太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)培訓(xùn)教材2013年12月11日太陽(yáng)能系統(tǒng)概況太陽(yáng)能電源相當(dāng)于一個(gè)接著負(fù)載的大充電器。白天，太陽(yáng)能電池方陣將日照輻射能轉(zhuǎn)換成電能，控制器將不穩(wěn)定的光伏電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載并給蓄電池充電；夜間由蓄電池放電為負(fù)載供電，如此往復(fù)。太陽(yáng)能電源的組成：太陽(yáng)能方陣+太陽(yáng)能控制器+蓄電池組。常用的太陽(yáng)能電源有兩個(gè)種類，是兩種完全不同的工作模式，即:子陣投撤PWM撤型（蓄電池穩(wěn)壓式）和直流變換DC-DC型（獨(dú)立穩(wěn)壓型）太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)框圖太陽(yáng)能控制柜高頻開關(guān)整流器監(jiān)控器充電控制器負(fù)荷穩(wěn)壓器移動(dòng)油機(jī)太陽(yáng)電池方陣直流負(fù)荷蓄電池組太陽(yáng)能發(fā)電原理

太陽(yáng)能電池芯片是具有光電效應(yīng)的半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體的PN結(jié)被光照后產(chǎn)生電流，當(dāng)光直射太陽(yáng)能電池芯片，其中一部分被反射，一部分被吸收。一部分透過(guò)電池芯片、被吸收的光激發(fā)被束縛的高能級(jí)狀態(tài)下的電子，使之成為自由電子，這些自由電子在晶體內(nèi)向各方向移動(dòng)，余下空穴（電子以前的位置）?？昭ㄒ矅@晶體飄移，自由電子（－）在N結(jié)聚集，空穴（＋）在P結(jié)聚集，當(dāng)外部環(huán)路被閉合，電流產(chǎn)生電池單元

由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實(shí)用中的太陽(yáng)能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽(yáng)光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。

若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)載形成的回路，就有"光生電流"流過(guò)，太陽(yáng)能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。

理論研究表明，太陽(yáng)能電池組件的峰值功率Pk，由當(dāng)?shù)氐奶?yáng)平均輻射強(qiáng)度與末端的用電負(fù)荷(需電量)決定。

太陽(yáng)能電源系統(tǒng)

太陽(yáng)能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。

電能儲(chǔ)存單元太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時(shí)間(發(fā)電時(shí)間)的影響。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無(wú)日照時(shí)間決定。西氣東輸?shù)氖前?天無(wú)日照設(shè)計(jì)的，一般閥室是1500安時(shí)，待陰保設(shè)備的閥室是2000安時(shí)

控制器

控制器的主要功能是使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)附近，以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式，使整個(gè)系統(tǒng)始終運(yùn)行于最大功率點(diǎn)Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當(dāng)電池缺電、系統(tǒng)故障，如電池開路或接反時(shí)切斷開關(guān)。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點(diǎn)Pm，又能跟蹤太陽(yáng)移動(dòng)參數(shù)的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。

DC-AC逆變器

逆變器按激勵(lì)方式，可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過(guò)全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過(guò)調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使。太陽(yáng)能極板以深藍(lán)為主色突顯沉靜穩(wěn)重的色調(diào)。由于電池高效率化的實(shí)現(xiàn)，確保了相同面積發(fā)電量的增加。京瓷太陽(yáng)能電池裝置“d.Blue”，在電池表現(xiàn)方面，依靠等離子體與反應(yīng)性氣體形成以微米為單位的細(xì)小凹凸，使太陽(yáng)光的反射減少，提高了發(fā)電效率太陽(yáng)能日射計(jì)日射計(jì)是測(cè)量日照強(qiáng)度的設(shè)備，它的數(shù)據(jù)為系統(tǒng)的運(yùn)行提供參考。太陽(yáng)能控制柜警示標(biāo)志交流輸入開關(guān)監(jiān)控模塊負(fù)荷開關(guān)充電控制器蓄電池開關(guān)太陽(yáng)能輸入開關(guān)整流模塊充電控制器太陽(yáng)能充電控制器能夠?qū)⒄麄€(gè)電池方陣的輸入電壓通過(guò)高頻大功率的變換器件，變成穩(wěn)定的蓄電池均充或浮充電壓值，從而可保證蓄電池免受靠切換方陣充電時(shí)的電流沖擊，使蓄電池的使用壽命延長(zhǎng)。監(jiān)控器根據(jù)蓄電池的運(yùn)行情況，向太陽(yáng)能充電控制器發(fā)出均充或浮充信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池的自動(dòng)管理的目的。負(fù)荷穩(wěn)壓器負(fù)荷穩(wěn)壓器使用來(lái)講蓄電池的電壓變換為負(fù)荷所需要的直流24V電壓。當(dāng)蓄電池電壓低于21.6V時(shí)，負(fù)荷穩(wěn)壓器將切斷，停止向負(fù)荷供電。多個(gè)負(fù)荷穩(wěn)壓器并聯(lián)還具有均流的功能。數(shù)據(jù)采集監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊顯示功能：可顯示太陽(yáng)電池電流和電壓、日射量、蓄電池充放電電流和電壓、溫度（蓄電池和環(huán)境）、負(fù)荷電流和電壓、年月日時(shí)分及系統(tǒng)參數(shù)。控制功能：對(duì)太陽(yáng)能充電控制器的開機(jī)/停機(jī)控制，蓄電池的均充/浮充自動(dòng)控制。設(shè)定功能：在前面板,設(shè)定撥碼開關(guān)向上搬為設(shè)定狀態(tài),此時(shí)可修改狀態(tài)值或設(shè)定值;設(shè)定撥碼開關(guān)向下搬為非設(shè)定狀態(tài),此時(shí)可查詢狀態(tài)值或設(shè)定值,但不能修改。遠(yuǎn)端監(jiān)控功能整流模塊控制保護(hù)功能；并聯(lián)均流功能；控制保護(hù)功能

