太阳能发电站的科普知识

诗诗雨天 2021-09-18 16:36 448 次浏览 赞 73

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  • 玖兰卅麻

    太阳能发电系统主要包括:太阳能电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、负载等组成。其中,太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,负载为系统终端。
    1.太阳能电池组件
    太阳能电池组件是发电系统中的核心部分,其作用是将太阳的辐射能直接转换为直流电,供负载使用或存贮于蓄电池内备用。一般根据用户需要,将若干太阳能电池板按一定方式连接,组成太阳能电池方阵(阵列),再配上适当的支架及接线盒组成太阳能电池组件。
    2.充电控制器
    在太阳能发电系统中,充电控制器的基本作用是为蓄电池最佳的充电电流和电压,快速、平稳、高效的为蓄电池充电,并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命;同时保护蓄电池,避免过充电和过放电现象的发生。高级的控制器可以同时记录并显示系统各种重要,如充电电流、电压等。控制器主要功能如下:
    1) 过充保护 避免蓄电池因充电电压过高而造成损坏。
    2) 过放保护 避免蓄电池因放电到过低的电压而损坏。
    3) 防反接功能 避免蓄电池及太阳能电池板因正负极接反而不能使用甚至酿成事故。
    4) 防雷击功能 避免因雷击而损坏整个系统。
    5) 温度补偿 主要针对温差大的地方,保证蓄电池处于最佳的充电效果。
    6) 功能 控制负载的工作时间,避免能源浪费。
    7) 过流保护 当负载过大或短路时,自动切断负载,保证系统的安全运。
    8) 过热保护 当系统工作温度过高时,自动停止给负载供电,故障排除后,自动恢复正常工作。
    9) 自动识别电压 对于不同的系统工作电压,自动识别,无须另外设置。
    3.蓄电池
    蓄电池作用是将太阳能电池方阵发出直流电贮存起来, 供负载使用。在光伏发电系统中, 蓄电池处于浮充放电状态。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电,同时方阵还给负载用电,晚上负载用电全部由蓄电池供给。因此, 要求蓄电池的自放电要小, 而且充电效率要高, 同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。
    4.逆变器
    绝大多数用电器,如日光灯、电视机、电冰箱、电风扇和绝大多数动力机械等都是以交流电工作,要想这类用电器能正常工作,太阳能发电系统需要将直流电变换成交流电,具有这种功能的电力设备称作逆变器。逆变器还具有自动稳压功能,可改善光伏发电系统的供电质量。 下面以100W输出功率,每天使用6个小时为例,介绍一下计算方法:
    1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗):若逆变器的转换效率为90%,则当输出功率为100W时,则实际需要输出功率应为100W/90%=111W; 若按每天使用5小时,则耗电量为111W*5小时=555Wh。
    2.计算太阳能电池板:按每日有效日照时间为6小时计算,再考虑到充电效率和充电过程中的损耗,太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中,太阳能电池板的实际使用功率。
    3.充电控制器的选择:130W的太阳能电池板它的最大输出电流是7.7A。因此应该选取充电电流至少为8A的充电控制器。
    4.蓄电池的选择:若采用12V的蓄电池,其放电深度为50%,则应使用555Wh/12V/50%=90Ah的蓄电池;若选择24V的蓄电池,则蓄电池的容量应为555Wh/24V/50%=45Ah。 太阳能电池的额定输出功率与转换效率有关,一般来讲,单位面积的电池组件,转换效率越高,其输出功率越大。太阳能电池的转换效率一般在14~17%之间,每平方厘米的电池片,其输出功率在14~16mW,每平方米的太阳能电池组件输出功率约120WP.
    太阳能电池组件的测试,需用专门的检测设备,在标准的条件下检测。由于检测设备非常昂贵,一般的检测方法是:利用钨灯或白炽灯,模拟太阳光,比较样品作对比测试,主要检测其开路电压与短路电流,检测的时候注意控制温度,不能超过25℃。 太阳能光伏发电需要综合考虑各种因素,只有掌握了准确的后,才能确定电池板的安装方式、最低功率、规格(太阳能电池板每天的有效发电量必须太于负载的用电量)及蓄电池的容量、性能及控制方式。使产品达到最佳性价比。如果对相关因素的估算失误,就会直接影响到光伏发电系统性能和造价。
    (1)现场的地理位置.。
    包括:地点、纬度、经度、海拔等。
    (2)安装地点的气象条件。
    包括:逐月太阳能总辐射量,直接辐射量(或日照百分比),年平均气温,最长连续阴雨天数,最大风速及冰雹、降雪等特殊气象情况。
    (3)最大负载量。
    包括:负载每天工作时间及平均耗电量,连续阴雨天需工作的时间。
    (4)负载用电特性
    由于太阳能电池阵列输出的电流是直流,如果负载是交流的话,需要经过逆变器的转换,才能正常工作,这样太阳能最终供给负载的能量损耗就增大,从而所需太阳能电池就会增大,导致太阳能供电系统造价增大。
    (5)交流负载对电源的要求
