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光伏系統(tǒng)
閱讀�9171�(shí)間:2010-11-18 16:25:47

  一般將光伏系統(tǒng)分為�(dú)立系�(tǒng)、并�(wǎng)系統(tǒng)和混合系�(tǒng)。如果根�(jù)光伏系統(tǒng)的應(yīng)用形�、應(yīng)用規(guī)模和�(fù)載的類型,對(duì)光伏供電系統(tǒng)�(jìn)行比較細(xì)致的劃分,可將光伏系�(tǒng)分為如下六種類型:小型太陽能供電系統(tǒng)(Small DC�;簡(jiǎn)單直流系�(tǒng)(Simple DC�;大型太陽能供電系統(tǒng)(Large DC�;交�、直流供電系�(tǒng)(AC/DC);并網(wǎng)系統(tǒng)(Utility Grid Connect�;混合供電系�(tǒng)(Hybrid�;并�(wǎng)混合系統(tǒng)�

組成

  光伏系統(tǒng)是由太陽能電池方�,蓄電池�,充放電控制器,逆變器等�(shè)備組�。其各部分設(shè)備的作用是:

  (1)太陽能電池方陣:在有光照情況�,電池吸收光�,電池兩端出�(xiàn)異號(hào)電荷的積累,即產(chǎn)�"光生電壓",這就�"光生伏打效應(yīng)"。在光生伏打效應(yīng)的作用下,太陽能電池的兩端產(chǎn)生電�(dòng)�(shì),將光能�(zhuǎn)換成電能,是能量�(zhuǎn)換的器件。太陽能電池一般為硅電�,分為單晶硅太陽能電池,多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三��

  (2)蓄電池組:其作用是儲(chǔ)存太陽能電池方陣受光照時(shí)�(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供��

  (3)控制器:自動(dòng)控制電力的選�,在市電、太陽能�、蓄電池電之間選�,對(duì)蓄電池充電�

  (4)逆變器:是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的�(shè)��

工作原理

  在光照條件好的情況下,太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動(dòng)�(shì),通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方�,使得方陣電壓達(dá)到系�(tǒng)輸入電壓的要�。一部分供給電力系統(tǒng)使用,一部分通過充放電控制器�(duì)蓄電池�(jìn)行充�,將光能�(zhuǎn)換而來的電能儲(chǔ)存起�。在光照條件�(dá)不到要求�(shí),蓄電池組再通過逆變器提供電力系�(tǒng)所需的電��

工作條件

  在光伏電站使用環(huán)境中,光照條件好�(shí)(白天),太陽能電池組件接收太陽�,輸出電�,一部分直流和交流負(fù)載工�,另一部分供給蓄電池充�;光照條件不好�(shí)(夜晚或陰雨天),太陽能電池組件無法工作,蓄電池組供�,供給直流或交流�(fù)�,蓄電池是處于循�(huán)狀�(tài),所�,在這種使用�(huán)境下,蓄電池的壽命為循環(huán)壽命�

  �(yīng)用于光伏系統(tǒng)中的蓄電池的工作條件和蓄電池�(yīng)用在其它�(chǎng)合的工作條件不同。其主要區(qū)別可以概括為以下幾點(diǎn):

  (1)充電率非常小, 由于成本,位置空間等問題,太陽電池投入數(shù)量會(huì)受到很大的限�,為了保證電力系�(tǒng)的正常使�,往往提供給蓄電池的充電電力變得十分有限,平均充電電流一般為0.05C10�0.1C10,很少�(dá)�0.1C10A�

  (2)放電率非常小,太能系統(tǒng)�(shè)�(jì)�(shí)需要考慮到負(fù)載容�,最長后備時(shí)�,配置的蓄電池容量較�,而實(shí)際使用過程中�(fù)載相�(duì)�(shè)�(jì)�(fù)載小得多,蓄電池放電率通常為C20~C240,或者更小�

  (3)由于受到自然資源的限�,蓄電池只有在有日照時(shí)才能充電:即充電時(shí)間受到限��

  (4)不能按給定的充電�(guī)律對(duì)蓄電池�(jìn)行充��

分布式功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)可提高效�

  按照目前的光伏系�(tǒng)�(jià)格計(jì)算,用戶通常� 7-8 年后才能獲得投資回報(bào)。政府激�(lì)政策和光伏系�(tǒng)的使用壽命必須能持續(xù)20 年或更久。太陽能光伏系統(tǒng)的投資回�(bào)取決于該系統(tǒng)每年的發(fā)電量,因此用戶需要的光伏系統(tǒng)必須具備高效、可靠和易于維護(hù)等特�,從而可以獲得限度的�(fā)電量�

  如今,很多安裝太陽能光伏系統(tǒng)的用戶已�(jīng)意識(shí)到部分或間歇性的遮蔽�(huì)影響到系�(tǒng)的發(fā)電量�

  部分陰影遮蔽�(duì)太陽能光伏系�(tǒng)的影響:

  �(dāng)樹木、煙囪或其他物體投射的陰影遮擋住光伏系統(tǒng)�(shí),就�(huì)�(dǎo)致系�(tǒng)造成“失配”問題。即使光伏系�(tǒng)只受到一�(diǎn)�(diǎn)陰影的遮擋都�(huì)�(dǎo)致發(fā)電量的大幅下�。部分遮蔽導(dǎo)致的系統(tǒng)失配�(duì)�(fā)電量的實(shí)際影響很難通過�(jiǎn)單的�(jì)算公式獲得。因?yàn)橛绊懴到y(tǒng)�(fā)電量的因素很�,包括內(nèi)部電池模塊間互�、模塊定�、光伏電池組間的串并�(lián)問題以及逆變器的配置�。光伏模塊通過多�(gè)電池串相互連接而成,每�(gè)電池串被稱為一�(gè)“組列�。每�(gè)組列由一�(gè)旁路二極管來保護(hù),以免一�(gè)或多�(gè)電池被遮蔽或損壞�(shí)�(dǎo)致整�(gè)電池串因?yàn)檫^熱而受到損�。這些串聯(lián)或并�(lián)的電池組列能夠使電池板產(chǎn)生相�(duì)較高的電壓或電流�

