1、太陽能光伏系統(tǒng)的組成和原理
  太陽能光伏系統(tǒng)由以下三部分組成：太陽電池組件;充、放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等電力電子設(shè)備和蓄電池或其它蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備。
太陽能光伏系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：
- 沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不產(chǎn)生噪音;
- 沒有空氣污染、不排放廢水;
- 沒有燃燒過程，不需要燃料;
- 維修保養(yǎng)簡單，維護(hù)費(fèi)用低;
- 運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性好;
- 作為關(guān)鍵部件的太陽電池使用壽命長，光伏發(fā)電設(shè)備價(jià)格晶體硅太陽電池壽命可達(dá)到25年以上;
根據(jù)需要很容易擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模。

　　光伏系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，光伏系統(tǒng)應(yīng)用的基本形式可分為兩大類：獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。應(yīng)用主要領(lǐng)域主要在太空航空器、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)、光伏水泵和無電缺電地區(qū)戶用供電。隨著技術(shù)發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始有計(jì)劃地推廣城市光伏并網(wǎng)發(fā)電，主要是建設(shè)戶用屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)和MW級(jí)集中型大型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，同時(shí)在交通工具和城市照明等方面大力推廣太陽能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用。

　　光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽?，小到0.3～2W的太陽能庭院燈，大到MW級(jí)的太陽能光伏電站，如3.75kWp家用型屋頂發(fā)電設(shè)備、敦煌10MW 項(xiàng)目。其應(yīng)用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)用。盡管光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。圖4-1是一個(gè)典型的供應(yīng)直流負(fù)載的光伏系統(tǒng)示意圖。其中包含了光伏系統(tǒng)中的幾個(gè)主要部件：

　　光伏組件方陣：由太陽電池組件(也稱光伏電池組件)按照系統(tǒng)需求串、并聯(lián)而成，在太陽光照射下將太陽能轉(zhuǎn)換成電能輸出，它是太陽能光伏系統(tǒng)的核心部件。

　　蓄電池：將太陽電池組件產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來，當(dāng)光照不足或晚上、或者負(fù)載需求大于太陽電池組件所發(fā)的電量時(shí)，將儲(chǔ)存的電能釋放以滿足負(fù)載的能量需求，它是太陽能光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能部件。目前太陽能光伏系統(tǒng)常用的是鉛酸蓄電池，對(duì)于較高要求的系統(tǒng)，通常采用深放電閥控式密封鉛酸蓄電池、深放電吸液式鉛酸蓄電池等。

　　控制器：它對(duì)蓄電池的充、放電條件加以規(guī)定和控制，并按照負(fù)載的電源需求控制太陽電池組件和蓄電池對(duì)負(fù)載的電能輸出，是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分。隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，控制器的功能越來越強(qiáng)大，有將傳統(tǒng)的控制部分、逆變器以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成的趨勢(shì)，如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三種功能。

　　逆變器：在太陽能光伏供電系統(tǒng)中，如果含有交流負(fù)載，那么就要使用逆變器設(shè)備，將太陽電池組件產(chǎn)生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為負(fù)載需要的交流電。

　　太陽能光伏供電系統(tǒng)的基本工作原理就是在太陽光的照射下，將太陽電池組件產(chǎn)生的電能通過控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負(fù)載需求的情況下直接給負(fù)載供電，如果日照不足或者在夜間則由蓄電池在控制器的控制下給直流負(fù)載供電，對(duì)于含有交流負(fù)載的光伏系統(tǒng)而言，還需要增加逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。光伏系統(tǒng)的應(yīng)用具有多種形式，但是其基本原理大同小異。對(duì)于其他類型的光伏系統(tǒng)只是在控制機(jī)理和系統(tǒng)部件上根據(jù)實(shí)際的需要有所不同，下面將對(duì)不同類型的光伏系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地描述。

 2、光伏系統(tǒng)的分類與介紹

　　光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N電子元件技術(shù)，這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限 制，因?yàn)殛柟馄照沾蟮?光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點(diǎn)。

　　光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并 網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精 煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源 無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池(片)，有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。目前，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

