第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

§1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理

§1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

§1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

§1.4光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在常規(guī)一次性能源匱乏、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及全球環(huán)境日益惡化的壓力下，太陽能資源優(yōu)勢已得到全世界的高度重視，光伏行業(yè)正在迅速成長。面對全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)和環(huán)境壓力，人們渴望用可再生能源來代替常規(guī)能源。研究和實(shí)踐表明，太陽能是資源最豐富的可再生能源，它分布廣泛，可再生，不污染環(huán)境，是國際公認(rèn)的理想替代能源。在長期能源戰(zhàn)略中，太陽能光伏發(fā)電將成為人類社會未來能源的基石、世界能源舞臺的主角。太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一種重要形式。利用太陽能電池方陣、充—放電控制器、逆變器、測試儀表和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等電子設(shè)備，蓄電池或其他蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)稱為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1）能量來源于太陽能，取之不盡，用之不竭。2）沒有空氣污染，不排放廢水、廢氣、廢渣。3）沒有轉(zhuǎn)動部件，不產(chǎn)生噪聲，無需或極少需要維護(hù)。4）沒有燃燒過程，不需要燃料。5）運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性好。6）作為關(guān)鍵部件的太陽能電池使用壽命長，晶體硅太陽能電池壽命可達(dá)25年以上。7）根據(jù)需要很容易擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模。

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電是根據(jù)半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、控制器和逆變器三大部分組成，白天在太陽光的照射下，太陽能電池產(chǎn)生一定的電動勢，使得太陽能電池方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求，再配合控制器和逆變器等部件將太陽能電池所產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能?！?.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)§1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

圖1-1直流負(fù)載的太陽能光伏系統(tǒng)第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)§1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

1、太陽能電池方陣

圖1-2太陽能電池方陣電路圖

圖1-3太陽能電池方陣實(shí)際構(gòu)成圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

2、匯流箱

圖1-4匯流箱電路圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

3、蓄電池

4、控制器

5、逆變器

其作用是將太陽能電池組件產(chǎn)生的電能儲存起來，當(dāng)光照不足或晚上，或者負(fù)載需求大于太陽能電池組件所發(fā)的電量時，將儲存的電能釋放，以滿足負(fù)載的能量需求。它是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲能部件。控制器能對蓄電池的充、放電條件加以規(guī)定和控制，并按照負(fù)載的電源需求控制太陽能電池組件和蓄電池對負(fù)載輸出電能。它是整個系統(tǒng)的核心控制部分。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，控制器的功能越來越強(qiáng)大，有將傳統(tǒng)的控制、逆變部分集成的趨勢。

逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。在帶有交流負(fù)載的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通過逆變器將太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為負(fù)載需要的交流電。

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)§1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

按供電特點(diǎn)劃分，一般將光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立系統(tǒng)（或稱離網(wǎng)系統(tǒng)），并網(wǎng)系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。§1.3.1獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池組件方陣直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)為電能，且不需與常規(guī)電力系統(tǒng)相連而獨(dú)立運(yùn)行的光伏系統(tǒng)。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)按照供電類型可分為直流系統(tǒng)、交流系統(tǒng)和交直流混合系統(tǒng)幾種，其主要區(qū)別是系統(tǒng)中是否有逆變器。

圖1-5獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)組成框圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)§1.3.2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)除獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)外，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)也是太陽能發(fā)電的一種重要形式。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)因不需要與公共電網(wǎng)相連接，所以必須增加儲能元件，且常規(guī)儲能元件（如蓄電池等）壽命太短，在很大程度上增加了系統(tǒng)的成本。而并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不經(jīng)過蓄電池儲能，直接通過并網(wǎng)逆變器接入電網(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)椴恍枰獙ｉT的儲能元件，所以建設(shè)和維護(hù)成本較低。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是現(xiàn)在和未來太陽能發(fā)電的主流。

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖1-6并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)有逆流型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)1、以所產(chǎn)生的電能能否返送到電力系統(tǒng)分類2、以用電類型分類無逆流型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分類直、交流型并網(wǎng)系統(tǒng)切換型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)地域型并網(wǎng)系統(tǒng)電力系統(tǒng)交流負(fù)載太陽電池方陣功率調(diào)節(jié)器（逆變器、并網(wǎng)保護(hù)裝置）電流

圖1-7有逆流型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖

圖1-8無逆流型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖1-9直、交流型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖

直流系統(tǒng)

交流系統(tǒng)

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圖1-10切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖1-10地域型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)§1.3.3混合發(fā)電系統(tǒng)

當(dāng)太陽能光伏發(fā)電所提供的電力不足（如遇到連續(xù)陰雨天氣、冬季日照時間過短等），需要使用其他能源來補(bǔ)充時，可以將風(fēng)力發(fā)電、燃料電池發(fā)電等其他發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)并用，這樣的系統(tǒng)叫做混合發(fā)電系統(tǒng)。使用混合發(fā)電系統(tǒng)的目的就是為了綜合利用各種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的缺點(diǎn)，混合發(fā)電系統(tǒng)與單一能源的獨(dú)立系統(tǒng)相比所提供的電源對天氣的依賴性較小。

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)（1）太陽能光伏、燃料電池混合發(fā)電系統(tǒng)

（2）光、柴混合發(fā)電系統(tǒng)為綜合利用能源，提高能源的綜合利用率，節(jié)約電費(fèi)，減少環(huán)境污染，有時將燃料電池與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)混合在一起用，構(gòu)成太陽能光伏、燃料電池并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。利用太陽能光伏和柴油機(jī)共同發(fā)電的系統(tǒng)稱為光、柴混合發(fā)電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)一般用于對用電要求非常高的場合。當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由于日照不足或陰雨天氣無法滿足用電負(fù)載要求時，混合系統(tǒng)即自動啟用柴油機(jī)發(fā)電來滿足系統(tǒng)供電。這種發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)是供電穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。除此之外，還大大節(jié)省了柴油機(jī)的耗油量，大大降低同等系統(tǒng)成本。

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)（3）風(fēng)、光互補(bǔ)性發(fā)電系統(tǒng)

當(dāng)利用光伏發(fā)電提供的電力不足時，可以利用風(fēng)力發(fā)電；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電不足時，可以利用光伏發(fā)電，這樣的系統(tǒng)稱為風(fēng)、光互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)。如圖1-12所示風(fēng)、光互補(bǔ)型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖。

圖1-12風(fēng)、光互補(bǔ)型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖1-13風(fēng)、光互補(bǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例圖

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)分布式光伏發(fā)電特指在用戶場地附近建設(shè)，運(yùn)行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng)，且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。它具有以下特點(diǎn)：一是輸出功率相對較小。。二是污染小，環(huán)保效益突出。一、分布式光伏發(fā)電§1.4光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)通常在建筑物之上建設(shè),從與建筑結(jié)合的形式上,可以分為附加式(BAPV)光伏電站和集成式(BIPV)光伏電站兩種類型。BAPV（BuildingAttachedBIPV組件可以劃分為兩種形式：一種是光伏屋頂結(jié)構(gòu)，另一種是光伏幕墻結(jié)構(gòu)。

圖1-14義烏國際商貿(mào)城三期市場BAPV

圖1-15上海世博會BIPV

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)二、集中式光伏電站

集中式光伏電站通常是指充分利用荒漠地區(qū)豐富和相對穩(wěn)定的太陽能資源構(gòu)建大型光伏電站，接入高壓輸電系統(tǒng)供給遠(yuǎn)距離負(fù)荷。它具有以下特點(diǎn)：1、由于選址更加靈活，光伏出力穩(wěn)定性有所增加，并且充分利用太陽輻射與用電負(fù)荷的正調(diào)峰特性，起到削峰的作用。

2、運(yùn)行方式較為靈活，相對于分布式光伏可以更方便地進(jìn)行無功和電壓控制，參加電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)也更容易實(shí)現(xiàn)。3、建設(shè)周期短，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，不需要水源、燃煤運(yùn)輸?shù)仍媳Ｕ希\(yùn)行成本低，便于集中管理，受到空間的限制小，可以很容易地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)西班牙Olmedilla光伏電站

