日期:2022-03-20 分類:科普知識 瀏覽:1695 來源:廣州拓立節能科技有限公司
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各種各樣的太陽能光伏電池,電池經過串并聯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電系統。隨著科技技術的不斷發展和傳統能源的日益減少,太陽能光伏發電在未來能源結構中將占據重要地位。
組成:光伏系統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。如圖所示。 |
原理:(1)太陽能電池組件在陽光照射下會產生光伏電壓和光生電流,是光伏系統的發電裝置。它輸出的是直流電,經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在一晝夜間發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的心臟。目前光伏系統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控,大大提高了系統可靠性。太陽能電池組件 蓄電池 智能化充放電控制器 |
二.光伏系統的分類
一般我們將光伏系統分為獨立系統、并網系統和混合系統。 | |
獨立系統 | 并網系統 混合系統 |
三種光伏系統的比較 | |
如果根據太陽能光伏系統的應用形式,應用規模和負載的類型,對光伏供電系統進行比較細致的劃分。還可以將光伏系統細分為如下幾種類型:小型太陽能供電系統(Small DC);簡單直流系統(Simple DC);大型太陽能發電系統(Large DC);交流、直流供電系統(AC/DC);并網系統(Utility Grid Connect);混合供電系統(Hybrid);并網混合系統。下面就每種系統的工作原理和特點進行說明。 | |
1.小型太陽能供電系統(Small DC) 該系統的特點是系統中只有直流負載而且負載功率比較小,整個系統結構簡單,操作簡便。其主要用途是一般的家庭戶用系統,各種民用的直流產品以及相關的娛樂設備。如在我國西部地區就大面積推廣使用了這種類型的光伏系統,負載為直流燈,用來解決無電地區的家庭照明問題。 | |
2.簡單直流系統(Simple DC) 該系統的特點是系統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,所以系統中沒有使用蓄電池,也不需要使用控 制器,系統結構簡單,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、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。這種系統在發展中國家的無純凈自來水供飲的地區得到了廣泛的 應用,產生了良好的社會效益。 | 3.大型太陽能供電系統(Large DC) |
4.交流、直流供電系統(AC/DC)
| 5.并網系統(Utility Grid Connect) 此種系統最大的特點就是光伏陣列產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入市電網絡,并網系統中PV方陣 所產生電力除了供給交流負載外,多余的電力反饋給電網。這種系統通常能夠并行使用 市電和太陽能光伏組件陣列作為本地交流負載的電源。降低了整個系統的負載缺電率。而且并網PV系統可以對公用電網起到調峰作用。但是,并網光伏供電系統作 為一種分散式發電系統,對傳統的集中供電系統的電網會產生一些不良的影響,如諧波污染,孤島效應等。 |
6.混合供電系統(Hybrid) 這種太陽能光伏系統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。使用混合供電系統的目的就是為了綜合利用各種發電技術的優 點,避免各自的缺點。比方說,上述的幾種獨立光伏系統的優點是維護少,缺點是能量的輸出依賴于天氣,不穩定。綜合使用柴油發電機和光伏陣列的混合供電系統 和單一能源的獨立系統相比就可以提供不依賴于天氣的能源,它的優點是: | |
7.并網混合供電系統(Hybrid) 隨著太陽能光電子產業的發展,出現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混合供電系統。這種系統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的運行,綜合利用各種能源達到最佳的工作狀態,并還可以使用蓄電池進一步提高系統的負載供電保障率,例如AES的 SMD逆變器系統。該系統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。還可以向電網供電或者從電網獲得電力。系統的工 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,如果光伏組件產生的電能足夠負載使用,它將直接使用光伏組件產生的電能供給負載的需求。如 果光伏組件產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;如果光伏組件產生的電能不夠用,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;如果市電產生故障,即市電 停電或者是市電的品質不合格,系統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以內,系統就會斷開蓄電池,改為并網模式工作,由市電供電。有的并網混合供電系統中還可以將系統監控、控制和數據采集功能集成在控制芯 片中。這種系統的核心器件是控制器和逆變器。 |
三.并網前景
1.并網的意義 |
并網系統要比離網系統安全可靠、不受天氣的影響,白天為負載供電,多余的電能饋入市電網,如果遇上陰雨天,由市電為負載供電,避免了獨立光伏系統受天氣影響的弊端。 |
2.并網的前景 |
研究人員認為,要破解太陽能"并網難的頑疾,首先要克服認識上的一大誤區。"很多人認為并網是電力部門一家的事,實際上新能源和傳統能源截然不同,怎樣滿足電網的安全穩定,也是需要太陽能企業考慮的。國家電網能源研究院副院長蔣莉萍說,在并網環節需要電網企業、制造企業,開發商(發電企業)形成一個共同取向。電力部門加強電網建設的同時,光伏行業亦需提高產品質量,制定出合理入網標準。專家們建議: |
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