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太阳能发电系统和设备
返回列表 来源: 电气工程及其自动化学习 发布日期: 2023.03.01 浏览次数:

家用发电系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、直流负载和交流负载等构成。如输出电源为交流220V或110V,还需要配置逆变器。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能充放电控制器给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电,同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电,通过独立逆变器逆变成交流电,给交流负载供电。
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光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限 制,因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并 网发电,


光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精 炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源 无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系 统和计算器辅助电源等。
国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国外同类产品效率约18至23%。由一个或多个太阳能电池 片组成的太阳能电池板称为光伏组件。光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,还有微波中 继电源、通讯电源等,另外,还包括一些移动电源和备用电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等;三是并网发电,这 在发达国家已经大面积推广实施。中国并网发电还未起步,不过,2008年北京奥运会部分用电由太阳能发电和风力发电提供。


需要考虑的因素

1、 太阳能发电系统在哪里使用?该地日光辐射情况如何?
2、 系统的负载功率多大?
3、 系统的输出电压是多少,直流还是交流?
4、 系统每天需要工作多少小时?
5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气,系统需连续供电多少天?
6、 负载的情况,纯电阻性、电容性还是电感性,启动电流多大?
7、 系统需求的数量。

系统组成

太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V,还需要配置逆变器。


太阳能板

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后,输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一,其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。组件设计:按国际电工委员会IEC:1215:1993标准要求进行设计,采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站等。
原材料特点:电池片:采用高效率(16.5%以上)的单晶硅太阳能片封装,保证太阳能电池板发电功率充足。玻璃:采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃), 厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达91%以上,对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降。EVA:采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。TPT:太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色,对阳光起反射作用,因此对组件的效率略有提高,并因其具有较高的红外发射率,还可降低组件的工作温度,也有利于提高组件的效率。当然,此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。边框:所采用的铝合金边框具有高强度,抗机械冲击能力强。也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。


太阳能控制器

太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。
主要特点:
1、使用了单片机和专用软件,实现了智能控制;
2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终了电压是由放电率曲线修正的控制点,消除了单纯的电压控制过放的不准确性,符合蓄电池固有的特性,即不同的放电率具有不同的终了电压。
3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制;以上保护均不损坏任何部件,不烧保险;
4、采用了串联式PWM充电主电路,使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半,充电效率较非PWM高3%-6%,增加了用电时间;过放恢复的提升充电,正常的直充,浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命;同时具有高精度温度补偿;
5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态,让用户了解使用状况;
6、所有控制全部采用工业级芯片(仅对带I工业级控制器),能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制,定时控制精确。
7、取消了电位器调整控制设定点,而利用了E方存储器记录各工作控制点,使设置数字化,消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素;
8、使用了数字LED显示及设置,一键式操作即可完成所有设置,使用极其方便直观的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项;


蓄电池

蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。太阳能蓄电池是
‘蓄电池’在太阳能光伏发电中的应用,主要采用铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池,胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种。国内广泛使用的太阳能蓄电池主要是:铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池,这两类蓄电池,因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点,很适合用于性能可靠的太阳能电源系统,特别是无人值守的工作站。


逆变器

太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。


(Le système de production d'énergie domestique se compose généralement d'un réseau photovoltaïque de modules solaires, d'un contrôleur de charge et de décharge solaires, d'une batterie de stockage, d'un onduleur hors réseau, d'une charge en courant continu et d'une charge en courant alternatif, etc. Si la puissance de sortie est AC 220V ou 110V, l'onduleur doit également être configuré. Le réseau photovoltaïque Convertit l'énergie solaire en énergie électrique sous l'éclairage, fournit de l'énergie à la charge par l'intermédiaire du Contrôleur de charge et de décharge de l'énergie solaire et charge simultanément la batterie de stockage; En l'absence d'éclairage, la charge en courant continu est alimentée par la batterie de stockage par l'intermédiaire du Contrôleur de charge et de décharge de l'énergie solaire, et la batterie de stockage doit également alimenter directement l'onduleur indépendant. Le courant de transaction de l'onduleur indépendant est utilisé pour alimenter la charge en courant alternatif.

La production d'énergie photovoltaïque est une technologie qui convertit directement l'énergie photovoltaïque en énergie électrique en utilisant l'effet photovoltaïque de l'interface semi - conductrice. L'élément clé de cette technologie est les cellules solaires. Après la connexion en série, les cellules solaires peuvent être encapsulées et protégées pour former une grande zone de modules de cellules solaires, puis combinées avec le Contrôleur de puissance et d'autres composants pour former un dispositif de production d'énergie photovoltaïque. L'avantage de la production d'énergie photovoltaïque est qu'elle est moins limitée sur le plan géographique parce que le soleil brille sur la terre; Le système photovoltaïque présente également les avantages d'une sécurité et d'une fiabilité élevées, d'un faible bruit, d'une faible pollution, de l'absence de consommation de carburant et de l'installation de lignes de transmission pour la production locale d'électricité et d'électricité, ainsi que d'un cycle de construction court.

