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太陽能家用發(fā)電系統(tǒng)

太陽能發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。

  太陽能發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環(huán)境、能獨立發(fā)電又能并網(wǎng)運行,受到各國企業(yè)組織的青睞,具有廣闊的發(fā)展前景。

  家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或110V,還需要配置逆變器。

  發(fā)電原理

  晶體硅n/p型太陽電池的工作原理:當p型半導體與n型半導體緊密結(jié)合連成一塊時,在兩者的交界面處就形成p-n結(jié)。當光電池被太陽光照射時,在p-n結(jié)兩側(cè)形成了正、負電荷的積累,產(chǎn)生了光生電壓,形成了內(nèi)建電場,這就是“光生伏打效應”。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過太陽能充放電控制器給負載供電,同時給蓄電池組充電;在無光照時,通過太陽能充放電控制器由蓄電池組給直流負載供電,同時蓄電池還要直接給獨立逆變器供電,通過獨立逆變器逆變成交流電,給交流負載供電。

  設置原理

  家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計需要考慮的因素:

  1、家用太陽能發(fā)電在哪里使用?該地日光輻射情況如何?

  2、系統(tǒng)的負載功率多大?

  3、系統(tǒng)的輸出電壓是多少,直流還是交流?

  4、系統(tǒng)每天需要工作多少小時?

  5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣,系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天?

  6、負載的情況,純電阻性、電容性還是電感性,啟動電流多大?

  7、系統(tǒng)需求的數(shù)量。

  系統(tǒng)組成:

  太陽能板

  太陽能電池板是家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分,太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能后,輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部件之一,其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。

  原材料特點:

  電池片:采用高效率(16.5%以上)的單晶硅太陽能片封裝,保證太陽能電池板發(fā)電功率充足。

  玻璃:采用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃),厚度3.2mm,在太陽電池光譜響應的波長范圍內(nèi)(320-1100nm)透光率達91%以上,對于大于1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射,透光率不下降。

  EVA:采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優(yōu)質(zhì)EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑。具有較高的透光率和抗老化能力。

  TPT:太陽電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色,對陽光起反射作用,因此對組件的效率略有提高,并因其具有較高的紅外發(fā)射率,還可降低組件的工作溫度,也有利于提高組件的效率。當然,此氟塑料膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。

  邊框:所采用的鋁合金邊框具有高強度,抗機械沖擊能力強。也是家用太陽能發(fā)電中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能,或送往蓄電池中存儲起來,或推動負載工作。

  控制器

  太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。

  蓄電池

  蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來,到需要的時候再釋放出來。太陽能蓄

   電池是‘蓄電池’在太陽能光伏發(fā)電中的應用,主要采用鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池四種。國內(nèi)被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是:鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池,因為其固有的“免”維護特性及對環(huán)境較少污染的特點,很適合用于性能可靠的太陽能電源系統(tǒng),特別是無人值守的工作站。

  逆變器

  太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能,需要將家用太陽能發(fā)電所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能,因此需要使用DC-AC逆變器。[2]

  系統(tǒng)分類

  家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)分為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng):

  1、離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成,若要為交流負載供電,還需要配置交流逆變器。

  2、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)電站一般都是國家級電站,主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng),由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大,發(fā)展推廣難度較大。而分散式小型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng),由于投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點,是并網(wǎng)發(fā)電的主流。

  系統(tǒng)優(yōu)劣

  優(yōu)點

  1、太陽能取之不盡,用之不竭,地球表面接受的太陽輻射能,能夠滿足全球能源需求的1萬倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽能光伏系統(tǒng),所發(fā)電力就可以滿足全球的需要。太陽能發(fā)電安全可靠,不會遭受能源危機或燃料市場不穩(wěn)定的沖擊;

  2、太陽能隨處可處,可就近供電,不必長距離輸送,避免了長距離輸電線路的損失;

  3、太陽能不用燃料,運行成本很低;

  4、太陽能發(fā)電沒有運動部件,不易用損壞,維護簡單,特別適合于無人值守情況下使用;

  5、太陽能發(fā)電不會產(chǎn)生任何廢棄物,沒有污染、噪聲等公害,對環(huán)境無不良影響,是理想的清潔能源;

  6、太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設周期短,方便靈活,而且可以根據(jù)負荷的增減,任意添加或減少太陽能方陣容量,避免浪費。

  缺點

  1、地面應用時有間歇性和隨機性,發(fā)電量與氣候條件有關,在晚上或陰雨天就不能或很少發(fā)電;

  2、能量密度較低,標準條件下,地面上接收到的太陽輻射強度為1000W/M^2。大規(guī)格使用時,需要占用較大面積;

  3、價格仍比較貴,為常規(guī)發(fā)電的3~15倍,初始投資高。

  應用領域

  一、用戶太陽能電源:(1)小型電源10-100W不等,用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電,如照明、電視、收錄機等;(2)3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);(3)光伏水泵:解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

  二、交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

  三、通訊/通信領域:太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵GPS供電等。

  四、石油、海洋、氣象領域:石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

  五、家庭燈具電源:如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

  六、光伏電站:10KW-50MW獨立光伏電站、風光(柴)互補電站、各種大型停車廠充電站等。

  七、太陽能建筑將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合,使得未來的大型建筑實現(xiàn)電力自給,是未來一大發(fā)展方向。

  八、其他領域包括:(1)與汽車配套:太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等;(2)太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng);(3)海水淡化設備供電;(4)衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。


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