《太阳能光伏系统概论 第5章 太阳能光伏系统讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能光伏系统概论 第5章 太阳能光伏系统讲解（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 太阳能光伏系统概要,1、太阳能光伏发电系统的应用,（1）通信领域的应用 包括太阳能无人值守微波中继站，光缆通信系统及维护站，移动通信基站，广播、通信、无线寻呼电源系统，卫星通信和卫星电视接收系统，农村程控电话、载波电话光伏系统，小型通信机，部队通信系统，士兵gps供电等。 （2）公路、铁路、航运等交通领域的应用 如铁路和公路信号系统，铁路信号灯，交通警示灯、标志灯、信号灯，公路太阳能路灯，太阳能道钉灯、高空障碍灯，高速公路监控系统，高速公路、铁路无线电话亭，无人值守道班供电，航标灯灯塔和航标灯电源等。,一、太阳能光伏发电系统的应用、构成、工作原理与分类,（3）石油、海洋、气象领域的应用
2、 石油管道阴极保护和水库闸门阴极保护的太阳能电源系统，石油钻井平台生活及应急电源，海洋检测设备，气象和水文观测设备、观测站电源系统等。,一、太阳能光伏发电系统的应用、构成、工作原理与分类,1、太阳能光伏发电系统的应用,（4）农村和边远无电地区应用 在高原、海岛、牧区、边防哨所等农村和边远无电地区应用太阳能光伏户用系统、小型风光互补发电系统等解决日常生活用电问题，如照明、电视、收录机、dvd、卫星接收机等的用电，也解决了为手机、mp3等随身小电器充电的问题，发电功率大多在十几瓦到几百瓦。 用几千瓦到十几千瓦的独立光伏发电系统或并网发电系统作为村庄、学校、医院、饭店、旅社、商店等的供电系统。应用太
3、阳能光伏水泵，解决无电地区的深水井饮用、农田灌溉等用电问题。另外还有太阳能喷雾器、太阳能电围栏、太阳能黑光灭虫灯等应用。,一、太阳能光伏发电系统的应用、构成、工作原理与分类,1、太阳能光伏发电系统的应用,（5）太阳能光伏照明方面的应用 太阳能光伏照明包括太阳能路灯、庭院灯、草坪灯，太阳能景观照明，太阳能路标标牌、信号指示、广告灯箱照明等，还有家庭照明灯具及手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、割胶灯、节能灯、手电等。 （6）大型光伏发电系统（电站）的应用 大型光伏发电系统(电站)是100kw50mw的地面独立或并网光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。,一、太阳能光伏发电系统的应用、
4、构成、工作原理与分类,1、太阳能光伏发电系统的应用,1、太阳能光伏发电系统的应用,（7）太阳能光伏建筑一体化并网发电系统（BIPV） 将太阳能发电与建筑材料相结合，充分利用建筑的屋顶和外立面，使得大型建筑能实现电力自给、并网发电，这将是今后的一大发展方向。 （8）太阳能电子商品及玩具的应用 包括太阳能收音机、太阳能钟、太阳帽、太阳能手机充电器、太阳能手表、太阳能计算器、太阳能玩具等。,一、太阳能光伏发电系统的应用、构成、工作原理与分类,1、太阳能光伏发电系统的应用,（9）其它领域的应用 包括太阳能电动汽车、电动自行车，太阳能游艇，电池充电设备，太阳能汽车空调、换气扇、冷饮箱等，还有太阳能制氢加
5、燃料电池的再生发电系统，海水淡化设备供电，卫星、航天器、空间太阳能电站等。,一、太阳能光伏发电系统的应用、构成、工作原理与分类,通过太阳能电池将太阳敷设能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统，虽然应用形式多种多样，应用规模也跨度很大，但太阳能光伏发电系统的组成结构和 工作原理却基本相同。其主要结构由以下构成： （1）太阳能电池组件或方阵 用于发电 （2）蓄电池 用于储存电 （3）光伏控制器 用于控制整个系统的工作状态 （4）交流逆变器 用于将组件或者电池输出的直流电转换为交流电 （5）光伏发电系统附属设施 包括直流配线系统、交流配电系统、运行监控和 检测系统、防雷和接地系统等,2、太阳能