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)西班牙Almeria光伏電站

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)徐州協(xié)鑫光伏電站

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)大唐甘肅武威光伏電站

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)三、其他內(nèi)容

1.在衛(wèi)星上的太陽能應(yīng)用

在有光照時,利用太陽能電池板供電并對蓄電池充電,無光照時則利用蓄電池的電運(yùn)行。太空中的天氣是有規(guī)律的,不像地球上一樣有時陰天有時下雨,只有部份時間被地球擋住時沒有光照。圖1-16空間站電源

第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)三、其他內(nèi)容

2.其他太陽能發(fā)電應(yīng)用太陽能路燈太陽能公交候車廳漁光互補(bǔ)電站光伏大棚圖1-17日常太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用

第二章太陽能電池

第二章太陽能電池§2.1太陽能電池的工作原理與特性§2.2太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程

§2.3太陽能電池組件

§2.4太陽能電池方陣

第二章太陽能電池

光伏發(fā)電系統(tǒng)最核心的器件是太陽能電池。由于太陽能電池可以將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換成電能，無復(fù)雜部件、無轉(zhuǎn)動部分，無噪聲等，因此使用太陽能電池的光伏發(fā)電是太陽能利用較為理想的方式之一。太陽能電池作為將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量的好壞直接影響太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率及使用壽命，本章重點(diǎn)講述太陽能電池的原理、特性及種類。

第二章太陽能電池

太陽能電池是一種具有光生伏打效應(yīng)的半導(dǎo)體器件，它由兩層半導(dǎo)體材料組成，其厚度約為1/100英寸，形成兩個區(qū)域：一個正電荷區(qū)，一個負(fù)電荷區(qū)。正電荷區(qū)位于電池的下層，負(fù)電荷區(qū)位于電池的上層，正負(fù)電荷區(qū)交界面附近的區(qū)域稱為PN結(jié)。PN結(jié)是太陽能電池的核心，是其賴以工作的基礎(chǔ)。§2.1太陽能電池的工作原理與特性

第二章太陽能電池（1）通常的火力、水力發(fā)電，發(fā)電站一般遠(yuǎn)離負(fù)載，需要通過輸電系統(tǒng)，而太陽能電池只要有太陽便可發(fā)電，因此使用方便，可以安裝在靠近電力消耗的地方，在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū)，可以降低輸電和配電成本，增加供電設(shè)施的可靠性。（2）沒有運(yùn)動部件，壽命長，無需或極少需要維護(hù)。（3）太陽能電池能直接將光能轉(zhuǎn)換成電能，不會產(chǎn)生廢氣和有害物質(zhì)等。（4）太陽能電池的能量隨入射光、季節(jié)、天氣、時刻等的變化而變化，在夜間不能發(fā)電。（5）太陽能電池所產(chǎn)生的電是直流電，并且無蓄電功能。（6）太陽能電池成本較高?！?.1.1太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)：

第二章太陽能電池§2.1.2太陽能電池發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)一、太陽能電池的基本工作原理

圖2-1光生伏打效應(yīng)原理示意圖所謂光生伏打效應(yīng)，簡單地說，就是當(dāng)物體受到光照時，其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應(yīng)。

第二章太陽能電池

圖2-2太陽能電池發(fā)電原理示意圖太陽能電池的原理：太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

第二章太陽能電池半導(dǎo)體太陽能電池的發(fā)電過程概括成以下四點(diǎn)：（1）收集太陽光和其他光使之照射到太陽能電池表面上。（2）太陽能電池吸收具有一定能量的光子后，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子—空穴對，兩者極性相反。這些電子和空穴應(yīng)有足夠的壽命，在它們被分離之前復(fù)合不消失。（3）這些電性相反的光生載流子在太陽能電池PN結(jié)內(nèi)建電場的作用下，電子—空穴對被分離，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊，在PN結(jié)兩邊產(chǎn)生異性電荷的積累，從而產(chǎn)生光生電動勢，即光生電壓。（4）在太陽能電池PN結(jié)的兩側(cè)引出電極，并接上負(fù)載，則在外電路中即有光生電流通過，從而獲得功率輸出，這樣太陽能電池就把太陽能（或其他光能）直接轉(zhuǎn)換成了電能。第二章太陽能電池

圖2-3太陽能電池的結(jié)構(gòu)原理圖二、太陽能電池的結(jié)構(gòu)

因生產(chǎn)制造太陽能電池的基體材料和所采用的工藝方法的不同，太陽能電池的結(jié)構(gòu)也是多種多樣?，F(xiàn)在大部分使用的都是P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體組合而成的PN結(jié)型太陽能電池，它主要由P型和N型半導(dǎo)體、電極、減反射膜等構(gòu)成。第二章太陽能電池§2.1.3太陽能電池的特性一、太陽能電池的極性

硅太陽能電池一般制成p+/n型結(jié)構(gòu)或n+/p型結(jié)構(gòu)。其中，第一個符號，即p+和n+，表示太陽能電池正面光照層半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型；第二個符號n和p，表示太陽能電池背面襯底半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型。太陽能電池的電性能與半導(dǎo)體材料的特性有關(guān)。在太陽光或其他光照時，太陽能電池輸出電壓的極性，p型一側(cè)電極為正，n型一側(cè)電極為負(fù)。第二章太陽能電池二、太陽能電池的電流——電壓特性

太陽能電池的工作電流和電壓隨著負(fù)載電阻的變化而變化，將不同阻值所對應(yīng)的工作電壓和電流值繪出曲線就得到太陽能電池的電流-電壓特性曲線。

圖2-4常用的太陽能電池電流-電壓特性曲線第二章太陽能電池三、太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率（ConversionEfficiency）用來表示在太陽能電池上的光能量轉(zhuǎn)換成電能的大小，一般用輸出能量與入射的太陽能量之比來表示。轉(zhuǎn)換效率=（太陽能電池的輸出能量/入射的太陽能量（Pin

））×100%思考：為什么太陽能電池的入射光的能量不能高效地轉(zhuǎn)換成電能呢？第二章太陽能電池三、太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率改善太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法：

1、太陽能電池材料的厚度。

2、電池與接線的電阻。

3、電池的表面處理。

（抗反射層、表面粗化處理和電極形狀）。

4、太陽能電池組件安裝角度。第二章太陽能電池四、太陽能電池的光譜響應(yīng)

圖2-5

硅太陽能電池的相對光譜響應(yīng)曲線第二章太陽能電池五、太陽能電池的溫度特性

太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率隨溫度的變化而變化。太陽能電池隨溫度的增加輸出電流增加，溫度再上升時，輸出的電壓減少，轉(zhuǎn)換效率變小。由于溫度上升導(dǎo)致太陽能電池的發(fā)電功率下降，因此有時需要用通風(fēng)的方法來降低太陽能電池的溫度，以便提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

太陽能電池的溫度特性一般用溫度系數(shù)來表示。溫度系數(shù)小，說明即使溫度變化較快，其發(fā)電功率變化也小。第二章太陽能電池§2.1.4太陽能電池的分類一、按照結(jié)構(gòu)的不同分類1、同質(zhì)結(jié)太陽能電池2、異質(zhì)結(jié)太陽能電池3、肖特基太陽能電池4、多結(jié)太陽能電池5、液結(jié)太陽能電池第二章太陽能電池§2.1.4太陽能電池的分類二、材料的不同分類1、硅太陽能電池單晶硅電池片多晶硅電池片第二章太陽能電池2、化合物半導(dǎo)體太陽能電池Ⅲ-Ⅴ族化合物（GaAs）太陽能電池Ⅱ-Ⅵ族化合物（CdS/CdTe）太陽能電池三元Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ族化合物（硒銦銅）太陽能電池3、有機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池4、薄膜太陽能電池第二章太陽能電池§2.2太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程

制造晶體硅太陽能電池包括絨面制備、擴(kuò)散制結(jié)、刻蝕、去磷硅玻璃、鍍減反射膜、燒結(jié)、絲網(wǎng)印刷電極、測試分選等主要工序。圖2-6晶體硅太陽能電池生產(chǎn)制造工藝流程第二章太陽能電池1、硅片太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：