La production d'énergie photovoltaïque est basée sur le principe de l'effet photovoltaïque, en utilisant des cellules solaires pour convertir directement l'énergie solaire en énergie électrique. Qu'il s'agisse d'une utilisation indépendante ou d'une production connectée au réseau,




Le système de production d'énergie photovoltaïque se compose principalement de panneaux solaires (modules), de contrôleurs et d'onduleurs, qui sont principalement composés de composants électroniques et ne comportent pas de composants mécaniques. Par conséquent, l'équipement de production d'énergie photovoltaïque est extrêmement raffiné, fiable, stable, à longue durée de vie et facile à installer et à entretenir. En théorie, la technologie de production d'énergie photovoltaïque peut être utilisée dans n'importe quelle situation où l'énergie est nécessaire, depuis les engins spatiaux jusqu'à l'énergie domestique, jusqu'aux centrales électriques de classe mégawatt, jusqu'aux jouets, et l'énergie photovoltaïque est omniprésente. Les éléments de base de la production d'énergie photovoltaïque solaire sont les cellules solaires (puces), y compris le silicium monocristallin, le silicium polycristallin, le silicium amorphe et les cellules à couches minces. Les piles monocristallines et polycristallines sont les plus utilisées, tandis que les piles amorphes sont utilisées pour alimenter certains petits systèmes et calculatrices.

L'efficacité des cellules de silicium cristallin domestiques est d'environ 10 à 13%, tandis que celle des cellules de silicium cristallin étrangères est d'environ 18 à 23%. Les panneaux solaires constitués d'une ou de plusieurs cellules solaires sont appelés modules photovoltaïques. Les produits de production d'énergie photovoltaïque sont principalement utilisés dans trois domaines: l'un est de fournir de l'énergie pour la fermeture du champ électrique, principalement pour la production d'énergie pour la vie des résidents dans les zones sans électricité, ainsi que de l'énergie de relais micro - ondes, de l'énergie de communication, etc., en outre, il comprend également certaines sources d'énergie mobiles et de secours; Deuxièmement, les produits électroniques solaires quotidiens, tels que les chargeurs solaires, les lampadaires solaires et les lampes solaires de pelouse; Troisièmement, la production d'électricité raccordée au réseau a été largement répandue dans les pays développés. La Chine n'a pas encore commencé à produire de l'électricité raccordée au réseau, mais une partie de l'électricité utilisée pour les Jeux olympiques de 2008 à Beijing sera fournie par l'énergie solaire et éolienne.

Facteurs à prendre en considération

1. Où est utilisé le système d'énergie solaire? Comment se passe le rayonnement solaire?

2. Quelle est la puissance de charge du système?

3. Quelle est la tension de sortie du système, DC ou ac?

4. Combien d'heures le système doit - il travailler chaque jour?

5. En cas de temps pluvieux sans lumière du jour, combien de jours le système doit - il être alimenté en continu?

6. Dans le cas de la charge, quelle est la résistance pure, la capacité ou l'inductance, quel est le courant de démarrage?

7. Quantité requise par le système.

Composition du système

Le système de production d'énergie solaire se compose d'une batterie solaire, d'un contrôleur solaire et d'une batterie de stockage. Si la puissance de sortie est AC 220V ou 110V, l'onduleur doit également être configuré.




Panneaux solaires

Le panneau solaire est la partie centrale du système de production d'énergie solaire. La fonction du panneau solaire est de convertir l'énergie solaire en énergie électrique et de stocker le courant direct de sortie dans la batterie. Le panneau solaire est l'un des composants les plus importants du système de production d'énergie solaire, son taux de conversion et sa durée de vie sont des facteurs importants pour déterminer si les cellules solaires ont une valeur d'utilisation. Conception des modules: selon la Norme CEI: 1215: 1993 de la Commission électrotechnique internationale, 36 ou 72 cellules solaires en silicium polycristallin sont connectées en série pour former divers types de modules 12V et 24V. Le module peut être utilisé dans divers systèmes photovoltaïques domestiques, des centrales photovoltaïques indépendantes et des centrales photovoltaïques raccordées au réseau.

