，此时的电压称为开路电压Voc。太阳能电池组件的输出功率等于流经该组件的电流与电压

29、的乘积，即PVI 。I: 电流流 Issc: 短路电电流 Imm: 最最大工作作电流 V: 电电压 VVoc: 开路路电压 Vmm: 最最大工作作电压图1-3 太阳阳能电池池的电流流电压压特性曲曲线当太阳能电电池组件件的电压压上升时时，例如如通过增增加负载载的电阻阻值或组组件的电电压从零零（短路路条件下下）开始始增加时时，组件件的输出出功率亦亦从0开始增增加；当当电压达达到一定定值时，功功率可达达到最大大，这时时当阻值值继续增增加时，功功率将跃跃过最大大点，并并逐渐减减少至零零，即电电压达到到开路电电压Vooc。太太阳能电电池的内内阻呈现现出强烈烈的非线线性。在在组件的的输出功功率达到到最大点

30、点，称为为最大功功率点；该点所所对应的的电压，称称为最大大功率点点电压VVm（又又称为最最大工作作电压）；该点所所对应的的电流，称称为最大大功率点点电流IIm（又又称为最最大工作作电流）；该点的的功率，称称为最大大功率PPm。随着太阳能能电池温温度的增增加，开开路电压压减少，大大约每升升高1CC每片电电池的电电压减少少5mVV，相当当于在最最大功率率点的典典型温度度系数为为0.4%/C。也就就是说，如如果太阳阳能电池池温度每每升高11C，则最最大功率率减少00.4%。所以以，太阳阳直射的的夏天，尽尽管太阳阳辐射量量比较大大，如果果通风不不好，导导致太阳阳电池温温升过高高，也可可能不会会输出很很

31、大功率率。由于太阳能能电池组组件的输输出功率率取决于于太阳辐辐照度、太太阳能光光谱的分分布和太太阳能电电池的温温度，因因此太阳阳能电池池组件的的测量在在标准条条件下（STC）进行，测量条件被欧洲委员会定义为101号标准，其条件是：光谱辐照度度10000W/m2大气质量系系数 AM11.5太阳电池温温度25在该条件下下，太阳阳能电池池组件所所输出的的最大功功率被称称为峰值值功率，表表示为WWp(peaak wwattt)。在很很多情况况下，组组件的峰峰值功率率通常用用太阳模模拟仪测测定并和和国际认认证机构构的标准准化的太太阳能电电池进行行比较。通过户外测测量太阳阳能电池池组件的的峰值功功率是很很

32、困难的的，因为为太阳能能电池组组件所接接受到的的太阳光光的实际际光谱取取决于大大气条件件及太阳阳的位置置；此外外，在测测量的过过程中，太太阳能电电池的温温度也是是不断变变化的。在在户外测测量的误误差很容容易达到到10或或更大。如果太阳电电池组件件被其它它物体(如鸟粪粪、树荫荫等)长长时间遮遮挡时，被被遮挡的的太阳能能电池组组件此时时将会严严重发热热，这就就是“热斑效效应”。这种种效应对对太阳能能电池会会造成很很严重地地破坏作作用。有有光照的的电池所所产生的的部分能能量或所所有的能能量，都都可能被被遮蔽的的电池所所消耗。为为了防止止太阳能能电池由由于热班班效应而而被破坏坏，需要要在太阳阳能电池池

33、组件的的正负极极间并联联一个旁旁通二极极管，以以避免光光照组件件所产生生的能量量被遮蔽蔽的组件件所消耗耗。连接盒是一一个很重重要的元元件：它它保护电电池与外外界的交交界面及及各组件件内部连连接的导导线和其其他系统统元件。它它包含一一个接线线盒和11只或22只旁通通二极管管。2充放电电控制器器：充放电控制制器是能能自动防防止蓄电电池组过过充电和和过放电电并具有有简单测测量功能能的电子子设备。由由于蓄电电池组被被过充电电或过放放电后将将严重影影响其性性能和寿寿命，充充放电控控制器在在光伏系系统中一一般是必必不可少少的。充充放电控控制器，按按照开关关器件在在电路中中的位置置，可分分为串联联控制型型和

34、分流流控制型型；按照照控制方方式，可可分为普普通开关关控制型型(含单单路和多多路开关关控制)和PWWM脉宽宽调制控控制型(含最大大功率跟跟踪控制制器)。开开关器件件，可以以是继电电器，也也可以是是MOSSFETT模块。但但PWMM脉宽调调制控制制器，只只能用MMOSFFET模模块作为为开关器器件。3直流/交流逆逆变器： 逆逆变器是是将直流流电变换换成交流流电的电电子设备备。由于于太阳能能电池和和蓄电池池发出的的是直流流电，当当负载是是交流负负载时，逆逆变器是是不可缺缺少的。逆逆变器按按运行方方式，可可分为独独立运行行逆变器器和并网网逆变器器。独立立运行逆逆变器用用于独立立运行的的太阳能能电池发