硅片是制造太陽能電池的基本材料，它可以由純度很高的硅棒、硅錠或硅帶切割而成。硅材料的性質(zhì)在很大程度上決定成品電池的性能。硅片的選擇就是把性能一致的硅片選擇出來，如導(dǎo)電類型、電阻率、晶向、壽命等。若將性能不一致的硅片電池組合起來制作單體太陽能電池，再制作成組件，其輸出的功率就會降低。第二章太陽能電池2、硅片表面處理太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：①去除硅片表面的機(jī)械損傷層；②對硅片的表面進(jìn)行凹凸面(金字塔絨面）處理，增加光在太陽能電池片表面的折射次數(shù)，有利于太陽能電池片對光的吸收，以達(dá)到電池片對太陽能價(jià)值的最大利用率；③清除表面硅酸鈉、氧化物、油污以及金屬離子雜質(zhì)。第二章太陽能電池3、絨面制備太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：目的：減少光的反射率，提高短路電流，最終提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。圖2-7較為理想的絨面效果圖單晶硅多晶硅第二章太陽能電池4、擴(kuò)散制結(jié)太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：

擴(kuò)散制造PN結(jié)是太陽能電池生產(chǎn)最基本也是最關(guān)鍵的工序。因?yàn)檎荘N結(jié)的形成，才使電子和空穴在流動后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導(dǎo)線將電流引出，就是直流電。擴(kuò)散結(jié)果直接影響到PN結(jié)的質(zhì)量，并對制作太陽能電池的后續(xù)步驟印刷及燒結(jié)產(chǎn)生影響。

擴(kuò)散法主要有熱擴(kuò)散法、離子注入法、薄膜生長法、合金法、激光法和高頻電注入法等。通常采用熱擴(kuò)散法制結(jié)。而熱擴(kuò)散法又分為涂布源擴(kuò)散、液態(tài)源擴(kuò)散和固態(tài)源擴(kuò)散之分。第二章太陽能電池太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：圖2-8管式擴(kuò)散爐

太陽能電池需要一個大面積的PN結(jié)以實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換，而擴(kuò)散爐即為制造太陽能電池PN結(jié)的專用設(shè)備。管式擴(kuò)散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部分等四大部分組成第二章太陽能電池5、去除背結(jié)太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：在擴(kuò)散過程中，硅片的背面和周邊也形成了PN結(jié)，為防止短路，需要通過刻蝕將其去除，同時去除正面的磷硅玻璃?？涛g方法濕法刻蝕干法刻蝕是將刻蝕材料浸泡在腐蝕液內(nèi)進(jìn)行腐蝕的技術(shù)，是最普遍、也是設(shè)備成本最低的刻蝕方法。它是一種純化學(xué)刻蝕，具有優(yōu)良的選擇性，刻蝕完當(dāng)前薄膜就會停止，而不會損壞下面一層其他材料的薄膜。干法刻蝕是用等離子體進(jìn)行薄膜刻蝕的技術(shù)。圖2-8濕法刻蝕工藝流程第二章太陽能電池濕法刻蝕與干法刻蝕的簡單比較：⑴濕法刻蝕相對干法刻蝕的優(yōu)點(diǎn)：①非擴(kuò)散面的PN結(jié)刻蝕時被去除；②硅片潔凈度提高；③節(jié)水。太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：⑵濕法刻蝕相對干法刻蝕的缺點(diǎn)：①硅片水平運(yùn)行，；②下料吸筆易污染硅片；③傳動滾軸易變形；④成本高（化學(xué)品刻蝕代替等離子刻蝕成本增加）。第二章太陽能電池6、制備減反射膜太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：磁控濺射的特點(diǎn)是成膜速率高，基片溫度低，膜的粘附性好，可實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜。具體方法

光在硅表面的反射損失率高達(dá)35%左右。為減少硅表面對光的反射，可在電池正面蒸鍍上一層或多層減反射膜。減反射膜不但具有減少光反射的作用，而且對電池表面還可起到鈍化和保護(hù)的作用。

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）磁控濺射技術(shù)PECVD的優(yōu)點(diǎn)是基本溫度低；沉積速率快；成膜質(zhì)量好，針孔較少，不易龜裂。第二章太陽能電池太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：7、腐蝕周邊硅片四周的擴(kuò)散層會使上下電極短路，所以必須去除。一般將硅片置于硝酸、氫氟酸組成的腐蝕液中去腐蝕。為了輸出電池光電轉(zhuǎn)換所獲得的電能，必須在電池上制作正、負(fù)兩個電極。所謂電極，就是與電池PN結(jié)形成緊密歐姆接觸的導(dǎo)電材料。一般用絲網(wǎng)印刷的方法制作電極。8、制作上、下電極一號印刷機(jī)，是印刷背面電極（簡稱背極）的設(shè)備，它主要是在硅片的背面用銀漿印刷上背極，再經(jīng)過烘干爐烘干后，將硅片送入下道工序。二號印刷機(jī)，主要是在硅片上通過鋁漿的印刷形成背電場，再經(jīng)過烘干爐烘干后進(jìn)入下道工序。三號印刷機(jī)，在硅片的表面用銀漿印上正柵，必須要注意斷柵的發(fā)生。絲網(wǎng)印刷設(shè)備第二章太陽能電池太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：圖2-9絲網(wǎng)印刷背面電極及電場圖示正面柵線設(shè)計(jì)第二章太陽能電池太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程步驟：9、檢驗(yàn)測試

經(jīng)過上述工藝制得的電池，在作為成品電池入庫前，需要進(jìn)行測試，以檢驗(yàn)其質(zhì)量是否合格。在生產(chǎn)中主要測試的是電池的電流—電壓特性曲線?？梢缘弥姵氐墓怆娹D(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、最大輸出功率以及串聯(lián)電阻等參數(shù)。圖2-10檢驗(yàn)設(shè)備第二章太陽能電池

單件太陽能電池片是太陽能電池的最小元件。§2.3太陽能電池組件圖2-11單件太陽能電池片圖2-12太陽能電池組件第二章太陽能電池§2.3太陽能電池組件太陽能電池組件封裝的目的：（1）防止太陽能電池破損。（2）防止太陽能電池被腐蝕失效。（3）滿足負(fù)載要求。晶體硅呈脆性；硅太陽能電池面積大等；

太陽能電池長期暴露在空氣中會出現(xiàn)效率的衰減；太陽能電池對紫外線的抵抗能力較差；太陽能電池不能抵御冰雹等外力引起的過度機(jī)械應(yīng)力所造成的破壞；太陽能電池表面的金屬層容易受到腐蝕；太陽能電池表面堆積灰塵后難以清除。串聯(lián)或并聯(lián)成一個能夠獨(dú)立作為電源使用的最小單元。由于單件太陽能電池輸出功率難以滿足常規(guī)用電需求，需要將它們串聯(lián)或者并聯(lián)后進(jìn)行供電。

第二章太陽能電池§2.3.1太陽能電池組件的種類和特征太陽能電池組件種類建材一體型太陽能電池組件采光型太陽能電池組件建材屋頂一體型組件新型太陽能電池組件建材墻壁一體型組件結(jié)晶硅系組合玻璃采光太陽能電池組件結(jié)晶硅系復(fù)合玻璃采光型太陽能電池組件薄膜系組合玻璃透光型太陽能電池組件薄膜系復(fù)合玻璃透光型太陽能電池組件

第二章太陽能電池

太陽能電池組件特征：（1）太陽能電池組件的強(qiáng)度特征；（2）太陽能電池組件的美觀特征；（3）太陽能電池組件的安裝及傳輸特征；（4）太陽能電池組件的采光特征；（5）太陽能電池組件的安全特征；（6）太陽能電池組件的壽命特征；

第二章太陽能電池§2.3.2太陽能電池組件的封裝結(jié)構(gòu)1-邊框；2-邊框封裝膠；3-上玻璃蓋板；4-黏結(jié)劑；5-下底板6-硅太陽能電池；7-互連條；8-引線護(hù)套；9-電極引線；圖2-13平板式太陽能電池組件示意圖

