日期:2022-03-20 分類:科普知識 瀏覽:1810 來源:廣州拓立節(jié)能科技有限公司
導語:
太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源,我們可以充分利用其光電效應開發(fā)各種各樣的太陽能光伏電池,電池經(jīng)過串并聯(lián)且封裝之后得到組件,多個組件形成太陽能電池方陣,然后再聯(lián)合逆變器、控制器等裝置,最終形成一個完整的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著科技技術的不斷發(fā)展和傳統(tǒng)能源的日益減少,太陽能光伏發(fā)電在未來能源結構中將占據(jù)重要地位。
組成:光伏系統(tǒng)基本上由四部分組成:1、太陽能電池組件;2、蓄電池組;3、蓄電池充放電控制器或稱直流控制器;4、直流負載或交流負載。此外,如果負載是交流的,還要為交流負載配備交流逆變電源,可以將交流逆變電源連同交流負載共同視為一個直流負載子系統(tǒng)。如圖所示。 |
原理:(1)太陽能電池組件在陽光照射下會產(chǎn)生光伏電壓和光生電流,是光伏系統(tǒng)的發(fā)電裝置。它輸出的是直流電,經(jīng)充放電控制器整定后用來為蓄電池充電;充電的過程是儲能的過程。(2)蓄電池是光伏系統(tǒng)的儲能裝置。白天,太陽能被光電池轉化為電能,通過給蓄電池充電,電能又轉化為化學能。到了晚上,太陽能電池停止發(fā)電和充電,蓄電池開始對負載放電,化學能又轉化為電能供給光源工作。所以,一個完整的光伏系統(tǒng)在一晝夜間發(fā)生了一系列能量的轉化:太陽輻射能→電能→電化學能→電能→電光照明。(3)智能化充放電控制器在光伏系統(tǒng)能量轉化中起著極其重要的控制作用。這個控制器具有先進的充電控制、放電控制以及過充電保護、過放電保護、過載保護反接保護等一系列保護功能。光伏系統(tǒng)的性能好壞與控制器有著重大關系,可以說充放電控制器是光伏系統(tǒng)的心臟。目前光伏系統(tǒng)用充放電控制器都以單片機對充放電過程尤其是充電過程進行嚴密監(jiān)控,大大提高了系統(tǒng)可靠性。太陽能電池組件 蓄電池 智能化充放電控制器 |
二.光伏系統(tǒng)的分類
一般我們將光伏系統(tǒng)分為獨立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。 | |
獨立系統(tǒng) | 并網(wǎng)系統(tǒng) 混合系統(tǒng) |
三種光伏系統(tǒng)的比較 | |
如果根據(jù)太陽能光伏系統(tǒng)的應用形式,應用規(guī)模和負載的類型,對光伏供電系統(tǒng)進行比較細致的劃分。還可以將光伏系統(tǒng)細分為如下幾種類型:小型太陽能供電系統(tǒng)(Small DC);簡單直流系統(tǒng)(Simple DC);大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)(Large DC);交流、直流供電系統(tǒng)(AC/DC);并網(wǎng)系統(tǒng)(Utility Grid Connect);混合供電系統(tǒng)(Hybrid);并網(wǎng)混合系統(tǒng)。下面就每種系統(tǒng)的工作原理和特點進行說明。 | |
1.小型太陽能供電系統(tǒng)(Small DC) 該系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中只有直流負載而且負載功率比較小,整個系統(tǒng)結構簡單,操作簡便。其主要用途是一般的家庭戶用系統(tǒng),各種民用的直流產(chǎn)品以及相關的娛樂設備。如在我國西部地區(qū)就大面積推廣使用了這種類型的光伏系統(tǒng),負載為直流燈,用來解決無電地區(qū)的家庭照明問題。 | |
2.簡單直流系統(tǒng)(Simple DC) 該系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中的負載為直流負載而且對負載的使用時間沒有特別的要求,負載主要是在白天使用,所以系統(tǒng)中沒有使用蓄電池,也不需要使用控 制器,系統(tǒng)結構簡單,直接使用光伏組件給負載供電,省去了能量在蓄電池中的儲存和釋放過程,以及控制器中的能量損失,提高了能量利用效率。其常用于PV水 泵系統(tǒng)、一些白天臨時設備用電和一些旅游設施中。下圖顯示的就是一個簡單直流的PV水泵系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在發(fā)展中國家的無純凈自來水供飲的地區(qū)得到了廣泛的 應用,產(chǎn)生了良好的社會效益。 | 3.大型太陽能供電系統(tǒng)(Large DC) |
4.交流、直流供電系統(tǒng)(AC/DC)