維護(hù)檢修

日常請(qǐng)進(jìn)行以下方面的檢查。請(qǐng)確認(rèn)1.1項(xiàng)的使用環(huán)境是否維持。確認(rèn)太陽(yáng)電池方陣架臺(tái)應(yīng)無(wú)傾斜、斷裂情況發(fā)生。請(qǐng)確認(rèn)太陽(yáng)電池表面應(yīng)無(wú)碎裂、背面無(wú)破損、邊框無(wú)明顯變形。確認(rèn)太陽(yáng)能組合電源柜體沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕，生銹。請(qǐng)確認(rèn)在中午充電控制器應(yīng)有輸出電流給蓄電池和負(fù)荷。太陽(yáng)能組合電源監(jiān)控器的[報(bào)警]指示燈閃亮?xí)r，請(qǐng)參照9項(xiàng)中的[異常處理]。請(qǐng)確認(rèn)太陽(yáng)能組合電源柜體內(nèi)是否有不同于以往的雜音。通氣口堵塞會(huì)造成冷卻系統(tǒng)的不良，請(qǐng)注意清掃周圍。蓄電池端子處應(yīng)無(wú)酸液滲出，殼體應(yīng)無(wú)變形，請(qǐng)注意及時(shí)清掃灰塵。定期維護(hù)(四年一次)每四年應(yīng)進(jìn)行一次定期維護(hù)，定期維護(hù)也可與日佳公司進(jìn)行商談。異常處理

顯示異常名稱運(yùn)行模式內(nèi)容處理方法太陽(yáng)能方陣異常充電運(yùn)行日射量≤0.05kW/m2且太陽(yáng)電池側(cè)的電壓≥36.55V。太陽(yáng)電池側(cè)的輸入及蓄電池空開重新閉合一次再運(yùn)行，若不能解除，請(qǐng)與我公司聯(lián)絡(luò)。整流器輸出過(guò)電壓充電運(yùn)行整流器內(nèi)部的保護(hù)功能動(dòng)作。重新起動(dòng)，若不能解除，請(qǐng)與我公司聯(lián)絡(luò)。充電控制器輸出過(guò)電壓充電運(yùn)行充電控制器內(nèi)部的保護(hù)功能動(dòng)作。重新起動(dòng)，若不能解除，請(qǐng)與我公司聯(lián)絡(luò)。蓄電池充電過(guò)電壓充電運(yùn)行充電控制器和整流器側(cè)的輸出穩(wěn)壓失控，它們內(nèi)部的保護(hù)功能動(dòng)作，運(yùn)行停止。重新起動(dòng)，若不能解除，請(qǐng)與我公司聯(lián)絡(luò)。蓄電池充電低電壓充電運(yùn)行充電控制器故障或連續(xù)陰雨天過(guò)長(zhǎng)，負(fù)荷穩(wěn)壓器的保護(hù)功能動(dòng)作，停止供電。重新起動(dòng)或用整流器充電，若不能解除，請(qǐng)與我公司聯(lián)絡(luò)。蓄電池過(guò)溫充電運(yùn)行充電控制器側(cè)的蓄電池溫度補(bǔ)償失控，導(dǎo)致蓄電池溫度升高。重新起動(dòng)，若不能解除，請(qǐng)與我公司聯(lián)絡(luò)。負(fù)荷過(guò)電壓充電運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)壓器失控，監(jiān)控器向外部出告警信號(hào)。降低充電控制器和整流器側(cè)的輸出電壓，若不能解除，請(qǐng)與我公司聯(lián)絡(luò)。負(fù)荷低電壓充電運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)壓器失控或蓄電池放電保護(hù)，監(jiān)控器向外部出告警信號(hào)。重新起動(dòng)，若不能解除，若不能解除，請(qǐng)與我公司