第二章太陽能電池黏結(jié)劑:

黏結(jié)劑是固定電池和保證與上、下蓋板密合的關(guān)鍵材料。技術(shù)要求：①在可見光范圍內(nèi)具有高透光性，并抗紫外線老化；②具有一定的彈性，可緩沖不同材料間的熱脹冷縮；③具有良好的電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，不產(chǎn)生有害電池的氣體和液體；④具有優(yōu)良的氣密性，能阻止外界濕氣和其它有害氣體對電池的侵蝕；⑤適合用于自動化的組件封裝。圖2-14EVA膠膜與太陽能電池

EVA是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池組件中一般要加入兩層EVA膠膜，EVA膠膜在電池片與玻璃、電池片與底板(TPT、PVF、TPE等)之間起粘接作用。

EVA太陽能電池膠膜性能最好，使用最廣。

第二章太陽能電池§2.3.3太陽能電池組件的封裝設(shè)備1、層壓機(jī)工作過程：上室真空→開蓋→放入待壓組件→合蓋→下室抽空→上室充氣（層壓）→下室抽氣→開蓋→取出電池板2、全自動裝框機(jī)全自動裝框機(jī)是太陽能光伏組件加工的專用設(shè)備。圖2-15層壓機(jī)圖2-16全自動裝框機(jī)

第二章太陽能電池§2.3.4太陽能電池組件的封裝工藝

封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，沒有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件板。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證，而且還增強(qiáng)了電池的抗擊強(qiáng)度。因此，組件的封裝質(zhì)量非常重要。太陽能電池組件封裝的工藝流程主要包括：電池分選——單焊——串焊——疊層——組件層壓——修邊、裝框、接接線盒——組件測試——高壓測試——清洗——裝箱、入庫。

第二章太陽能電池1、電池片分選由于電池片制作條件的隨機(jī)性，生產(chǎn)出來的電池性能也不盡相同，所以，為了有效地將性能一致或相近的電池組合在一起，應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類。電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進(jìn)行分類，這樣可提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。圖2-17電池片分選

第二章太陽能電池2、單焊單焊是將匯流帶焊接到電池正面（負(fù)極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連。圖2-18電池片單焊

第二章太陽能電池3、串焊串焊是將N張片電池串接在一起形成一個組件串，電池的定位主要靠一個模具板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將單片焊接好的電池的正面電極（負(fù)極）焊接到"后面電池"的背面電極（正極）上，這樣依次將N張片串接在一起并在組件串的正負(fù)極焊接出引線。圖2-19電池片串焊

第二章太陽能電池4、疊層背面串接好且經(jīng)過檢驗(yàn)合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準(zhǔn)備層壓。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板）。圖2-20層壓敷設(shè)

第二章太陽能電池5、組件層壓將敷設(shè)好的電池組件放入層壓機(jī)內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱EVA熔化，將電池、玻璃和背板黏結(jié)在一起，最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵的一步。圖2-21層壓過程示意圖

第二章太陽能電池6、修邊7、裝框8、粘接接線盒粘接接線盒是指在組件背面引線處粘接一個盒子，以有利于電池與其它設(shè)備或電池的連接。層壓時，EVA溶化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應(yīng)將其切除。裝框類似于給玻璃裝一個鏡框。給電池組件裝鋁框，可以增強(qiáng)組件的強(qiáng)度，進(jìn)一步密封電池組件、延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充，各邊框間用角鍵連接。

第二章太陽能電池組件測試的目的是對電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定，測試其輸出特性，以確定組件的質(zhì)量等級。高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強(qiáng)度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。9、組件測試12、裝箱入庫11、清洗10、高壓測試好的產(chǎn)品不僅有好的質(zhì)量和好的性能，而且要有好的外觀，所以次工序保證組件清潔度，鋁邊框邊上的毛刺要去掉，確保組件在使用減少對人體的損傷。

第二章太陽能電池圖2-22太陽能電池方陣的構(gòu)成太陽能電池方陣，則是由若干個太陽能電池組件串、并聯(lián)連接而排列成的陣列，如圖2-22所示?！?.4太陽能電池方陣§2.4.1太陽能電池方陣的組成

第二章太陽能電池

除太陽能電池組件的串、并聯(lián)組合外，太陽能電池方陣還需要防逆流二極管、旁路二極管、電纜等對電池組件進(jìn)行電氣連接，并配備專用的、帶避雷器的交直流配電箱、匯流箱等。§2.4.1太陽能電池方陣的組成1、防“熱斑效應(yīng)”

在太陽能電池方陣中，如發(fā)生有陰影(例如樹葉、鳥類、鳥糞等)落在某單體電池或一組電池上，或當(dāng)組件中的某單體電池被損壞時，但組件(或方陣)的其余部分仍處于陽光暴曬之下正常工作，這樣局部被遮擋的太陽能電池(或組件)就要由未被遮擋的那部分太陽能電池(或組件)來提供負(fù)載所需的功率，使該部分太陽能電池如同一個工作于反向偏置下的二極管，其電阻和壓降很大，從而消耗功率而導(dǎo)致發(fā)熱。由于出現(xiàn)高溫，稱之為“熱斑”。

第二章太陽能電池

串聯(lián)電池組件熱斑防護(hù)效應(yīng)

并聯(lián)電池組件熱斑防護(hù)效應(yīng)

串聯(lián)回路，需要在太陽能電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個旁路二極管Db，以避免串聯(lián)回路中光照組件所產(chǎn)生的能量被遮蔽的組件所消耗。并聯(lián)支路，需要串聯(lián)一只二極管Ds，以避免并聯(lián)回路中光照組件所產(chǎn)生的能量被遮蔽的組件所吸收，串聯(lián)二極管在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中可同時起到防止蓄電池在夜間反充電的功能。

第二章太陽能電池§2.4.1太陽能電池方陣的組成2、防反充（防逆流）和旁路二極管（1）防反充（防逆流）二極管作用：防止太陽能電池組件或方陣在不發(fā)電時，蓄電池的電流反過來向組件或方陣倒送，不僅消耗能量，而且會使組件或方陣發(fā)熱甚至損壞；在電池方陣中，防止方陣各支路之間的電流倒送。（2）旁路二極管作用：防止方陣串中的某個組件或組件中的某一部分被陰影遮擋或出現(xiàn)故障停止發(fā)電時，在該組件旁路二極管兩端會形成正向偏壓使二極管導(dǎo)通，組件串工作電流繞過故障組件，經(jīng)二極管旁路流過，不影響其它正常組件的發(fā)電，同時也保護(hù)被旁路組件避免受到較高的正向偏壓或由于“熱斑效應(yīng)”發(fā)熱而損壞。

第二章太陽能電池§2.4.1太陽能電池方陣的組成3、匯流箱作用：將太陽能電池組件串的直流電纜，接入后進(jìn)行匯流，再與并網(wǎng)逆變器或直流防雷配電柜連接，以方便維修和操作。圖2-23匯流箱

第二章太陽能電池§2.4.1太陽能電池方陣的組成4、直流配電柜5、交流配電柜在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，直流配電柜用來連接匯流箱與光伏逆變器。并提供防雷及過流保護(hù)、監(jiān)測光伏陣列的單串電流、電壓及防雷器狀態(tài)，短路器狀態(tài)。交流配電柜是在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中連接在逆變器與交流負(fù)載之間的接受、調(diào)度和分配電能的電力設(shè)備。具體功能有：（1）電能調(diào)度（2）電能分配（3）保證供電安全（4）顯示參數(shù)和監(jiān)測故障

第二章太陽能電池§2.4.2太陽能電池方陣設(shè)計(jì)太陽能電池方陣的設(shè)計(jì)，一般來說，就是按照用戶要求和負(fù)載的用電量及技術(shù)條件計(jì)算太陽能電池組件的串、并聯(lián)數(shù)。太陽能電池方陣的輸出功率與組件的串、并聯(lián)數(shù)量有關(guān)，組件的串聯(lián)是為獲得需要的電壓，組件的并聯(lián)是為了獲得所需要的電流，適當(dāng)數(shù)量的組件經(jīng)過串、并聯(lián)即組成所需要的太陽能電池方陣。