　　太陽能光伏相關(guān)術(shù)語

　　大氣質(zhì)量AM(Air Mass) 太陽光通過大氣層的路徑長度，簡稱AM，外層空間為AM 0，陽光垂直照射地球時(shí)為AM1(相當(dāng)春/秋分分陽光垂直照射于赤道上之光譜)，太陽電池標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件為AM 1.5(相當(dāng)春/秋分陽光照射于南/北緯約48.2度上之光譜)。

　　日照強(qiáng)度(Irradiance) 單位面積內(nèi)日射功率，一般以W/㎡或mW/c㎡為單位，AM 0之日照強(qiáng)度超過1300W/㎡，太陽電池標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件為1000W/㎡(相當(dāng)于100mW/c㎡)。

　　日射量(Radiation) 單位面積于單位時(shí)間內(nèi)日射總能量，一般以百萬焦?fàn)?年。平方米(MJ/Y.㎡)或百萬焦?fàn)?月。平方米(MJ/M.㎡)，1焦?fàn)枮?瓦特功率于1秒鐘累積能量(1J=1W.s)。

　　太陽能電池(Solar Cell) 具有光伏效應(yīng)(Photovoltaic Effect)將光(Photo)轉(zhuǎn)換成電(Voltaic)的組件，又稱為光伏電池(PV Cell)，太陽能電池產(chǎn)生的電皆為直流電。

　　太陽光電(Photovoltaic)簡稱 PV(photo=light光線，voltaics=electricity電力)，由于這種電力方式不會(huì)產(chǎn) 生氮氧化物，以及對(duì)人體有害的氣體與輻射性廢棄物，被稱為「清凈發(fā)電技術(shù)」。PV System，則是將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能整套系統(tǒng)，稱為太陽光電系統(tǒng)或光伏系統(tǒng)，依分類有獨(dú)立型、并聯(lián)型與混合型。

　　PV模板(PV Module) 將多只太陽電池串聯(lián)提升電壓，并以堅(jiān)固外材封裝以利應(yīng)用，又稱為模塊(PV Pannel或PV Module)。

　　PV組列(PV String) 將模板多片串聯(lián)成一列，組列的目的在提高電壓，將10片模板電壓20伏特5安培串聯(lián)成組列，組列電壓即有200伏特、電流為5安培。

　　PV數(shù)組(PV Array) 將多個(gè)組列并聯(lián)即為數(shù)組。數(shù)組目的在提高電流，將5串組列電壓200伏特5安培并聯(lián)成數(shù)組，數(shù)組電壓為200伏特、電流為25安培。由1個(gè)組列構(gòu)成的數(shù)組，數(shù)組就相當(dāng)于組列。

　　獨(dú)立型系統(tǒng)(Stand Along System) 將多只太陽電池串聯(lián)提升電壓，并以堅(jiān)固外材封裝以利應(yīng)用，又稱為模塊(PV Pannel或PV Module)。

　　并聯(lián)型系統(tǒng)(Grided System) PV數(shù)組輸出經(jīng)換流器轉(zhuǎn)換成交流與市電或自備發(fā)電機(jī)并聯(lián)，系統(tǒng)無需配置蓄電裝置。

　　混合型系統(tǒng)(Hybrid System) 獨(dú)立型與并聯(lián)型混合體，在天災(zāi)市電停止供電時(shí)，并聯(lián)型系統(tǒng)會(huì)停止運(yùn)作，混合型可切換于獨(dú)立型繼續(xù)供電，因此又稱為防災(zāi)型。

　　(kW)千瓦，發(fā)電設(shè)備容量的計(jì)算單位;1瓩=1000瓦(Watt)。

　　(kWp)P 表peak，代表峰值。指裝設(shè)的太陽電池模板在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，(即模板溫度25℃、轉(zhuǎn)換效率15%)最大發(fā)電量總和。通常1峰瓩可發(fā)3-5度電。

　　(kWh) 為衡量發(fā)電用量的單位，指使用1000瓦的電器設(shè)備1小時(shí)所消耗的電力，俗稱「度」。

　　MW(Mega Watt)百萬瓦，在衡量太陽光電公司產(chǎn)能時(shí)通常采用單位。

　　安培小時(shí)Ah (Ampere Hour) 另一種電能量表示方式，通常用于蓄電池容量，50Ah表示5安培10小時(shí)容量或1安培50小時(shí)容量，唯蓄電池容量不能全部利用。