| 5.并網(wǎng)系統(tǒng)(Utility Grid Connect) 此種系統(tǒng)最大的特點就是光伏陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入市電網(wǎng)絡,并網(wǎng)系統(tǒng)中PV方陣 所產(chǎn)生電力除了供給交流負載外,多余的電力反饋給電網(wǎng)。這種系統(tǒng)通常能夠并行使用 市電和太陽能光伏組件陣列作為本地交流負載的電源。降低了整個系統(tǒng)的負載缺電率。而且并網(wǎng)PV系統(tǒng)可以對公用電網(wǎng)起到調峰作用。但是,并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)作 為一種分散式發(fā)電系統(tǒng),對傳統(tǒng)的集中供電系統(tǒng)的電網(wǎng)會產(chǎn)生一些不良的影響,如諧波污染,孤島效應等。 |
6.混合供電系統(tǒng)(Hybrid) 這種太陽能光伏系統(tǒng)中除了使用太陽能光伏組件陣列之外,還使用了油機作為備用電源。使用混合供電系統(tǒng)的目的就是為了綜合利用各種發(fā)電技術的優(yōu) 點,避免各自的缺點。比方說,上述的幾種獨立光伏系統(tǒng)的優(yōu)點是維護少,缺點是能量的輸出依賴于天氣,不穩(wěn)定。綜合使用柴油發(fā)電機和光伏陣列的混合供電系統(tǒng) 和單一能源的獨立系統(tǒng)相比就可以提供不依賴于天氣的能源,它的優(yōu)點是: | |
7.并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)(Hybrid) 隨著太陽能光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,出現(xiàn)了可以綜合利用太陽能光伏組件陣列,市電和備用油機的并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通常是控制器和逆變器集成一 體化,使用電腦芯片全面控制整個系統(tǒng)的運行,綜合利用各種能源達到最佳的工作狀態(tài),并還可以使用蓄電池進一步提高系統(tǒng)的負載供電保障率,例如AES的 SMD逆變器系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以為本地負載提供合格的電源,并可以作為一個在線的UPS(不間斷電源)工作。還可以向電網(wǎng)供電或者從電網(wǎng)獲得電力。系統(tǒng)的工 作方式通常的是將市電和太陽能電源并行工作,對于本地負載而言,如果光伏組件產(chǎn)生的電能足夠負載使用,它將直接使用光伏組件產(chǎn)生的電能供給負載的需求。如 果光伏組件產(chǎn)生的電能超過即時負載的需求還能將多余的電能返回到電網(wǎng);如果光伏組件產(chǎn)生的電能不夠用,則將自動啟用市電,使用市電供給本地負載的需求,而 且,當本地負載的功率消耗小于SMD逆變器的額定市電容量的60%時,市電就會自動給蓄電池充電,保證蓄電池長期處于浮充狀態(tài);如果市電產(chǎn)生故障,即市電 停電或者是市電的品質不合格,系統(tǒng)就會自動的斷開市電,轉成獨立工作模式,由蓄電池和逆變器提供負載所需的交流電能。一旦市電恢復正常,即電壓和頻率都恢 復到上述的正常狀態(tài)以內,系統(tǒng)就會斷開蓄電池,改為并網(wǎng)模式工作,由市電供電。有的并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)中還可以將系統(tǒng)監(jiān)控、控制和數(shù)據(jù)采集功能集成在控制芯 片中。這種系統(tǒng)的核心器件是控制器和逆變器。 |
三.并網(wǎng)前景
1.并網(wǎng)的意義 |
并網(wǎng)系統(tǒng)要比離網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠、不受天氣的影響,白天為負載供電,多余的電能饋入市電網(wǎng),如果遇上陰雨天,由市電為負載供電,避免了獨立光伏系統(tǒng)受天氣影響的弊端。 |
2.并網(wǎng)的前景 |
研究人員認為,要破解太陽能"并網(wǎng)難的頑疾,首先要克服認識上的一大誤區(qū)。"很多人認為并網(wǎng)是電力部門一家的事,實際上新能源和傳統(tǒng)能源截然不同,怎樣滿足電網(wǎng)的安全穩(wěn)定,也是需要太陽能企業(yè)考慮的。國家電網(wǎng)能源研究院副院長蔣莉萍說,在并網(wǎng)環(huán)節(jié)需要電網(wǎng)企業(yè)、制造企業(yè),開發(fā)商(發(fā)電企業(yè))形成一個共同取向。電力部門加強電網(wǎng)建設的同時,光伏行業(yè)亦需提高產(chǎn)品質量,制定出合理入網(wǎng)標準。專家們建議: |
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