第二章太陽能電池例：一個組件的最大輸出功率為108W，最大工作電壓為36.2V，設(shè)選用逆變器為交流三相額定電壓380V，逆變器采取三相橋式接法，試設(shè)計(jì)太陽能電池組件串并聯(lián)數(shù)量。解：直流輸入電壓(三相電壓型逆變電路輸出線電壓有效值為Uuv=0.816Ud)Ud=Uuv/0.816=380/0.816

465V再來考慮電壓富余量，太陽能電池方陣的輸出電壓應(yīng)增大到1.1*465=512V，則計(jì)算出組件的串聯(lián)數(shù)為512V/36.2V

14塊。下面再從系統(tǒng)輸出功率來計(jì)算太陽能電池組件的總數(shù)。設(shè)負(fù)載要求功率是30kW，則組件總數(shù)為：30000W/108W

277塊，從而計(jì)算出模塊并聯(lián)數(shù)為277/14

19.8，可選取并聯(lián)數(shù)為20塊。

結(jié)論：該系統(tǒng)應(yīng)選擇上述功率的組件14串聯(lián)20并聯(lián)，組件總數(shù)為14×20=280塊，系統(tǒng)輸出最大功率為280×108W

30.2kW。

第二章太陽能電池§2.4.3太陽能電池方陣的安裝與維護(hù)1、太陽能電池方陣支架要防銹（支架的金屬表面，應(yīng)鍍鋅或鍍鋁或涂防銹漆）、安裝要方便、強(qiáng)度要高，還要用材省、造價(jià)低。太陽能電池方陣支架應(yīng)選用鋼材或鋁合金制造，其強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)得起狂風(fēng)和暴雨。2、太陽能電池方陣在安裝時也要考慮當(dāng)?shù)鼐暥群腿照召Y源等因素設(shè)計(jì)，也可設(shè)計(jì)成按照季節(jié)變化以手動方式調(diào)整太陽能電池方陣的向日傾斜角和方位角，以便更充分地接受太陽輻射能，增加發(fā)電量。3、太陽能電池方陣應(yīng)安裝在周圍沒有高建筑物、樹木、電桿等遮擋太陽光的處所，避免其在光伏組件光收集面上產(chǎn)生陰影。4、太陽能電池方陣的采光面應(yīng)經(jīng)常保持清潔；輸出連接要注意正、負(fù)極性；定期檢測、及時排除故障、防止蓄電池老化等。

第三章儲能單元

第三章儲能單元§3.1蓄電池的基本知識

§3.2蓄電池的一般設(shè)計(jì)知識§3.3光伏系統(tǒng)使用蓄電池的選型、使用和維護(hù)§3.4超級電容器

第三章儲能單元儲能單元是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)不可缺少的部件。其主要功能是存儲光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能，并在日照量不足、夜間以及應(yīng)急狀態(tài)時給負(fù)載供電。目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，常用的儲能電池及器件有鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池及超級電容器等，它們分別應(yīng)用于太陽能光伏發(fā)電的不同場合或產(chǎn)品中。由于性能及成本的原因，目前應(yīng)用最多、使用最廣泛的還是鉛酸蓄電池。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對儲能部件的基本要求是：①自放電率低；②使用壽命長；③深放電能力強(qiáng)；④充電效率高；⑤少維護(hù)或免維護(hù)；⑥工作溫度范圍寬；⑦價(jià)格低廉。第三章儲能單元§3.1蓄電池的基本知識蓄電池作為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的儲能裝置，從以下三個方面可以提高系統(tǒng)供電質(zhì)量。（1）剩余能量的存儲及備用。（2）保證系統(tǒng)穩(wěn)定功率輸出。（3）提高電能質(zhì)量和可靠性。目前，太陽能光伏離網(wǎng)系統(tǒng)使用的蓄電池主要有鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰電池等。第三章儲能單元§3.1.1鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池是目前光伏發(fā)電系統(tǒng)最常用的儲能部件，如圖3-1所示。主要特點(diǎn)是采用稀硫酸做電解液，用二氧化鉛和絨狀鉛分別作為電池的正極和負(fù)極的一種酸性蓄電池。圖3-1鉛酸蓄電池實(shí)物圖第三章儲能單元§3.1.1鉛酸蓄電池1、鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)圖3-2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)圖1－負(fù)極柱

2－加液孔蓋

3－正極柱

4－穿壁連接5－匯流條

6－外殼

7－負(fù)極板8－隔板9－正極板

鉛酸蓄電池一般由3個或6個單格電池串聯(lián)而成。第三章儲能單元2、鉛酸蓄電池的分類（1）普通蓄電池（2）干荷蓄電池（3）免維護(hù)蓄電池

蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是比能低（即每公斤蓄電池存儲的電能）、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。全稱為干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點(diǎn)是負(fù)極板有較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存所得到的電量。使用時，只需加入電解液，過20—30分鐘就可使用。免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水；同時還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。第三章儲能單元3、鉛酸蓄電池工作原理鉛酸蓄電池由兩組極板插入稀硫酸溶液中構(gòu)成。電極在完成充電后，正極板為二氧化鉛，負(fù)極板為海綿狀鉛。放電后，在兩極板上都產(chǎn)生細(xì)小而松軟的硫酸鉛，充電后又恢復(fù)為原來物質(zhì)。鉛酸蓄電池在充電和放電過程中的可逆反應(yīng)理論比較復(fù)雜，目前公認(rèn)的是“雙硫酸化理論”。該理論的含義為鉛酸蓄電池在放電后，兩電極的有效物質(zhì)和硫酸發(fā)生作用，均轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩峄衔?-硫酸鉛；當(dāng)充電后，又恢復(fù)為原來的鉛和二氧化鉛。第三章儲能單元（1）鉛酸蓄電池電動勢的產(chǎn)生（2）鉛酸蓄電池放電過程的電化學(xué)反應(yīng)（3）鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng)（4）鉛酸蓄電池充放電特性3、鉛酸蓄電池工作原理圖3-3鉛酸蓄電池的充電特性曲線

圖3-4鉛酸蓄電池的放電特性曲線第三章儲能單元（5）鉛酸蓄電池常用技術(shù)術(shù)語①蓄電池的電壓

蓄電池每單格的標(biāo)稱電壓為2伏，實(shí)際電壓隨充放電的情況而變化。充電結(jié)束時，電壓為2.5－2.7伏，以后慢慢地降至2.05伏左右的穩(wěn)定狀態(tài)。處于完全充電狀態(tài)下的鉛酸蓄電池在一定的放電條件下，放電到規(guī)定的終止電壓時所能給出的電量稱為電池容量，用符號C表示。常用單位是安時（Ah）。②蓄電池的容量③放電率放電速率簡稱放電率，常用時率和倍率表示。時率是以放電時間表示放電速率，是指在一定的放電條件下，蓄電池放電到終了電壓時間的長短。倍率是指蓄電池放電電流的數(shù)值為額定容量數(shù)值的倍數(shù)。④比能量指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，單位分別為Wh/kg或Wh/L。第三章儲能單元（6）鉛酸蓄電池的性能參數(shù)①蓄電池的電動勢蓄電池的電動勢在數(shù)值上等于蓄電池達(dá)到穩(wěn)定時的開路電壓，它是由蓄電池電極的活性物質(zhì)與電解質(zhì)的電化學(xué)特性決定的。②蓄電池的放電深度與荷電量蓄電池放電深度（DepthofDischarge，DOD）是指從蓄電池使用過程中放出的有效容量占該電池額定容量的比值，通常以百分?jǐn)?shù)表示。③蓄電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻有歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩部分：歐姆內(nèi)阻主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱等構(gòu)成，也與電池尺寸、結(jié)構(gòu)及裝配有關(guān)。極化內(nèi)阻是由電化學(xué)極化和濃差極化引起的，是電池放電或充電過程中兩電極進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時極化產(chǎn)生的內(nèi)阻。第三章儲能單元（7）鉛酸蓄電池的型號圖3-5鉛酸蓄電池的名稱組成