　　負(fù)載(Load)特定時(shí)間內(nèi)，每單位時(shí)間輸出的電力或電流。

　　建材一體太陽電池模板(BIPV，Building Integrated Photovoltaics)將太陽光電系統(tǒng)結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的一種節(jié)能建材產(chǎn)品，可直接取代傳統(tǒng)屋頂、窗戶、外墻及遮陽(雨)棚等?？纱蠓纳苽鹘y(tǒng)太陽光電系統(tǒng)笨重外型，不但美觀還可以增加空間效益;打造另一個(gè)太陽光電建筑產(chǎn)業(yè)的市場商機(jī) 。

電力調(diào)節(jié)器(Power Conditioner) 負(fù)責(zé)電力調(diào)節(jié)功能設(shè)備的統(tǒng)稱，對(duì)蓄電池充電/放電調(diào)節(jié)的控制器，或?qū)⒅绷鬓D(zhuǎn)換交流調(diào)節(jié)的換流器皆是。

 1, состав и принципы солнечной фотоэлектрической системы 



 солнечная фотоэлектрическая система состоит из следующих трех компонентов:  электроэлектронное оборудование и аккумуляторы или другие накопители и вспомогательные генераторы, такие, как заряд, разрядный контроллер, инвертор, контрольно - измерительные приборы и компьютерный контроль. 



 солнечная фотоэлектрическая система имеет следующие характеристики: 



 - ни вращающихся частей, ни шума; 



 - отсутствие загрязнения воздуха и сброс сточных вод; 



 - Без процесса горения, без топлива; 



 - простота обслуживания и низкая стоимость обслуживания; 



 - надежность и стабильность работы; 



 - длительность срока службы солнечных батарей, являющихся ключевыми компонентами, и срок службы кристаллических кремниевых солнечных батарей может превышать 25 лет; 



 по мере необходимости легко увеличить объем производства. 



 фотоэлектрические системы широко применяются, и основные формы применения фотоэлектрических систем можно разделить на две основные категории: автономные и сетевые.  Основными областями применения являются электроснабжение домашних хозяйств в космических летательных аппаратах, системах связи, микроволновых ретрансляторах, телевизионных перекачках, фотоэлектрических насосах и в районах, где нет электричества и электричества.  по мере развития технологий и необходимости устойчивого развития мировой экономики развитые страны стали систематически поощрять производство энергии в городских фотоэлектрических сетях, главным образом в виде строящихся на крыше фотоэлектрических систем и централизованных крупных сетевых систем типа MW, а также в области транспорта и городского освещения. 



 размеры и виды применения фотоэлектрических систем варьируются, например, от большой протяженности до 0,3 - 2W солнечных садовых ламп, больших до MW солнечных фотоэлектрических электростанций, таких, как 3,75 kwp бытовой крыши генератора и 10 МВт в дуньхуане.  его прикладные формы также разнообразны и широко применяются в таких областях, как быт, транспорт, связь, применение космической техники и т.д.  Хотя размеры фотоэлектрических систем неодинаковы, их структура и принципы работы в основном одинаковы.  Рисунок 4 - 1 представляет собой типичную схему фотоэлектрических систем, обеспечивающих постоянный поток нагрузки.  В нем содержится несколько основных компонентов системы фотовольт: 



 решетка фотоэлектрических компонентов: компоненты солнечных батарей (именуемые также фотоэлектрическими элементами) преобразуются в электрические выходы под воздействием солнечного света в соответствии с последовательностью и параллельностью системных потребностей и представляют собой основные компоненты солнечной фотоэлектрической системы. 



 аккумуляторные батареи: хранение электрической энергии, получаемой от солнечных батарей, при недостаточном освещении или вечером, или когда потребность в нагрузке превышает количество электричества, вырабатываемого солнечными батареями, для удовлетворения потребностей нагрузки в энергии, которая является частью солнечной фотоэлектрической системы.  В настоящее время солнечные фотоэлектрические системы обычно используются свинцово - кислотные аккумуляторы, для более высоких требований систем, как правило, используются герметизированные свинцово - кислотные аккумуляторы с глубоким разрядным клапаном, пигментные аккумуляторы с глубоким разрядом и так далее. 



