太阳能光伏发电系统设计

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1、.太阳能光伏发电系统目录0前言11太阳能光伏发电系统的组成11.1太阳能电池方阵11.2控制器31.3逆变器42太阳能光伏发电系统的分类62.1离网光伏蓄电系统62.2光伏并网发电系统73太阳能光伏发电系统的优缺点简诉83.1太阳能光伏发电系统优点83.2太阳能光伏发电系统缺点84太阳能发电系统的设计因素85屋顶太阳能光伏发电系统方案95.1北京地区利用太阳能发电的可行性分析95.2系统构成105.3系统说明105.4并网与运行116发展前景与面临的问题126.1发展前景12-..太阳能光伏发电系统0前言太阳能是资源最丰富的可再生能源。具有独特的优势和巨大的开发利用潜力，充

2、分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐及能源与环境的协调发展。人类对太阳能的早期利用主要是光和热。光伏发电技术的出现为太阳能利用开辟了广阔的领域。上世纪90年代以来，太阳能光伏发电的发展很快，已广泛用于航天、通讯、交通，以及偏远地区居民生活等领域。太阳能光伏发电是直接将太阳能转换为电能的一种发电形式。在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将光能转换成的电能贮存起来，以便夜晚和阴雨天使用；或者通过逆变器将直流电转换成交流电后与电网相连，向电网供电。1太阳能光伏发电系统

3、的组成太阳能光伏发电技术主要涉及太阳能电池和矩阵、电源转换(逆变器、充电器)、控制系统、储能系统、并网技术等领域，本文主要就太阳能并网电站涉及的主要技术进行综述。1.1太阳能电池方阵太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。1.1.1光—热—电转换方式光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动

4、汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—-..电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。1.1.2光—电直接转换方式光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件

5、，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。简单的说就是:在有光照(无论是太阳光还是其它发光体产生的光照)情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，如同一个能量转换器。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。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太

6、阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。1.1.3太阳能电池技术发展太阳能电池技术是太阳能发电技术的主要组成部分。太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。各类型电池主要性能如表1。表1.各类电池主要性能表种类电池类型商用效率实验室效率优点缺点晶硅电池单晶硅14%-17%23%效率高，技术成熟原料成本高多晶硅13%-15%20

7、.3%效率高，技术成熟原料成本较高非晶硅5%-8%13%弱光效应好，成本相对较低转化率较低薄膜电池碲化镉5%-8%15.8%弱光效应好，成本相对较低有毒污染环境铜铟硒5%-8%15.3%弱光效应好，成本相对较低稀有金属-..晶硅类电池分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件，两种组件最大的差别是单晶硅组件的光电转化效率略高于多晶硅组件，也就是相同功率的电池组件，单晶硅组件的面积小于多晶硅组件的面积。单晶硅、多晶硅太阳能电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点。非晶硅薄膜太阳能电池具有弱光