1、太阳能发电站的科普知识概要太阳能发电站的科普知识太阳能发电原理太阳能发电系统 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。如图所示：太阳能电池组件蓄电池控制器逆变器直流负载交流负载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。电池板的种类及特点类型单晶硅 多晶硅 非晶硅项目转换
2、效率1217% 1015% 68%使用寿命1520年 1520年 510年平均价格 昂贵 较贵较便宜稳定性 好 好差（会衰减）颜色 黑色深蓝 棕主要优点转换效率高、工 作稳定，体积 小。工作稳定，成本 低。使用广泛。价低，弱光性 好，多数用于计 算器，电子表等主要缺点 成本高转换效率较低转换效率最低， 会衰减。相同功率的面积比晶体 硅大一倍以上。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提供最佳的充电 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
3、示系统各种重要数据，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） 定时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
4、，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。蓄电池的种类及特点锂电池镍镉电池镍氢电池免维护铅酸电池胶普通酸体液充无记忆放效应，使电用时间特长，重复性充电可 达 1200次以上。2小 时的急 速充电可以重复500 次以上充放电, 但是记忆效应 明显,使用一定 时间后,需完全 放电后,才可充 电。没有明显 的记忆效 应，随充 随用
5、，可 以重复500次以 上充电。1.2小时 的急速充 电。耐深放电，亏电状态 下恢复能为极好，不 会因若干次亏电而失 去容量.寿命长,可达10年.若干次亏电而失 去容量，易使电 池报废使用寿 命一般为23年容同等容量量的锂 电池重 量比镍 电池要 轻 50%, 单体电 压为3.6V14000mAh单体电压为1.2V.容量在单体电压 为 1.2V,容量是同单体电压有2V,6V,12V,容量单体电压有2V,6V,12V,容体积的镍5.5Ah180Ah,2V可量镉电池的达 3000AH5AH200Ah,2V可达3000Ah1.52 倍200mAh适移动通用信、报范警系围统、仪器仪 表、日 用品太阳能
6、系统、UPS、通信设 备（2V）电动 车、发电、数 据工程等等。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电子设备称作逆变器。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。逆变器种类及特点种类特点交流电压波形方波逆变器 修正波逆变器正弦波逆变器方波阶梯波正弦波缺点高次谐波多，损耗大，噪声 大，对收音机 及通信设备干 扰大。线路比较复 杂，对收音机 和某些通信设 备仍有一些高 频干扰。线路相对复 杂、对维修技 术要求高、价 格较昂贵。优点线路简
7、单，价比方波有明显输出波形好、格便宜，维修改善、高次谐失真度很低，方便。波含量减少，对收音机及通当阶梯达到信设备干扰17个以上时小、噪声低，输出波形可实此外还有保护现准正弦波，功能齐全，整当采用无变压机性能咼等优器输出时，整 机效率很高。占八、太阳能光电产品计算方法下面以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
8、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 。太阳能电池的估算与检测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，
9、转换效率越高，其输出功率越大。太阳能电池目前的转换效率一般在 1417%之间，每平方厘米的电池片，其输出功率在 1416mW,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：利用碘钨灯或白炽灯，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 C。基本计算公式功率=电压X电流 （W=UI ）用电量二功率X时间（Q=Wh ）太阳能光伏发电需注意问题太阳能光伏发电需要综合考虑各种因素，只有掌握了准确的资料后，才能 确定电池板的安装方式、最低
10、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，就会直接影响到独立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
11、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 ）使用限制由于部分国家和地区，对蓄电池有特定的环保要求，特别是镍镉电池在欧 美国家受到严格限制，还有铅酸电池在运输方面也会受到限制，这些因素都将 导致太阳能光
12、电产品的造价增大。太阳能光电产品的一般要求（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 ）零件选择丿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
13、 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、暴雨等异常天气，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。太阳能光电产品应用需明确的问题1.
14、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iooowh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 iooow/m大气 质量AM1.5，电池温度25C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 3.33.5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
15、组件安装存在相当大的损耗，大约在 1520%,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%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：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 3540度。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。蓄电池如果采用串联，所有的单元内阻尽量一致，尽可能小。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
16、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。太阳能灯具与普能灯具效益对比随着地球资源的日益贫乏，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
17、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、水电气管道的冲突等方面带来诸多安 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。