Caractéristiques des matières premières: les panneaux solaires sont encapsulés dans des panneaux solaires monocristallins à haut rendement (plus de 16,5%) pour assurer une puissance de production suffisante. Verre: verre à faible teneur en fer trempé (également appelé verre blanc), d'une épaisseur de 3,2 mm, ayant une transmission de la lumière supérieure à 91% dans la gamme de longueurs d'onde (320 - 1100 nm) de la réponse spectrale des cellules solaires et une réflectivité élevée pour la lumière infrarouge supérieure à 1200 nm. Le verre peut également résister au rayonnement ultraviolet du soleil, la transmission de la lumière ne diminue pas. Eva: un film EVA de haute qualité d'une épaisseur de 0,78 mm avec un agent anti - UV, un agent antioxydant et un agent de durcissement est utilisé comme agent d'étanchéité pour les cellules solaires et comme agent de liaison entre le verre et le TPT. Il a une transmission lumineuse élevée et une capacité anti - âge. TPT: le film fluoroplastique, le revêtement arrière de la cellule solaire, est blanc et reflète la lumière du soleil, de sorte que l'efficacité de l'assemblage est légèrement améliorée. En raison de son émission infrarouge élevée, il peut également réduire la température de fonctionnement de l'assemblage et améliorer l'efficacité de l'assemblage. Bien sûr, ce film fluoroplastique a d'abord les exigences de base de la résistance au vieillissement, de la résistance à la corrosion et de l'étanchéité à l'air des matériaux d'emballage des cellules solaires. Cadre: le cadre en alliage d'aluminium utilisé a une haute résistance et une forte résistance aux chocs mécaniques. C'est aussi la partie la plus précieuse du système solaire. Son rôle est de convertir la capacité de rayonnement solaire en énergie électrique, de l'envoyer à la batterie pour le stockage, ou de faire fonctionner la charge.




Contrôleur solaire

Le Contrôleur solaire se compose d'un processeur spécial, d'un composant électronique, d'un affichage, d'un transistor de puissance de commutation, etc.

Principales caractéristiques:

1. Un micro - ordinateur à puce unique et un logiciel spécial sont utilisés pour réaliser un contrôle intelligent;

2. Contrôle précis de la décharge corrigé par les caractéristiques du taux de décharge de la batterie. La tension d'extrémité de décharge est le point de commande qui est corrigé par la courbe de vitesse de décharge, ce qui élimine l'inexactitude de la surtension de commande de tension simple, qui est conforme à la caractéristique inhérente de la batterie, c'est - à - dire que différents taux de décharge ont des tensions d'extrémité différentes.

3. Il est équipé d'un contrôle automatique complet de la surcharge, de la surpression, du court - Circuit électronique, de la protection contre la surcharge et d'une protection anti - inversion unique; Aucune des protections ci - dessus n'endommagera les composants et ne brûlera l'assurance;

4. Le circuit principal de charge PWM en série est adopté, ce qui réduit la perte de tension du circuit de charge de près de la moitié par rapport au circuit de charge utilisant la diode, et l'efficacité de charge est supérieure de 3% - 6% à celle du circuit non PWM, ce qui augmente le temps de charge; La charge de levage restaurée par décharge excessive, la charge directe normale et le mode de commande automatique de la charge flottante font que le système a une durée de vie plus longue; En même temps, il a une compensation de température de haute précision;

5. Les LED intuitives indiquent l'état actuel de la batterie de stockage et permettent aux utilisateurs de comprendre l'état de fonctionnement;

6. Toutes les commandes sont des puces industrielles (seulement pour les contrôleurs de classe I), qui peuvent fonctionner librement dans un environnement froid, chaud et humide. En même temps, la commande de synchronisation des vibrations cristallines est utilisée, et la commande de synchronisation est précise.

7. Le point de réglage de la commande de réglage du potentiomètre a été annulé, et la mémoire du côté e a été utilisée pour enregistrer chaque point de commande de travail afin de numériser le réglage et d'éliminer les facteurs qui ont réduit la précision et la fiabilité de l'erreur du point de commande en raison du biais de vibration du potentiomètre et de la dérive de température, etc.;

8. L'affichage et le réglage de la LED numérique sont utilisés. Tous les réglages peuvent être effectués en une seule touche. L'utilisation est extrêmement pratique et intuitive pour contrôler l'état de fonctionnement de l'ensemble du système et pour protéger la batterie contre la surcharge et la décharge. Lorsque la différence de température est importante, le Contrôleur qualifié doit également avoir une fonction de compensation de la température. D'autres fonctions supplémentaires telles que l'interrupteur à commande optique et l'interrupteur à commande temporelle doivent être optionnelles pour le Contrôleur;




Batterie de stockage

La fonction de la batterie est de stocker l'énergie produite par les panneaux solaires lorsqu'il y a de la lumière et de la libérer au besoin. Les cellules solaires sont

L'application de la « batterie de stockage» dans la production d'énergie photovoltaïque solaire comprend principalement la batterie sans entretien plomb - acide, la batterie ordinaire plomb - acide, la batterie colloïdale et la batterie alcaline Nickel - cadmium. Les batteries solaires largement utilisées en Chine sont principalement des batteries au plomb - acide sans entretien et des batteries colloïdales, ces deux types de batteries, en raison de leurs caractéristiques inhérentes d'entretien sans entretien et de moins de pollution de l'environnement, sont très appropriés pour les systèmes d'alimentation solaire avec des performances fiables, en particulier les postes de travail sans surveillance.




Onduleur

La sortie directe de l'énergie solaire est généralement de 12 VCC, 24 VCC, 48 VCC. Pour fournir de l'énergie aux appareils de 220 vac, il est nécessaire de convertir l'énergie en courant continu du système solaire en courant alternatif, de sorte que l'onduleur DC - AC est nécessaire.)


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