6、光伏发电系统的基本构成,3、太阳能光伏发电系统的分类及工作原理,1.3.1 分类 太阳能光伏发电系统从大类上可分为独立（离网）光伏发电系统和并网光伏发电系统两大类。 其中，独立光伏发电系统又可分为直流光伏发电系统和交流光伏发电系统以及交直流混合光伏发电系统。而在直流光伏发电系统中又可分为有蓄电池和无蓄电池的系统。 在并网光伏发电系统中，也分为有逆流光伏发电系统和无逆流光伏发电系统，并根据用途也分为有蓄电池和无蓄电池的系统。光伏发电系统的分类及具体应用可参看表1-1。,表1-1,1.3.2 各类系统工作原理 1.3.2.1 独立光伏发电系统构成及原理 独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由
7、太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。 图1-1是独立太阳能光伏发电系统的工作原理示意图。光伏发电的核心部件是太阳能电池板，它将阳光的光能直接转换为电能，并通过控制器将电能存储于蓄电池中。当负载用电时，蓄电池中的电能通过控制器合理的分配到各负载上。电池板产生的电流为直流电，可以直接以直流电的形式应用，也可以用交流逆变器将其转换成交流电供交流负载使用。太阳能发电的电能可以即发即用，也可以用储能装置将电能储存起来，在需要时使用。 下面将根据用电负载的特点，分别讲下各种独立光伏发电系统的构成及原理。,图1-1,无蓄电池的直流光伏发电系统如图1-2所示，该系统的
8、特点是用电负载是直流负载，对负载使用时间没有要求，负载主要是在白天使用。 太阳能电池组件与用电负载直接连接，有阳光时就发电供负载工作，无阳光时就停止工作。系统不需要控制器，也没有蓄电储能装置。 该系统的优点是省去了电能通过控制器及在蓄电池的存储和释放过程中的能量损耗，提高了太阳能的利用效率。,(1) 无蓄电池的直流光伏发电系统,图1-2,有蓄电池的直流光伏发电系统如图1-3所示，该系统的由太阳能电池组件、充放电控制器、蓄电池及直流负载组成。有阳光时，组件将光能转换为电能供负载使用，并同时想蓄电池存储电能。夜间或者阴雨天时，则由蓄电池向负载供电。 这种系统应用广泛，如表1-1所示。当系统容量和负
9、载功率较大时，就需要配备组件方阵和蓄电池组。,(2) 有蓄电池的直流光伏发电系统,图1-3,交流及交直流混合光伏发电系统如图1-4所示。与直流光伏发电系统相比，交流发电系统多了一个交流逆变器，用以把直流电转换为交流电，为交流负载供电。 交直流混合系统则既能为直流负载供电，又能为交流负载供电。,(3) 交流及交直流混合光伏发电系统,图1-4,所谓市电互补型光伏发电系统，就是在独立光伏发电系统中以太阳能光伏发电为主，以普通220V交流市电补充电能为辅，如图1-5所示。这样发电系统中太阳能电池和蓄电池的容量都可以设计的小一些，有阳光时利用阳光发电使用，无阳光时用市电补充。 这种形式的原理与下面要介绍
10、的无逆流并网型光伏发电系统有相似处，但不能等同于并网应用。,(4) 市电互补型光伏发电系统,图1-5,并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换为符合市电电网要求的直流电之后直接接入公共电网。从集中度来看既有集中式大型并网光伏系统（国家级电站，发电直接输电网后统一调配，但一次性投资大、建设周期长、占地面积大），也有分散式小型并网光伏系统（住宅、重要或应急负载、光伏建筑一体化。投资小、建设快、占地面积小）。 图1-6是并网太阳能光伏发电系统的工作原理示意图。由太阳能电池组件方阵将光能转化为电能，并经直流配线箱进入并网逆变器，有些类型的并网系统还要配备蓄电池组储存直流电能。逆变器
11、可以进行充放电控制、功率调节，交直流逆变、并网保护切换。经逆变器输出的交流电供负载使用，多余电力可经变压器等卖入公共电网。当并网系统因天气发电不足或负载用电量偏大时可以从公共电网买电。系统还有监控、测试及显示系统，用于监控和检测系统工作状态，统计各类数据。 常见的并网光伏发电系统一般有下列几种形式。,1.3.2.2 并网光伏发电系统构成及原理,图1-6,有逆流并网光伏发电系统如图1-7所示。当系统发电充裕时，可将多余电力卖给公共电网；当系统发电不足时，从公共电网买入电力向负载供电。由于向电网供电时与电网供电的方向相反，所以称为有逆流光伏发电系统。,(1) 有逆流并网光伏发电系统,图1-7,(2