第一段為數(shù)字，表示單體電池的串聯(lián)數(shù)。每一個單體蓄電池的標(biāo)稱電壓為2V。當(dāng)單體蓄電池串聯(lián)數(shù)（格數(shù)）為1時，第一段可省略。6V、12V蓄電池分別用3和6表示。第二段為2～4個漢語拼音字母，表示蓄電池的類型、功能和用途等。第三段表示電池的額定容量。第三章儲能單元§3.1.2鎳鎘電池目前我國用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池除了鉛酸蓄電池，還有用于高寒戶外系統(tǒng)鎳鎘電池。在小型的太陽能草坪燈和便攜式太陽能供電系統(tǒng)大都使用鎳鎘。鎳鎘電池(Ni-Cd，Nickel-CadmiumBatteries)是最早應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等設(shè)備的電池種類，它具有良好的耐過充放電能力強(qiáng)、維護(hù)簡單。

圖3-6鎳鎘電池第三章儲能單元§3.1.2鎳鎘電池2、光伏發(fā)電中的鎳鎘電池①放電過程中的電化學(xué)反應(yīng)②充電過程中的化學(xué)反應(yīng)1、鎳鎘蓄電池的工作原理3、鎳鎘電池（Nickel-CadmiunBatteries）的優(yōu):①鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，非常的經(jīng)濟(jì)。②內(nèi)阻小，可供大電流的放電，當(dāng)它放電時電壓的變化很小，作為直流電源是一種質(zhì)量極佳的電池。③因?yàn)椴捎猛耆芊馐?，因此不會有電解液漏出的現(xiàn)象，也完全不需要補(bǔ)充電解液。④與其他種類電池相比之下，鎳鎘電池可耐過充電或放過電，操作簡單方便。⑤因?yàn)椴捎媒饘偃萜髦瞥?，?jiān)固性好。第三章儲能單元§3.1.3鋰電池鋰電池分為一次鋰電池和二次鋰電池。一次鋰電池是以鋰金屬為陽極，MnO2

等材料為陰極；二次鋰電池(又稱為鋰離子電池)是以鋰離子和炭材料為陽極，MnO2

等為陰極。鋰離子電池可作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中的儲能電池。圖3-7鋰電池第三章儲能單元§3.1.3鋰電池1、鋰離子電池的結(jié)構(gòu)原理鋰離子電池作為一種化學(xué)電源，正極材料通常由鋰的活性化合物組成。負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的石墨，常見的正極材料主要成分為LiCoO2。充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋放出鋰離子，穿過隔膜進(jìn)入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的石墨中。放電時，鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的石墨中脫離出來，穿過隔膜重新和正極的化合物結(jié)合，隨著充放電的進(jìn)行，鋰離子不斷地在正極和負(fù)極中分離與結(jié)合，鋰離子的移動產(chǎn)生了電流。鋰離子電池具有高容量、質(zhì)量輕、無記憶等優(yōu)點(diǎn)，但其主要缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。第三章儲能單元2、鋰離子電池的性能特點(diǎn)①工作電壓高。②比能量大。③體積小。④鋰離子電池的循環(huán)壽命長，循環(huán)次數(shù)可達(dá)2000次。⑤工作溫度范圍寬。⑥無記憶效應(yīng)。3、鋰電池應(yīng)用目前鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同又可以分為兩類，一類為鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰和錳酸鋰電池，電池的安全性較差，這是由正極材料本身的化學(xué)性質(zhì)決定的，只適合作為小容量電池使用；另一類為磷酸鐵鋰電池，電池的電壓平臺為3.2V，比能量稍低于前一類電池，但是這種電池的突出優(yōu)點(diǎn)是安全性好，循環(huán)壽命長，成本低，環(huán)境兼容性好，因此非常適合作為各類新能源電動車輛和新能源儲能用電源。第三章儲能單元

§3.2蓄電池的一般設(shè)計(jì)知識§3.2.1基本概念

自給天數(shù)：即系統(tǒng)在沒有任何外來能源的情況下負(fù)載仍能正常工作的天數(shù)。這個參數(shù)決定系統(tǒng)所需使用的蓄電池容量大小選擇。自給天數(shù)的確定與兩個因素有關(guān)：一是負(fù)載對電源的要求程度；二是光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的氣象條件即最大連續(xù)陰雨天數(shù)。通?？梢詫⒐夥到y(tǒng)安裝地點(diǎn)的最大連續(xù)陰雨天數(shù)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的自給天數(shù)，但還要綜合考慮負(fù)載對電源的要求。對于負(fù)載對電源要求不是很嚴(yán)格的光伏應(yīng)用系統(tǒng)，自給天數(shù)通常取3～5天。對于負(fù)載要求很嚴(yán)格的光伏應(yīng)用系統(tǒng)，自給天數(shù)通常取7～14天。光伏系統(tǒng)中使用的蓄電池有鎳氫、鎳鎘電池和鉛酸蓄電池。在較大的系統(tǒng)中考慮到技術(shù)成熟性和成本等因素，通常使用鉛酸蓄電池。蓄電池沒有特別說明指的都是鉛酸蓄電池。

第三章儲能單元§3.2.2基本公式1、計(jì)算蓄電池容量的基本方法：第一步，將每天負(fù)載需要的用電量乘以根據(jù)實(shí)際情況確定的自給天數(shù)就可以得到初步的蓄電池容量。第二步，將第一步得到的蓄電池容量除以蓄電池的最大允許放電深度。第三章儲能單元2、確定蓄電池串并聯(lián)的基本方法：每個蓄電池都有它的標(biāo)稱電壓。為了達(dá)到負(fù)載工作的標(biāo)稱電壓，將蓄電池串聯(lián)起來給負(fù)載供電，需要串聯(lián)的蓄電池的個數(shù)等于負(fù)載的標(biāo)稱電壓除以蓄電池的標(biāo)稱電壓。

第三章儲能單元以一個小型的交流光伏應(yīng)用系統(tǒng)作為范例。

假設(shè)該光伏系統(tǒng)交流負(fù)載的耗電量為10kWh/天，如果在該光伏系統(tǒng)中，選擇使用的逆變器的效率為90％，輸入電壓為24V，那么可得所需的直流負(fù)載需求為462.96Ah/天(10000Wh÷0.9÷24V=462.96Ah)。

假設(shè)這是一個負(fù)載對電源要求并不是很嚴(yán)格的系統(tǒng)，使用者可以比較靈活的根據(jù)天氣情況調(diào)整用電。可以選擇5天的自給天數(shù)，并使用深循環(huán)電池，放電深度為80％。那么：

蓄電池容量＝5天×462.96Ah/0.8＝2893.51Ah。如果選用2V/400Ah的單體蓄電池，

那么串聯(lián)的電池?cái)?shù)＝24V/2V=12(個)

需要并聯(lián)的蓄電池?cái)?shù)＝2893.51/400＝7.23(個)取整數(shù)為8。所以該系統(tǒng)需要使用2V/400Ah的蓄電池個數(shù)為：12串聯(lián)×8并聯(lián)=96(個)。第三章儲能單元

蓄電池的容量對保證連續(xù)供電是很重要的。在一年內(nèi),方陣發(fā)電量各月份有很大差別。方陣的發(fā)電量在不能滿足用電需要的月份,要靠蓄電池的電能給以補(bǔ)足；在超過用電需要的月份,是靠蓄電池將多余的電能儲存起來。所以方陣發(fā)電量的不足和過剩值,是確定蓄電池容量的依據(jù)之一。同樣,連續(xù)陰雨天期間的負(fù)載用電也必須從蓄電池取得。所以,這期間的耗電量也是確定蓄電池容量的因素之一。因此，蓄電池的容量C計(jì)算公式為:§3.2.3完整的蓄電池容量設(shè)計(jì)計(jì)算式中：A為安全系數(shù),取1.1～1.4之間；QL為負(fù)載日平均耗電量,為工作電流乘以日工作小時數(shù)，單位Ah；

