文档介绍：太阳能光伏并网系统的优化设计
摘要:太阳能既“取之不竭”又“安全环保”,所以太阳能发电被誉为是最理想的能源。本文详细介绍了太阳能发电的背景、目的、应用和前景以及它的构成及工作原理,并应用目前国外常用计算方法对斜面上太阳辐照量以及光伏方阵发电量进行计算,以确定光伏方阵及系统的规模,使之设计最优化。
关键词:太阳能光伏发电系统太阳能电池数据通信
引言
现有能源主要有火电、水电和核电三种。
火电需要燃烧石油、煤等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少,正面临着枯竭的危险。据专家估计,石油可供开采的年限只有40年。另一方面燃烧燃料将排出CO2和硫的氧化物,因此会导致温室效应和酸雨,恶化地球环境。
水电要淹没大量土地,有可能导致生态环境破坏,而且大型水库一旦塌崩,后果将不堪设想。另外,一个国家的水力资源也是有限的,而且还要受到季节等因素的影响。
核电在正常情况下固然是干净的,但万一发生核泄漏,后果同样是非常可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故,已使900万人受到了不同程度的损害,而且这一影响并未终止。
相对于上述三种能源,太阳能这一新型能源既“取之不竭”又“安全环保”。
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以
供全球人类一年能量的消费。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是最理想的能源。
一、太阳能光伏发电系统工作原理及组成
太阳能光伏发电是利用太阳能电池这种半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之变为电能的直接发电方式。太阳能光伏发电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下,将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电,如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电,对于还有交流负载的光伏系统而言,还需要增加逆变器,将直流电转换成交流电。
太阳能电池发电系统由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、直流-交流逆变器等部分组成。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。
图1 太阳能电池发电系统示意图

太阳能电池单体是用于光电转换的最小单元。将太阳能电池单体进行串联、并联并封装后,就成为太阳能电池组件,是可以单独作为电源使用的最小单元。太阳能电池组件再经过串联、并联并装在支架上,就构成了太阳能电池方阵,它可以满足负载所要求的输出功率。

常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池,主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅三种。单晶硅太阳能电池变换效率最高,已达20%以上,性能稳定,但使用的单晶硅材料和半导体工业所用材料具有相同的品质,所以材料成本比较昂贵。多晶硅太阳能电池效率比单晶硅太阳能电池稍低,大约为13%~14%左右,但多晶硅太阳能电池可用铸造方法生产,所以成本比单晶硅太阳能电池低。非晶硅太阳能电池属于薄膜电池,价格最便宜,但光电转换效率最低,大约为7%~8%左右,稳定性也不如晶体硅太阳能电池,目前多用于弱光性电源,如手表、计算器等电池。

太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置,在广大的无电力网地区,该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电,一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。
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