    交流负载除了需要更大的太阳能电池板外,对逆变器的要求也会因负载的不同而不同。一般来讲纯电阻性质的负载例如电热丝,对逆变器要求不高,可用普通的修正波逆变器。而电视、电动机对电源要求相对要高,需要的逆变器功率及输出特性都要高,需用大功率的正弦波的逆变器,才能保证负载能正常工作,不受干扰。负载要求不同,造价也不同。
    (6)使用
    由于部分和地区,对蓄电池有特定的环保要求,特别是镍镉电池在欧美受到严格,还有铅电池在运输方面也会受到,这些因素都将导致太阳能光电产品的造价增大。 (1)防水、防雹、防风。
    一般太阳能电池板采用钢化玻璃封装,外框用铝合金封装,能有效抵御冰雹袭击,安装用金属支架固定,能抵御10级以上大风。
    (2)防晒、防冻。
    一般都有通风、散热窗子,以利于蓄电池散热。对于冬季特别寒冷地区,蓄电池采用防凝固的胶体电池。
    (3)控制保护
    为了最大限度延长电池板及蓄电池的使用寿命,一般都有防反充、过充、过放保护电路控制,避免损坏电池板及蓄电池过早的老化。
    (4)零件选择
    由于太阳能光电产品使用环境不同,温度相差较大,因此要求零件的工作温度范围要宽。
    (5)维护
    太阳电池发电系统没有活动部件,不容易损坏,其维护也非常简便。不过也需做定期维护,否则可能影响正常使用,甚至缩短使用寿命。
    一般来说,太阳电池板方阵倾角应超过30度,所有灰尘可由雨水冲刷而自行清洁,在风沙较大地区,应当经常清除灰尘,保持方阵表面的干净,以免影响发电量。清洁时可拭去灰尘,有条件时可用清水清洗,再用干净抹布擦干。切勿用腐蚀性溶剂或硬物冲洗擦拭。定期检查所有安装部件的紧固程度。遇到冰雹、狂风、雨等异常天气,应及时采用保护措施。经常检查蓄电池的充放电情况,随时观察电极或接线是否有腐蚀或接触不良之处。
    在一些简单的系统中应根据蓄能情况,控制用电量,防止蓄电池因过放电而损坏。发现有异常情况应当立即检查、维修。 1.太阳能电池峰值功率
    普遍存在的一个问题就是:认为只要有阳光就可以输出额定功率, 100WP的峰值功率,如果在普通光照条件下,照射10小时,就可发电1000WH,也就是1度电,其实太阳能峰值功率WP是在标准条件下:辐射强度1000W/m,大气质量AM1.5,电池温度25℃条件下,太阳能电池的输出功率。(这个条件大约和我们平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多)按广东地区的光照条件,折算成标准光照时间大约为3.3~3.5小时。在阴雨天,太阳电池也可以产生一定的能量,它的功率大约在额定功率的5-15%
    2.太阳能发电损耗
    通常误认为:太阳能电池组件每天输出的电量会被负载全部利用。实际上,太阳能电池组件安装存在相当大的损耗,大约在15~20%,充电、放电过程中,损耗在20%左右,如果有逆变器,损耗在10%以上,总的来说,太阳能发电利用率大约在50%左右。总之,所有能量转换过程中,都必须遵循能量守恒的定律,绝对不会无中生有,也不会百分百利用。
    3.如何降低太阳能发电损耗
    一般来讲,为了尽可能降低损耗,常采取如下措施:
    ⑴太阳能电池组件倾斜,与光线成垂直角度,一般广东地区倾斜35~40度。
    ⑵太阳能电池所有组件开路电压、短路电流、工作电压、工作电流等参
    数尽量一致,连接电缆尽可能粗些、短些。
    ⑶蓄电池如果采用串联,所有的单元内阻尽量一致,尽可能小。
    ⑷为了减少线路间的损耗,条件允许的话,尽可能采用高电压、低电流的方案,这样使线路承受的电流尽可能小,从而降低损耗。在设计控制电路时,尽可能采用集成化高的、稳定性好的元器件。 随着地球的日益贫乏,基础能源的投资成本日益攀高,各种安全和污染隐患可谓是无处不在。太阳能作为一种“取之不尽,用之不竭”的安全、环保新能源越来越受到重视。这样,太阳能照明产品随着太阳能热水器普及之后应然而生,在这里我们就太阳能灯具和使用市电灯具的效果作实用对比。
    *对比一
    市电照明灯具安装复杂:在市电照明灯具工程中有复杂的作业程序,首先要铺设电缆,这里就要进行电缆沟的开挖、铺设暗管、管内穿线、回填等大量基础工程。然后进行长时间的安装调试,如任何一条线路有问题,则要大面积返工。而且地势和线路要求复杂、人工和辅助材料成本高昂。
    太阳能照明灯安装简便:太阳能灯具安装时,不用铺设复杂的线路,只要做一个水泥基座,然后用不锈钢螺丝固定就可。
    *对比二
    市电照明灯具电费高昂:市电照明灯具工作中有固定高昂的电费,要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换,维护成本逐年递增。
    太阳能照明灯具免电费:太阳能照明灯具是一次性投入,长期受益,维护成本低。
    *对比三
    市电照明灯具有安全隐患:市电照明灯具由于在施工质量、景观工
    程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的等方面带来诸多安全隐患。
    太阳能照明没有安全隐患:太阳能灯具是超低压产品,运行安全可靠太阳能照明的其它优势:绿色环保,能为高尚生态小区的开发和推广增加新的卖点;可持续降低物业管理成本,减少业主公共分摊部分的费用。综上对比所述,太阳能照明安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护。

    浏览 378赞 53时间 2023-01-11

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