NL為最長連續(xù)陰雨天數(shù)；

T0為溫度修正系數(shù),一般在0℃以上取1,-10℃以上取1.1,-10℃以下取1.2；

DOD為蓄電池放電深度,一般鉛酸蓄電池取0.75,堿性鎳鎘蓄電池取0.85。第三章儲能單元§3.2.4太陽能電池方陣設(shè)計(jì)1、太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)Ns式中：UR為太陽能電池方陣輸出最小電壓，單位V；UOC為太陽能電池組件的最佳工作電壓，單位V；

Uf為蓄電池浮充電壓，單位V；

UD為二極管壓降,一般取0.7V；

UC為其它因素引起的壓降，單位V。

電池的浮充電壓和所選的蓄電池參數(shù)有關(guān),應(yīng)等于在最低溫度下所選蓄電池單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池?cái)?shù)。

第三章儲能單元2、太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)NP④太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計(jì)算方法為:①將太陽能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽能日輻射量Ht,轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時數(shù)H：H=Ht×2.778/10000h.m2/kJ

式中:2.778/10000(h.m2/kJ)為將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)(1000W/m2)下的平均日輻射時數(shù)的系數(shù)。

②太陽能電池組件日發(fā)電量Qp（單位Ah）式中：Ioc為太陽能電池組件最佳工作電流，單位A；Kop為斜面修正系數(shù)；Cz為修正系數(shù),主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失,一般取0.8。③兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)Nw,此數(shù)據(jù)主要考慮要在此段時間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來,需補(bǔ)充的蓄電池容量Cbc。第三章儲能單元3、太陽能電池方陣的功率計(jì)算根據(jù)太陽能電池組件的串并聯(lián)數(shù),即可得出所需太陽能電池方陣的功率P:式中:為太陽能電池組件的額定功率，單位W。例題：以某地面衛(wèi)星接收站為例,負(fù)載電壓為12V，功率為25W，每天工作24h,最長連續(xù)陰雨天為15d，兩最長連續(xù)陰雨天最短間隔天數(shù)為30d。太陽能電池采用云南半導(dǎo)體器件廠生產(chǎn)的38D975×400型組件，組件標(biāo)準(zhǔn)功率為38W,工作電壓17.1V，工作電流2.22A。蓄電池采用鉛酸免維護(hù)蓄電池，浮充電壓為(14±1)V。其水平面的年平均日輻射量為12110(kJ/m2),Kop值為0.885,最佳傾角為16.13°,計(jì)算太陽能電池方陣功率及蓄電池容量。（書上答案）第三章儲能單元§3.3光伏系統(tǒng)使用蓄電池的選型、使用和維護(hù)§3.3.1蓄電池的選型我國用于光伏發(fā)電站系統(tǒng)的蓄電池除有少量用于高寒戶外系統(tǒng)采用鎳鎘電池,大多數(shù)是鉛酸蓄電池。在小型的太陽能草坪燈和便攜式太陽能供電系統(tǒng)使用鎳鎘或鎳氫蓄電池情況比較多,鋰電池由于成本以及對充放電控制要求較高的原因,目前在太陽能光伏系統(tǒng)中應(yīng)用還很少。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)中的蓄電池的選型主要指鉛酸蓄電池的選型。由于目前我國光伏發(fā)電系統(tǒng)多采用閥控式密封鉛酸蓄電池(以下簡稱鉛酸蓄電池縮寫為VRLA)。第三章儲能單元根據(jù)光伏系統(tǒng)用蓄電池的工作條件以及對光伏系統(tǒng)用蓄電池性能的特殊要求，結(jié)合上述影響蓄電池壽命的因素，在原VRLA蓄電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的研究和技術(shù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了光伏系統(tǒng)專用VRLA蓄電池。具體改進(jìn)措施包含以下幾方面：

1、板柵合金：采用了適合與循環(huán)使用鉛銻或者鉛鎘板柵合金，既能防止極板在使用過程中腐蝕增長，又可消除板柵和活性物質(zhì)的界面上的阻擋層，杜絕了早期容量衰減。2、板柵結(jié)構(gòu)：采用了特殊的板柵結(jié)構(gòu)，可防止因板柵增長而導(dǎo)致蓄電池?fù)p壞，并增加了板柵的厚度，以延長蓄電池的使用壽命。3、裝配壓力：提高了電池的裝配壓力，以提高蓄電池的循環(huán)使用壽命。采用了高強(qiáng)度緊裝配技術(shù)，確保蓄電池緊裝配壓力得以實(shí)現(xiàn)。4、電解液：降低了硫酸電解液的比重，并添加了特殊的電解液添加劑，可以降低對極板的腐蝕，減少電解液分層的產(chǎn)生，提高了電池的充電接受能力，和過放電性能。第三章儲能單元§3.3.2蓄電池的使用和維護(hù)1、光伏系統(tǒng)中使用蓄電池應(yīng)注意事項(xiàng)：①蓄電池應(yīng)遠(yuǎn)離熱源和易產(chǎn)生火花的地方,其安全距離應(yīng)大于0.5m。

②電池應(yīng)避免陽光直射，不能置于大量放射性、紅外線輻射、紫外線輻射、有機(jī)溶劑氣體和腐蝕氣體的環(huán)境中。③同容量、不同性能的蓄電池不能互連使用，安裝末端連接件和接通電池系統(tǒng)前，應(yīng)認(rèn)真檢查電池系統(tǒng)的總電壓和正、負(fù)極，確保安裝正確。

④蓄電池與充電器或負(fù)載連接時，電路開關(guān)應(yīng)位于“斷開”位置，并保證連接正確，即蓄電池的正極與充電器的正極連接，負(fù)極與負(fù)極連接。⑤杜絕短路，防止損壞蓄電池。⑥定期檢查蓄電池電解液的液面高度，使其保持在蓄電池外殼上標(biāo)示的規(guī)定范圍之內(nèi)，避免因電解液量不足而影響蓄電池的使用壽命。第三章儲能單元2、光伏系統(tǒng)中蓄電池的維護(hù)：①保持蓄電池的清潔，及時擦干溢出的電解液、沾染的泥土和灰塵等；極樁和接線頭要保持清潔和接觸良好，并涂凡士林或黃油，防止氧化。②保持加液孔蓋上通氣孔的暢通，定期疏通,防止臟物堵塞。③根據(jù)季節(jié)和地區(qū)的變化及時調(diào)整電解液的密度。④冬季蓄電池應(yīng)經(jīng)常保持在充足電的狀態(tài)，以防電解液密度降低而結(jié)冰，引起外殼破裂、極板彎曲和活性物質(zhì)脫落等故障。⑤充電保護(hù)功能。⑥欠壓保護(hù)功能。第三章儲能單元§3.4超級電容器超級電容是一種新興的儲能器件,具有數(shù)萬次以上的充放電循環(huán)壽命和完全免維護(hù)、高可靠性等特點(diǎn)。超級電容器(Supercapacitor或Ultracapacitor)，又叫雙電層電容、電化學(xué)電容器、黃金電容器、法拉電容器等。圖3-8超級電容器第三章儲能單元超級電容器是基于雙電層原理的電容器。如圖所示，當(dāng)外加電壓加到超級電容器的兩個極板上時，與普通電容器一樣，極板的正電極存儲正電荷，負(fù)極板存儲負(fù)電荷。在超級電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場作用下，電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個電荷分布層稱為雙電層，因此電容量非常大。圖3-9超級電容原理示意圖第三章儲能單元比較超級電容器和蓄電池,超級電容器的優(yōu)點(diǎn)是:（1）能夠進(jìn)行快速充、放電。（2）循環(huán)壽命長,

超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。（3）環(huán)境溫度對正常使用影響不大,可以在-35～-75溫度范圍正常工作,比普通蓄電池更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境條件。但是目前超級電容器在電能儲存方面與普通蓄電池還有一定的差距,其比能量(Wh/kg)只有鉛酸蓄電池的1/10左右,這也限制了現(xiàn)階段超級電容在太陽能光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用。