 контроллер: он регулирует и контролирует условия наполнения и разрядки аккумуляторов, а также контролирует выход электрической энергии из солнечных батарей и аккумуляторов на нагрузку в соответствии с потребностями нагрузки в питании, является центральным контрольным элементом всей системы.  по мере развития солнечной фотоэлектрической промышленности функции регулятора становятся все более мощными, и наблюдается тенденция к интеграции традиционных компонентов управления, инверторов и систем мониторинга, таких, как системы SPP и SMD компании AES. 



 инвертор: в солнечной фотоэлектрической системе, если она содержит переменную нагрузку, то необходимо использовать инвертор оборудования для преобразования постоянного тока, производимого в сборках солнечных батарей, или постоянного тока, высвобождаемого аккумуляторами, в требуемый переменный ток нагрузки. 



 основной принцип работы системы электроснабжения солнечных фотовольт заключается в том, чтобы заряжать электроэнергию, получаемую от элементов солнечных батарей, через контроллер, к аккумуляторам или, если она удовлетворяет требованиям нагрузки, напрямую снабжать электроэнергией, если солнце не светит или ночью, аккумуляторы под контролем контроллера, к фотоэлектрическим системам, содержащим переменные нагрузки,  Необходимо также увеличить инвертор для преобразования постоянного тока в переменный ток.  применение фотоэлектрических систем имеет различные формы, однако его основные принципы существенно отличаются друг от друга.  Другие типы фотоэлектрических систем различаются только по механизмам управления и компонентам системы в зависимости от фактических потребностей, которые подробно описаны ниже в отношении различных типов фотоэлектрических систем. 



 2, классификация и введение фотоэлектрических систем 



 фотоэлектрическая энергия представляет собой электронно - элементную технологию прямого преобразования фотоэлектрической энергии в электрическую, используя эффект фотоэлектрических вольт на полупроводниковом интерфейсе, ключевым элементом которого являются солнечные батареи.  солнечные батареи в сочетании с такими элементами, как регулятор мощности, образуют фотоэлектрические установки.  преимущества фотоэлектрической энергии менее ограничены географическими рамками, поскольку солнце светит на землю;  фотоэлектрические системы также имеют преимущества безопасности и надежности, без шума, загрязнения, без потребления топлива и прокладки линий электропередач для местной выработки электроэнергии и короткого периода строительства за тот же период. 



 фотоэлектрическая энергия преобразуется непосредственно в солнечную энергию с помощью солнечных батарей в соответствии с принципом фотоэлектрических эффектов.  фотоэлектрические системы, независимо от того, используются ли они самостоятельно или параллельно, в основном состоят из трех основных компонентов: панелей солнечных батарей (агрегатов), контроллеров и инверторов, которые состоят главным образом из электронных элементов, не связанных с механическими компонентами, поэтому фотоэлектрические установки чрезвычайно рафинированы, надежно стабильный срок службы и простота в обслуживании.  Теоретически, фотоэлектрические технологии могут использоваться в любой ситуации, требующей электричества, на борту космического аппарата, на бытовых электропитаниях, на электростанциях с большой мощностью до мегаватт, на маленьких игрушках и на всех фотоэлектрических установках.  Основными элементами солнечной фотоэлектрической энергии являются солнечные батареи (таблетки), монокристаллический кремний, поликристаллический кремний и мембранные батареи.  В настоящее время наибольшее количество монокристаллических и поликристаллических батарей, аморфных элементов, используемых в небольших системах и вспомогательном питании калькулятора, и т.д. 



 солнечно - фотоэлектрические термины 



 атмосферная масса AM (Air Mass) длина пути к солнцу, проходящему через атмосферу, именуется AM 0, космическое пространство AM 0, при вертикальном солнечном облучении земли AM1 (эквивалентно весеннему / осеннему солнечному лучу, перпендикулярно излучаемому на экваториальном спектра) и стандартное условие для испытаний солнечных батарей AM 1,5 (эквивалентное весеннему / осеннему солнечному излучению в диапазоне около 48,2 градуса Южной / северной широты). 



 удельная прочность солнечного освещения (Irradiance) мощность солнечного излучения на единицу площади, как правило, W /, квадратных метров или mW / c, интенсивность дневного освещения am 0 превышает 1300W /, квадратных метров, стандартных условиях солнечных батарей 1000W /, квадратных метров (соответствует 100mW / c, 100mw / c2). 