35、发电系统统，为独独立负载载供电。并并网逆变变器用于于并网运运行的太太阳能电电池发电电系统，将将发出的的电能馈馈入电网网。逆变变器按输输出波形形，又可可分为方方波逆变变器和正正弦波逆逆变器。方方波逆变变器，电电路简单单，造价价低，但但谐波分分量大，一一般用于于几百瓦瓦以下和和对谐波波要求不不高的系系统。正正弦波逆逆变器，成成本高，但但可以适适用于各各种负载载。从长长远看，SPWM脉宽调制正弦波逆变器将成为发展的主流。4蓄电池池组： 其作用是储储存太阳阳能电池池方阵受受光照时时所发出出的电能能并可随随时向负负载供电电。太阳阳能电池池发电系系统对所所用蓄电电池组的的基本要要求是：(1) 自放放电率低

36、低；(22)使用用寿命长长；(33) 深深放电能能力强；(4)充电效效率高；(5) 少维维护或免免维护；(6)工作温温度范围围宽；(7) 价格低低廉。目前我国与与太阳能能电池发发电系统统配套使使用的蓄蓄电池主主要是铅铅酸蓄电电池和镉镉镍蓄电电池。配配套2000Ahh以上的的铅酸蓄蓄电池，一一般选用用固定式式或工业业密封免免维护铅铅酸蓄电电池；配配套2000Ahh以下的的铅酸蓄蓄电池，一一般选用用小型密密封免维维护铅酸酸蓄电池池。5测量设设备： 对对于小型型太阳能能电池发发电系统统，只要要求进行行简单的的测量，如如蓄电池池电压和和充放电电电流，测测量所用用的电压压和电流流表一般般装在控控制器面面

37、板上。对对于太阳阳能通信信电源系系统、阴阴极保护护系统等等工业电电源系统统和大型型太阳能能发电站站，往往往要求对对更多的的参数进进行测量量，如太太阳能辐辐射量、环环境温度度、充放放电电量量等，有有时甚至至要求具具有远程程数据传传输、数数据打印印和遥控控功能，这这时要求求为太阳阳能电池池发电系系统应配配备智能能化的“数据采采集系统统”和“微机监监控系统统”。6太阳能能光伏电电源系统统的设计计：太阳能光伏伏电源系系统的设设计分为为软件设设计和硬硬件设计计，且软软件设计计先于硬硬件设计计。软件件设计包包括：负负载用电电量的计计算，太太阳能电电池方阵阵面辐射射量的计计算，太太阳能电电池、蓄蓄电池用用量

38、的计计算和二二者之间间相互匹匹配的优优化设计计，太阳阳能电池池方阵安安装倾角角的计算算，系统统运行情情况的预预测和系系统经济济效益的的分析等等。硬件件设计包包括：负负载的选选型及必必要的设设计，太太阳能电电池和蓄蓄电池的的选型，太太阳能电电池支架架的设计计，逆变变器的选选型和设设计，以以及控制制、测量量系统的的选型和和设计。对对于大型型太阳能能电池发发电系统统，还要要有方阵阵场的设设计、防防雷接地地的设计计、配电电系统的的设计以以及辅助助或备用用电源的的选型和和设计。软软件设计计由于牵牵涉到复复杂的辐辐射量、安安装倾角角以及系系统优化化的设计计计算，一一般是由由计算机机来完成成；在要要求不太太

39、严格的的情况下下，也可可以采取取估算的的办法。1 太阳能辐辐射原理理： 太阳电电池发电电的全部部能量来来自于太太阳，也也就是说说，太阳阳电池方方阵面上上所获得得的辐射射量决定定了它的的发电量量。太阳阳电池方方阵面上上所获得得辐射量量的多少少与很多多因素有有关：当当地的纬纬度，海海拔，大大气的污污染程度度或透明明程度，一一年当中中四季的的变化，一一天当中中时间的的变化，到到达地面面的太阳阳辐射直直、散分分量的比比例，地地表面的的反射系系数，太太阳电池池方阵的的运行方方式或固固定方阵阵的倾角角变化以以及太阳阳电池方方阵表面面的清洁洁程度等等。要想想较为准准确地推推算出太太阳电池池方阵面面上所获获得

40、的辐辐射量，必必须对太太阳辐射射的基本本概念有有所了解解。太阳辐射的的基本定定律太阳辐射的的直散分分离原理理、布格格朗伯伯定律和和余弦定定律是我我们所要要了解的的三条最最基本的的定律。直散分离原原理： 大大地表面面（即水水平面）和和方阵面面（即倾倾斜面）上上所接收收到的辐辐射量均均符合直直散分离离原理，只只不过大大地表面面所接收收到的辐辐射量没没有地面面反射分分量，而而太阳电电池方阵阵面上所所接收到到的辐射射量包括括地面反反射分量量：Qp = Sp+DpQT = ST+DT+RTQp: 水水平面总总辐射Sp: 水水平面直直接辐射射Dp: 水水平面散散射辐射射QT : 倾斜面面总辐射射ST: 倾