第四章控制器

第四章控制器

§4.1控制器的工作原理

§4.2控制器的分類

§4.3控制器的主要性能參數(shù)及選型

第四章控制器

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通過太陽能電池將太陽輻射轉(zhuǎn)化為電能時容易受到天氣和其他因素的影響，太陽能電池輸出電流并不穩(wěn)定。直接提供給負(fù)載使用將使負(fù)載變得非常不穩(wěn)定，甚至?xí)?dǎo)致負(fù)載不能使用以及燒毀的情況。因此在離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)以及光伏-風(fēng)力混合發(fā)電系統(tǒng)中，需要配置儲能裝置（蓄電池）、控制器等。

第四章控制器光伏控制器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中非常重要的組件，其性能直接到整個系統(tǒng)的壽命，特別是蓄電池組的使用壽命。光伏控制器應(yīng)該具有以下功能：①防止蓄電池過充和過放電，延長蓄電池使用壽命；②防止太陽能電池方陣、蓄電池極性接反；③防止負(fù)載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；④具有防雷擊引起的擊穿保護(hù)；⑤具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ埽虎薰夥到y(tǒng)工作狀態(tài)顯示。任何一個離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，不論系統(tǒng)大小，都要用到控制器。有時候你看到的光伏發(fā)電系統(tǒng)，可能沒有控制器就只有逆變器，實(shí)際上是將控制器和逆變器合二為一。

第四章控制器

§4.1控制器的工作原理圖4-1光伏控制器的工作原理圖

第四章控制器該電路由太陽能電池組件、蓄電池、控制器和負(fù)載組成。開關(guān)K1和K2分別為充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)，當(dāng)開關(guān)K1閉合時，由太陽能電池組件通過控制器給蓄電池充電，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過充電時，K1能及時切斷充電回路，使太陽能電池組件停止向蓄電池供電，K1還能按預(yù)先設(shè)定的保護(hù)模式自動恢復(fù)對蓄電池的充電。當(dāng)開關(guān)K2閉合時，由蓄電池向負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過放電時，K2能及時切斷放電回路，蓄電池停止向負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池再次充電并達(dá)到預(yù)先設(shè)定的恢復(fù)充電點(diǎn)時，K2又能自動恢復(fù)供電，K1和K2可以由各種開關(guān)元件組成，如小功率三極管、功率場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）等電子式開關(guān)和繼電器、交直流接觸器等機(jī)械式開關(guān)。

第四章控制器

§4.2控制器的分類1、并聯(lián)型控制器

并聯(lián)型控制器又叫旁路型控制器，它是利用并聯(lián)在光伏方陣兩端的機(jī)械或電子開關(guān)器件控制充電過程。當(dāng)蓄電池充滿電時，把光伏方陣的輸出分流到旁路電阻器上或功率模塊上，然后以熱的形式消耗掉。當(dāng)蓄電池的電壓回落到一定值時，再斷開旁路恢復(fù)充電。圖4-2并聯(lián)型控制器電路原理圖

第四章控制器

§4.2控制器的分類2、串聯(lián)型控制器

串聯(lián)型控制器是利用串聯(lián)在充電回路中的機(jī)械或電子開關(guān)器件控制充電過程。開關(guān)器件串接在太陽能電池方陣和蓄電池之間，當(dāng)蓄電池充滿電時，開關(guān)器件斷開充電回路，停止為蓄電池充電；當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時，充電電路再次接通，繼續(xù)為蓄電池充電。開關(guān)器件還可以在夜間切斷太陽能電池供電，取代防反充二極管。圖4-3串聯(lián)型控制器電路原理圖

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§4.2控制器的分類3、脈寬調(diào)制型控制器

脈寬調(diào)制型（PWM）控制器以脈沖方式控制光伏組件的輸入，PWM控制電路輸出一組脈寬調(diào)制波，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間，達(dá)到控制充電電流的目的。與串聯(lián)和并聯(lián)型控制器相比，脈寬調(diào)制控制器雖然沒有固定的過充電電壓斷開點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)，但是充電電流的瞬時變化更符合蓄電池的充電狀況，能夠增加光伏系統(tǒng)的充電效率，延長蓄電池的使用壽命。此外，脈寬調(diào)制型控制器還可以實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤功能。但缺點(diǎn)是控制器自身有4%～8%的功率損耗。圖4-4脈寬調(diào)制型控制器電路原理圖

第四章控制器

§4.2控制器的分類4、多路型控制器

多路型控制器一般用于幾千瓦以上的大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)中，將太陽能電池方陣分成多個支路接入控制器，電路原理如圖4-5所示。圖中各支路的二極管起防反充作用。A1和A2分別是充電電流表和放電電流表，V為蓄電池電壓表。圖4-5多路型控制器電路原理圖

第四章控制器

§4.2控制器的分類5、最大功率跟蹤型控制器在一定的外界條件下，太陽能電池可以工作在不同的輸出電壓，但只有在某一輸出電壓值時，太陽能電池的輸出功率才能達(dá)到最大功率值。這時太陽能電池的工作點(diǎn)就達(dá)到了輸出功率曲線的最高點(diǎn)，稱之為最大功率點(diǎn)（MaximumPowerPoint,MPP）。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要想提高系統(tǒng)的效率，應(yīng)當(dāng)實(shí)時調(diào)整太陽能電池的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，以最大限度地將光能轉(zhuǎn)化為電能。利用控制方法實(shí)現(xiàn)太陽能電池的最大功率輸出運(yùn)行的技術(shù)被稱為最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)。

第四章控制器MPPT控制器的目的是將太陽能電池陣列產(chǎn)生的最大直流電能及時的盡可能多地提供給負(fù)載，使光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用效率盡可能高。理論上,當(dāng)太陽能電池的輸出阻抗和負(fù)載阻抗相等時，太陽能電池的輸出功率最大。可見，MPPT的過程實(shí)質(zhì)上就是使太陽能電池的輸出阻抗和負(fù)載阻抗相匹配的過程。由于太陽能電池的輸出阻抗受到外界因素的影響，如果能通過控制方法實(shí)現(xiàn)對負(fù)載阻抗的實(shí)時調(diào)節(jié)，并使其跟蹤太陽能電池的輸出阻抗，就可以實(shí)現(xiàn)MPPT控制。

第四章控制器（1）MPPT控制方法①定電壓跟蹤法

定電壓跟蹤（ConstantVoltageTracking-CVT）控制思路是將太陽能電池的輸出電壓控制在其MPP附近上的某一個恒定電壓處，這樣太陽能電池在整個工作過程中將近似工作在最大功率點(diǎn)處。②擾動觀測法擾動觀測法（PerturbationandObservationmethod,P&O）是目前實(shí)現(xiàn)MPPT最常用的方法之一。其基本原理是：先讓太陽能電池按照某一電壓值輸出，測量輸出功率，然后在這個電壓基礎(chǔ)上給一個電壓擾動，再測量輸出功率，比較兩次測得的輸出功率值，如果功率值增加了，則繼續(xù)給相同方向的擾動，如果功率值減小了，則給相反方向的擾動。最終使太陽能電池工作于最大功率點(diǎn)。

第四章控制器（1）MPPT控制方法③電導(dǎo)增量法電導(dǎo)增量法（IncrementalConductance，INC）也是目前常用的MPPT控制算法之一。其主要原理是根據(jù)最大功率點(diǎn)的電壓來調(diào)節(jié)光伏陣列的輸出電壓。④模糊邏輯控制模糊邏輯控制（fuzzylogiccontrol）是以模糊理論為基礎(chǔ)的一種新興的控制手段，它是模糊系統(tǒng)理論與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，特別適用復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。由于太陽光照強(qiáng)度的不確定性、光伏陣列溫度的變化、負(fù)載情況的變化以及光伏陣列輸出特性的非線性特征，因此采用模糊邏輯控制的方法來進(jìn)行MPPT控制是非常合適的，可以獲得比較理想的效果。⑤其他方法滯環(huán)比較法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法、最優(yōu)梯度法

第四章控制器（2）MPPT控制電路①BUCK電路②BOOST電路圖4-6BUCK電路圖4-7BOOST電路BUCK降壓斬波電路實(shí)際上是一種電流提升電路，主要用于驅(qū)動電流型負(fù)載。直流變換是通過電感來實(shí)現(xiàn)的。BOOS