 Общий объем солнечного излучения (Radiation) в единицах площади составляет 1 млн.  квадратный метр (мJ / Y.  квадратный метр (мJ / м., мJ / м2) с суммарной мощностью в 1 Вт за 1 секунду (1J = 1W.s). 



 солнечные батареи (Solar Cell) с фотоэлектрическим эффектом (Photovoltaic Effect) преобразуют свет (Photo) в электрические компоненты (Voltaic), известные также как фотоэлектрические батареи (PV Cell), которые вырабатывают электроэнергию из солнечных батарей. 



 солнечные фотоэлектрические (Photovoltaic) сокращены на PV (photo = light лучей, voltaics = electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electricity electric  PV System представляет собой систему преобразования солнечной фотоэнергии в комплекс электрической энергии, известную как солнечная фотоэлектрическая или фотоэлектрическая система с отдельными типами, параллельными и смешанными по категориям. 



 шаблон PV (PV Module) позволяет последовательно повышать напряжение нескольких солнечных батарей и герметизировать их прочным внешним материалом, который также известен как модуль (PV Pannel или PV Module). 



 серия PV (PV String) соединяет шаблоны в ряд, который направлен на повышение напряжения, состоящее из 10 листов опалубочного напряжения 20 вольт 5 ампер в последовательном порядке и состоящее из 200 вольт и 5 ампер в электрическом токе. 



 массив PV (PV Array) соединяет несколько групп, т.е.  массив предназначен для увеличения электрического тока, соединяющего в массив напряжения 5 рядов в 200 вольт 5 ампер, напряжение массива в 200 вольт и ток в 25 ампер.  массив, состоящий из одного столбца, равен этому столбцу. 



 отдельная система (Stand Along System) обеспечивает последовательное повышение напряжения нескольких солнечных батарей, а также обеспечивает их применение с помощью прочных внешних материалов, известных также как модули (PV Pannel или PV Module). 



 параллельная система (Grided System) PV (Grided System) преобразует вывод массива в переменный ток, связанный с городским электрическим или автономным генератором, который не нуждается в установке аккумулятора. 



 гибридная система (Hybrid System) является автономным и параллельным соединением, и в случае отключения электроснабжения в городе стихийного бедствия параллельная система прекращает функционировать, и гибридные системы могут переключаться на автономное непрерывное питание, поэтому они называются превентивными. 



 (kw) киловатт, единица измерения мощности генератора;  1 киловатт = 1000 ватт. 



 (kwp) P - лист peak, представляющий пиковую величину.  максимальный объем выработки (т.е. 25°С при температуре опалубки и 15 - процентном коэффициенте конверсии) в стандартном режиме.  как правило, 1 пик киловатт - час может вырабатывать 3 - 5 градусов электричества. 



 (kWh) единица измерения энергопотребления означает электроэнергию, потребляемую в течение одного часа на электрическом оборудовании мощностью 1000 ватт, обычно именуемое "градусом". 



 MW (Mega Watt) млн. 



 ампер - час Ah (ампер - Хаур) является еще одним способом электрической энергии, обычно используемым для емкости аккумулятора, 50 AH означает 5 ампер - 10 часов или 1 ампер - 50 часов, за исключением тех случаев, когда емкость аккумулятора не может быть использована полностью. 



 загрузка (Load) в определённое время, каждая единица времени, выходная мощность или ток. 



 в качестве одного из видов энергосберегающего строительного материала, разработанного в сочетании с солнечными фотоэлектрическими системами (BIPV, Building Integrated Photovoltaics), можно непосредственно заменить традиционные крыши, окна, внешние стены и навесные (дождевые) навесы.  можно значительно улучшить традиционную солнечную фотоэлектрическую систему, не только эстетическое, но и пространственная эффективность;  создать еще одну рыночную возможность для строительства солнечной фотоэлектрической промышленности. 



 электрический регулятор (Power Conditioner) отвечает за общее наименование оборудования для выполнения функций регулирования электрической энергии, контроллера для регулирования заряда / разрядки аккумуляторов или переключателя для регулирования переменного тока в процессе преобразования постоянного тока.