41、倾斜面直直接辐射射DT: 倾倾斜面地地面反射射布格-朗伯伯定律: SD= S00Fm S0：太阳阳常数 13550W/m2SD：直直接辐射射强度F: 大气气透明度度m: 大气气质量 m=1/SSina P/PP0a: 太阳高高度角 PPo: 标准大大气压Sina = SiinfSiind+CossfCoss dCooswd: 太阳赤赤纬角d=23.55Sinn(3660*(2844+N)/3665)f： 当地纬纬度 （00 90 ）w： 时角（地地球自转转一周3360度度，244小时） 115度/小时 或或 4分钟钟/度余弦定律: Sp = SD SSinaST = SSDCOOSqDT =

42、Dpp(11+CoosZ)/2RT = Qpp(11-CoosZ)/2QT = ST+DT+RT2 太阳电池池发电系系统的设设计(以以某高山山气象站站为例)：当地气象地地理条件件：由当当地气象象部门提提供前110年的的平均数数据。纬度: 北纬 330-445 度度经度: 东东经 990-1120 度海拔: 10000-440000 米最长阴雨天天: 3 天水平面全年年总辐射射量为:1655千卡/厘米。太阳电池方方阵面上上的总辐辐射为1180千千卡/厘米2。负载情况编号负载名称负载功率(瓦)每日工作时时间(小时)每日耗电(瓦时)1遥测仪(自自动站)AC30WW247202微机、打印印机AC330

43、0W619803照明AC80WW54004通信设备AC1000W1212005合计540W4300电源系统容容量设计计步骤: 太阳电电池组件件的选型型：太阳电池选选用秦皇皇岛华美美光伏电电源系统统有限公公司的组组件型号为：333D113122X3110开路电压：21VV短路电流：2.44A峰值电压：17VV峰值电流：2.2235AA峰值功率：38 Wp 计算等等效的峰峰值日照照时数：全年峰值日日照时数数为: 118000000.001166=20088 小时0.01116为将将辐射量量(卡/cmm)换算成成峰值日日照时数数的换算算系数:峰值日照定定义: 1000毫瓦瓦/cmm=0.1瓦/cmm

44、1 卡=44.188焦耳=44.188瓦秒 11小时=336000秒则: 11卡/cmm=4.18瓦瓦秒/卡/(336000秒/小时0.11瓦/cmm)=00.01116 小时cmm/卡于是: 18000000卡/cmm年0.001166 小时时cm/卡=20088小小时/年平均每日峰峰值日照照时数为为：2008836555.772 小小时/日 根据系系统工作作电压等等级确定定太阳电电池组件件的串联联数：系统工作作电压一一般选择择原则：户用系统为为12VVDC或或24VVDC；通信系统为为48VVDC；电力系统为为1100VDCC；大型电站为为2200VDCC或更高高。每块标准组组件峰值值电压

45、为为17VV，设计计为对112V蓄蓄电池充充电，44块组件件串联对对48VV蓄电池池充电，因因此，所所需太阳阳电池的的串联数数为4块。计算每日日负载耗电电量为：43000Whh48VV89.6Ahh 计算所所需太阳阳电池的的总充电电电流为为： 899.6AAh1.002/(5.772h0.990.88)22.19AA其中： 00.9: 蓄电电池的充充电效率率 00.8: 逆变变器效率率 11.022: 220年内内太阳电电池衰降降，方阵阵组合损损失，尘尘埃遮挡挡等综合合系数。 计算所所需太阳阳电池的的并联数数为：22.199A2.2235AA/块100块 计算所所需太阳阳电池的的总功率率为：（

46、1044）块38峰瓦瓦/块15220 峰峰瓦 计算所所需蓄电电池容量量：蓄电池选用用江苏双双登全密密封阀控控式工业业用铅酸酸蓄电池池 899.6AAh/天天3天(连连续阴雨雨天数)0.6684000Ah0.68:蓄电池池放电深深度。选用GFMM-4000型蓄蓄电池(10小小时放电电率的额额定容量量为4000安时时)24只（2442V48V）。GFM-4400型型蓄电池池标准电电压：22V标准准容量（110 hhr）：4000Ah外外形尺寸寸长：1988mm宽宽：1775mmm高：3553mmm重量：277kg外外壳材料料GGB3007691标标准ABBS不同同温度下下的放电电容量4401004225100000880电电池特性性：容量量（255） 200hr（22A）：440Ah10 hr（40A）：400Ah3 hr（10