12、) 无逆流并网光伏发电系统,无逆流并网光伏发电系统如图1-8所示。系统即使发电充裕也不向公共电网供电，但当系统供电不足时，由公共电网向负载供电。,图1-8,(3) 切换型并网光伏发电系统,切换型并网光伏发电系统如图1-9所示。所谓切换型，实际上是有自动运行双向切换的功能。一是发电不足时，自动切换至公共电网供电；二是当电网不稳定时，自动断开与电网的连接，变成独立光伏系统工作。必要时也可断开一般负载供电专供应急负载。一般都带有储能装置。,图1-9,(4) 有储能装置的并网光伏发电系统,有储能装置的并网光伏发电系统（见图1-6和图1-9），就是在上述积累并网光伏发电系统中根据需要配置储能装置。特点是
13、主动性较强，不易受电网供电的影响。,我们可以看出，不管是独立光伏系统还是并网光伏系统，基本组成结构、工作原理都是大致相同的。完全是根据负载、电网、应用范围规模等实际情况在基本组成结构的基础上适当添减功能模块。 例如：负载是交流负载，那么就需要加逆变器；发电和用电时间不一致，那么就要加控制器和蓄电池；如果我需要并网，那么就要加并网逆变器、电表等等。,这种太阳能光伏系统中除了使用太阳能光伏组件阵列之外，还使用了柴油发电机作为备用电源。使用混合供电系统的目的就是为了综合利用各种发电技术的优点，避免各自的缺点。比方说，上述的几种独立光伏系统的优点是维护少，缺点是能量的输出依赖于天气，不稳定。,综合使用
14、柴油发电机和光伏阵列的混合供电系统和单一能源的独立系统相比就可以提供不依赖于天气的能源，它的优点是：,混合供电系统,1. 使用混合供电系统的还可以达到可再生能源的更好的利用。 因为使用可再生能源的独立系统通常是按照最坏的情况进行设计，因为可再生能源是变化的，不稳定的，所以系统必须按照能量产生最少的时期进行设计。由于系统是按照最差的情况进行设计，所以在其他的时间，系统的容量是过大的。在太阳辐照最高峰时期产生的多余的能量没法使用而浪费了。整个独立系统的性能就因此而降低。如果最差月份的情况和其他月份差别很大，有可能导致浪费的能量等于甚至超过设计负载的需求。,2. 具有较高的系统实用性。 在独立系统中
15、因为可再生能源的变化和不稳定会导致系统出现供电不能满足负载需求的情况，也就是存在负载缺电情况，使用混合系统则会大大的降低负载缺电率。,3. 和单用柴油发电机的系统相比，具有较少的维护和使用较少的燃料。,4. 较高的燃油效率。 在低负荷的情况下，柴油机的燃油利用率很低，会造成燃油的浪费。在混合系统中可以进行综合控制使得柴油机在额定功率附近工作，从而提高燃油效率。,5. 负载匹配更佳的灵活性。 使用混合系统之后，因为柴油发电机可以即时提供较大的功率，所以混合系统可以适用于范围更加广泛的负载系统，例如可以使用较大的交流负载，冲击载荷等。还可以更好的匹配负载和系统的发电。只要在负载的高峰时期打开备用能
16、源即可简单的办到。有时候，负载的大小决定了需要使用混合系统，大的负载需要很大的电流和很高的电压。如果只是使用太阳能成本就会很高。,1. 控制比较复杂,混合系统还有其自身的缺点：,因为使用了多种能源，所以系统需要监控每种能源的工作情况，处 理各个子能源系统之间的相互影响、协调整个系统的运作，这样就导致其控制系统比独立系统复杂，现在多使用微处理芯片进行系统管理。,2. 初期工程较大 混合系统的设计，安装，施工工程都比独立工程要大。,3. 比独立系统需要更多的维护 油机的使用需要很多的维护工作，比如更换机油滤清器，燃油滤清器，火花塞等，还需要给燃油箱添加燃油等。,4. 污染和噪音 光伏系统是无噪音，无排放的洁净能源利用，但是因为混合系统中使用了柴油机，这样就不可避免的产生噪音和污染。,并网混合供电系统,随着太阳能光电子产业的发展，出现了可以综合利用太阳能光伏组件阵列，市电和备用油机的并网混合供电系统。这种系统通常是控制器和逆变器集成一体化，使用电脑芯片全面
