新能源技术教学作者侯雪主编第三章节课件(8967KB).pptVIP

* 太阳电池单体、组件和方阵 * 光伏电池 光伏电池的结构和原理 光伏电池，是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的器件，也叫太阳能电池，都是由很多单体光伏电池构成的。 单体光伏电池是指具有正、负电极，并能把光能转换成电能的最小光伏电池单元。 常规的单体硅光伏电池结构示意图 * 光伏电池的结构和原理 (a) 半导体晶片 (b) 带正电的空穴向P 型半导体区移动，带负电的电子向N 型半导体区移动 (c) 电子从N 区负电极流出负电，空穴从P 区正电极流出正电 * 太阳电池的工作原理 太阳电池将光能转换成电能的工作原理概括为如下三个主要过程：①太阳电池吸收一定数量的光子后，半导体内产生电子－空穴对，称为“光生载流子”，两者的电性相反，电子带负电，空穴带正电；②电性相反的光生载流子被半导体PN结所产生的静电场分离开；③光生载流子电子和空穴分别被太阳电池的正、负极所收集，并在外电路中产生电流，从而获得电能。 * 光伏发电系统组成 光伏发电系统，一般由太阳能电池方阵、储能蓄电池、保护和控制系统、逆变器等设备组成。 （1）光伏电池方阵 根据功率需要，将多个光伏单体电池经串并联，并封装在一起，组成一个可以单独作为电源使用的最小单元，即光伏电池组件。 还可把多个电池组件再串、并联起来并装在支架上，组成光伏电池阵列。 * （2）储能蓄电池 光伏发电输出功率不稳定性、不连续，独立工作时，常常需要配备储能装置，以保证对用户的可靠供电。 阳光充足时，剩余的能量给蓄电池充电。日照缺乏的情况下，由蓄电池向用户补充供电。 常用的蓄电池有铅酸蓄电池、硅胶蓄电池和碱性蓄电池，其中铅酸蓄电池功率价格比最优、应用最广。 光伏发电系统组成 * （3）保护和控制系统 在小型或独立运行的光伏发电系统中，保护和控制功能主要是蓄电池的保护，防止过充电和过放电。 对于大中型或并网运行的光伏发电系统，保护和控制系统担负着平衡、管理系统能量，保护蓄电池及整个系统正常工作和显示系统工作状态等重要作用。 光伏发电系统组成 * （4）逆变器 光伏电池和蓄电池输出的都是直流电。 逆变器是将直流电变换成交流电的电力电子设备，是光伏电池普及应用的关键技术之一。 光伏发电系统组成 * 2、太阳能光伏发电系统分类 太阳能光伏发电系统分为独立光伏发电系统与并网光伏发电系统。 （1）独立光伏发电系统 独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由太阳电池组件、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。 （2）并网光伏发电系统 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成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网。系统主要由太阳电池方阵、联网逆变器和控制器三大部分组成。 * 离网光伏蓄电系统 * 太阳能光伏并网发电系统 * 光伏并网发电系统分为： 1）有逆流并网光伏发电系统。有逆流并网光伏发电系统，是当太阳能光伏系统发出的电能充裕时，可将剩余电能馈入公共电网，向电网供电；当太阳能光伏系统提供的电力不足时，由电网向负载供电。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。 2）无逆流并网光伏发电系统。无逆流并网光伏发电系统，是太阳能光伏发电系统即使发电充裕也不向公共电网供电，但当太阳能光伏系统供电不足时，则由公共电网向负载供电。 * 3）切换型并网光伏发电系统。是具有自动运行双向切换的功能。一是当光伏发电系统因多云、阴雨天及自身故障等导致发电量不足时，切换器能自动切换到电网供电一侧，由电网向负载供电；二是当电网因为某种原因突然停电时，光伏系统可以自动切换使电网与光伏系统分离，成为独立光伏发电系统工作状态。一般切换型并网发电系统都带有储能装置。 4）有储能装置的并网光伏发电系统。就是在上述几类光伏发电系统中根据需要配置储能装置。带有储能装置的光伏系统主动性较强，当电网出现停电、限电及故障时，可独立运行，正常向负载供电。因此带有储能装置的并网光伏发电系统可以作为紧急通信电源、医疗设备、加油站、避难场所指示及照明等重要或应急负载的供电系统。 * 3、光伏发电的特点 从太阳能资源的角度来看：太阳能是最丰富、最广泛的可再生能源。不仅总量巨大，而且分布广泛，获取容易，不需要开采和运输。 从光伏发电系统的角度来看， （1）运输、安装容易 （2）运行、维护简单 （3）安全，可靠，寿命长 （4）清洁，环境污染少 * 没有转动的部件，不产生噪声；没有空气污染，不排放废水；没有燃烧过程，不需要燃料；维修保养简单，维护费用低；运行可靠性、稳定性好的特点；作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达2