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走進太陽能-光伏發電基礎知識

來源:碩日新能源   發布時間:2016-05-18

一、太陽能電池

太陽能電池的利用光伏效應把太陽的光能轉換成電能。對于硅電池來說,在標準條件下(光譜照度: 100W/m 2 ,光譜: AM1.5 ,溫度: 25 ℃ ),它的開路電壓為 0.48 ~ 0.6V 。將多個單體太陽能電池連接,并進行封裝,可以構成不同面積、不同功率的太陽能電池組件,也可統稱為太陽能電池板。單體太陽能電池一般是不能使用的,實際應用的是太陽能電池組件。

單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池是目前較常見、較實用的三種太陽能電池。

多晶硅太陽能電池的生產工藝相對簡單,價格比單晶硅低。近年來,由于多晶硅太陽能電池技術的不斷進步,其轉換效率不斷提高。單晶硅太陽能電池的效率比較高,但價格高于多晶硅太陽能電池。非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低,可在室內陽光很弱的情況下使用。

目前太陽能電池的封裝形式主要層壓工藝和滴膠工藝有兩種。采用層壓工藝封裝的太陽能電池可以保證 25 年以上的工作壽命,其工藝特性和使用壽命優于滴膠封裝形式。

A、不管哪種太陽能電池都具有以下五大電性能:

1、Isc =短路電流;

2、Im =峰值電流;

3、Voc =開路電壓;

4、Vm =峰值電壓;

5、Pm =峰值功率=( Im × Vm )

B、太陽能電池組件功率的選擇:

太陽能電池峰值功率是標準條件下( STC )太陽能電池(組件)的輸出最大功率,單位峰瓦,或用符號 Wp 表示。( STC 即:歐洲委員會定義的 101 標準,輻射強度 1000W/m 2 ,大氣質量 AM1.5 ,電池溫度 25 ℃ )

太陽能電池(組件)的輸出功率取決于太陽幅照度、太陽光譜分布和太陽能電池(組件)的工作溫度。在不同的時間,不同的地點,同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。并不向有些人想象的那樣,只要有陽光就會有額定輸出功率,甚至認為太陽能電池在燈光下也可以正常使用。

按面積計算,每平米的太陽能電池的輸出功率大約為 120W ;隨著轉換效率的提高,其輸出功率也相應的增大。太陽能電池組件輸出功率的選擇,要根據太陽能燈的光源功率、使用時間和當地的氣候地理條件等來確定。

C、太陽能電池組件安裝傾角:

由于我國南北緯度跨越較大,太陽能電池組件安裝傾斜角度要隨安裝地區緯度的不同發生變化。一般情況下,長江以南地區的安裝傾角在 30 度左右;長江以北地區的安裝傾角在 45 度左右;東北地區應在 50 度左右。方向為正南方或偏西 5 度。

水平放置的太陽能電池,其輸出功率將降低 15% ~ 20% 。

D、 太陽能電池組件的熱島效應:

太陽能電池組件在使用過程中,如果有一片太陽能電池單獨被樹葉等遮擋物長時間遮擋,被遮擋的單片太陽能電池在強烈陽光照射下就會發熱損壞,甚至會造成整個太陽能電池組件損壞,這就是所謂熱島效應。為了防止熱島效應,一般是將太陽能電池傾斜放置,使太陽能電池表面不能附著遮擋物。

二、控制器

對任何一個太陽能照明系統來說,充放電控制電路的優劣將直接影響到系統應用的成敗。由于太陽能光伏發電系統輸入的能量極不穩定,光伏發電系統中對蓄電池充電的控制要比普通對蓄電池充電的控制要復雜。

一個性能良好的光伏控制器應具有控制蓄電池充放電、溫度調節、最大功率跟蹤和過充保護、過放保護、短路保護、反接保護等多種保護功能以及自動開關和時間調整功能。從而保證系統可靠運行,同時使太陽能電池組件可以在不同溫度和輻照情況下智能輸出最大功率,使照明系統具有很高的效率。

三、蓄電池

由于太陽能照明系統蓄電池的充電直接由太陽能電池提供,能量不穩定 , 所以要配置容量合理、性能可靠的蓄電池,以保證光伏發電系統的正常工作。

在太陽能光伏照明系統中,通常選用的是免維護鉛酸蓄電池。

免維護鉛酸電池是一種新型的蓄電池,它采用全密封方式,放電率高,特性穩定;無需加水;安裝時簡單,占地面積小,可水平和垂直安裝;期望壽命一般為 5 ~ 7 年。

選擇蓄電池容量的一般原則是:首先夠滿足夜晚照明要求 , 并能把白天太陽能電池組件產生的能量盡量存儲下來,同時還能滿足連續陰雨天夜晚照明需要的電能。

蓄電池容量過小不能滿足夜晚照明的需要,蓄電池容量過大,蓄電池長期處在虧電狀態,縮短蓄電池壽命,同時也浪費不必要的投資。

四、光源負載

太陽能燈以節能環保為優勢,負載應該節能、低耗、壽命長。半導體 LED 燈、 12V 直流節能燈、低壓鈉燈、高壓鈉燈、無極電磁感應燈等都可以作為太陽能燈的光源。

目前太陽能草坪燈多選用 LED 作為光源。 LED 壽命可達 100000 小時以上,工作電壓低,非常適合應用在太陽能草坪燈上。

太陽能庭院燈一般采用 LED 光源和 12V 直流節能燈。直流節能燈電壓為直流,無需逆變,方便可靠。

太陽能路燈根據實際情況需要,可在 12V 直流節能燈、低壓鈉燈、高壓鈉燈、無極電磁感應燈等多種光源中進行選擇。

不管選用那種光源,其亮度與光源的功率有直接關系,也直接影響系統配置和投資費用。在相同照明時間條件下,光源功率越大,亮度越高,系統配置越大,費用越高;功率越小,亮度越低,系統配置降低,費用減少。

五、燈具和燈桿

燈具一般是指用于安裝照明光源的部分,也就是通常所說的燈頭;燈桿分為變徑桿、錐形桿、組合桿等多種形式,并通過挑臂與燈具連接。

一般的燈桿、燈具都可作為太陽能燈的選擇對象。如果采用在燈桿上直接安裝太陽能電池組件的方案,需根據太陽能電池組件面積加工制作太陽能電池組件的支架,同時考慮燈桿的抗風強度問題。

燈具和燈桿的選擇面較寬,一般滿足實用、美觀的要求即可。

六、線纜和連接緊固輔件

線纜用于連接太陽能電池組件、蓄電池、充放電控制器、光源等器件。線纜的線徑標準隨系統配置需要確定,線纜的長度隨燈桿高度和器件安裝位置確定。

連接緊固輔件用于固定各器件連線的輸入、輸出端子;固定燈桿及燈具。


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