  光伏陣列由串�(lián)在一起的光伏模塊通過并聯(lián)�(gòu)�。每串光伏模塊的的電壓必須低于逆變器的輸入電壓額定��

  �(dāng)光伏系統(tǒng)部分被遮蔽時(shí),未被遮蔽的電池中的電流流經(jīng)被遮蔽部分的旁路二極管�

  �(dāng)光伏陣列受到遮蔽而出�(xiàn)上述情況�(shí),會(huì)�(chǎn)生一條具有多�(gè)峰值的 V-P 電氣曲線。圖 1 顯示了具有集中式功率�(diǎn)跟蹤系統(tǒng)( MPPT) 功能的標(biāo)�(zhǔn)并網(wǎng)配置,其中一�(gè)組列的兩�(gè)電池板被遮蔽。集中式 MPPT無法�(shè)置直流電�,因此無法令兩�(gè)組列的輸出功率都�(dá)�。在高直流電壓點(diǎn) (M1),MPPT 使未遮蔽組列的輸出功率達(dá)�。在低直流電壓點(diǎn) (M2),MPPT 將使遮蔽組列的輸出功率達(dá)到:旁路二極管繞過遮蔽電池板,此組列的未遮蔽電池板將提供全量電流。陣列的多�(gè) MPP 可能�(dǎo)致集中功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)配置的額外損失,因?yàn)楣β庶c(diǎn)跟蹤器可能得到錯(cuò)誤信息停止在局部點(diǎn)處,并穩(wěn)定在具有V-P特征的次�(yōu)�(diǎn)�

具有集中 MPPT 功能的標(biāo)準(zhǔn)并網(wǎng)配置,其中一個(gè)組列的兩個(gè)電池板被遮蔽

  � 1:具有集� MPPT 功能的標(biāo)�(zhǔn)并網(wǎng)配置,其中一�(gè)組列的兩�(gè)電池板被遮蔽�

  不同的案例研究和�(xiàn)�(chǎng)�(cè)試證�,部分遮蔽對(duì)光伏系統(tǒng)的發(fā)電量具有�(yán)重的影響。通過使用分布� MPPT 控制可以減輕遮蔽�(duì)系統(tǒng)的不利影��

  利用分布� MPPT 限度降低系統(tǒng)失配問題�

  為了使陣列中每一�(gè)太陽能光伏電池板的電力輸出都�(dá)到�,美國國家半�(dǎo)體開�(fā)� SolarMagic?技�(shù)。通過該技�(shù),即使陣列中其他電池板出�(xiàn)失配問題�(shí),每塊電池板仍然能輸出的電力。SolarMagic 技�(shù)�(yùn)用算法和先�(jìn)的混合信�(hào)技�(shù)能夠�(jiān)控并�(yōu)化每塊太陽能光伏電池板的�(chǎn)�,因而能夠補(bǔ)償高�(dá)50[%]的因失配問題而產(chǎn)生的�(fā)電量損失。SolarMagic 電源�(yōu)化器可快�、輕松地安裝在傳�(tǒng)太陽能光伏系�(tǒng)��

顯示了采用 SolarMagic?技術(shù)的典型光伏系統(tǒng)

  � 2 顯示了采� SolarMagic?技�(shù)的典型光伏系�(tǒng)�

  該系�(tǒng)擁有由n�(gè)模塊并聯(lián)形成的兩�(gè)組列,為便于演示,圖中每�(gè)組列僅顯�3�(gè)光伏模塊,但組列通常� 5 � 12 �(gè)模塊并聯(lián)�(gòu)成以獲得 500-800V 的組列電��

  組列 A 的所有模塊沒有照射失�(diào)問題,每�(gè)模塊都具有相同的特征,且照射均勻�

  組列 B 的所有模塊由于遮�、定向傾斜或*了更多的灰塵而具有不同的特征或照射失�(diào)。每�(gè)模塊的輸出在 SolarMagic?�(yōu)化器(SMO)模塊的輸入�(diǎn)相�。每�(gè) SMO 的輸出采用與組列 A模塊相同的串�(lián)方式�

  � 2:采� SolarMagic 功率�(yōu)化器的光伏系�(tǒng)的簡(jiǎn)化光伏接線圖�

  SolarMagic?�(yōu)化器模塊具有高效集成的電源電路,采用限度提高各光伏模塊輸出功率的功率�(diǎn)算法。因�,整�(gè)組列具有相同的輸出電�,極大減少了熱斑問題和采用內(nèi)部旁路模�。每�(gè) SMO 模塊將調(diào)節(jié)其輸出電壓以符合整體的總線電壓�

  �(jié)果是整�(gè)光伏系統(tǒng)將呈�(xiàn)具有單一功率�(diǎn)� I-V 曲線,簡(jiǎn)化中央逆變器的操作,并盡可能降低失配帶來的�(fā)電量損失�

  下表匯總了太陽能光伏系統(tǒng)受到部分遮蔽后的�(xiàn)�(chǎng)�(cè)試結(jié)果,一列顯示了 SolarMagic技�(shù)�(duì)損失能量的補(bǔ)充百分比�

太陽能光伏系統(tǒng)受到部分遮蔽后的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

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