太陽能供電系統(tǒng)

太陽能供電系統(tǒng)太陽能供電系統(tǒng)太陽能電池太陽能電源系統(tǒng)太陽能控制器極板連接日常維護(hù)太陽能電池簡介太陽能電池是一種對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。當(dāng)光線照射太陽能電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。

太陽能電池簡介太陽能電池太陽能組件太陽能方陣太陽能電池簡介太陽能電池經(jīng)過36片、72片或其他數(shù)量的的串聯(lián)，經(jīng)過封裝形成太陽能組件，即平時所說的極板，極板根據(jù)太陽能電源系統(tǒng)的需要，進(jìn)行不同的串、并聯(lián)，組成太陽能方陣。太陽能組件的參數(shù)太陽能組件的參數(shù)開路電壓Voc:正負(fù)極間為開路狀態(tài)時的輸出電壓短路電流Isc:正負(fù)極間為短路狀態(tài)時流過的電流峰值電壓Vmp：輸出功率最大時的工作電壓峰值電流Imp：輸出功率最大時的工作電流峰值功率Pmax:峰值電壓與峰值電流的乘積太陽能組件的參數(shù)12V組件的工作特性曲線曲線的左邊，太陽能電池的輸出電流會隨電壓的降低而增大，當(dāng)工作電壓從太陽能電池開路22V降到17V時，太陽能板輸出電流的增加與電壓的降低幾乎是一個線性關(guān)系，但在17V以后，電流的增量就幾乎不再隨電壓的降低而增大，直至工作電壓降到0V，太陽能電池短路時，其短路電流較17V處的電流值也相差不到3%?？梢娞柲茈姵毓ぷ麟妷盒∮诖颂囟ㄖ狄院?，其輸出的電流幾乎不變（恒流現(xiàn)象），也即太陽能電池的輸出功率表現(xiàn)為：工作電壓越低，輸出功率越低。太陽能電池的這個特定電壓值在曲線上對應(yīng)的點(diǎn)，就是太陽能電池的峰值工作點(diǎn)，工作在該點(diǎn)太陽能電池有最大的輸出功率（峰瓦值），在此點(diǎn)以外，曲線上其他各點(diǎn)對應(yīng)的功率值都比該點(diǎn)小。太陽能組件的參數(shù)由于太陽電池組件的輸出功率是隨著光強(qiáng)的變化而變化的，所以我們定義組件的輸出功率，是在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)（1000W/㎡）,25℃時，一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下進(jìn)行的，故太陽電池在上述條件下的輸出功率用Wp來表示，而隨著光強(qiáng)的變化，組件的輸出功率會發(fā)生變化的，其中主要是輸出電流發(fā)生變化較大，而輸出電壓一般變化不大。所以組件的輸出功率取決于組件的輸出電流的大小。太陽能組件的參數(shù)由于硅電池晶體的溫度特性，太陽能電池的最大峰值工作點(diǎn)會隨著環(huán)境溫度的升高而降低、隨環(huán)境溫度的降低而升高。對于12V硅電池表現(xiàn)為每升高1度，最大功率點(diǎn)電壓降低0.1V。實(shí)際使用中，太陽能電池表面的溫度在-45℃~70℃之間，在太陽能電池溫度為70℃時，太陽能電池工作電壓會降為14V。這也是為什么12V的太陽能電池設(shè)計的工作工作電壓為18V的原因。顯然，太陽能電池在高于25℃時，其輸出功率會下降，在低于25℃下的輸出功率則會相應(yīng)提升。太陽能組件的參數(shù)標(biāo)牌上關(guān)鍵參數(shù)如下：太陽能電池的額定峰值功率為85WP，對應(yīng)的峰值電壓為18V，對應(yīng)的峰值電流為4.72A。這幾個參數(shù)將作為太陽能電源系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)。太陽能電源系統(tǒng)組成離網(wǎng)型太陽能電源系統(tǒng)，一般由太陽電池方陣（包括支架）、太陽能控制器（包括穩(wěn)壓裝置和配電單元或與其它電源系統(tǒng)的接口）、蓄電池組幾部分組成（如框圖所示）太陽能電源系統(tǒng)組成獨(dú)立太陽能電源系統(tǒng)太陽能電源系統(tǒng)組成太陽能-發(fā)電機(jī)組互補(bǔ)電源系統(tǒng)太陽能電源系統(tǒng)組成風(fēng)能控制器太陽能控制器逆變器直流負(fù)載交流負(fù)載直流配電蓄電池組風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)太陽能電源系統(tǒng)組成其中太陽電池組件、控制器是決定整個系統(tǒng)可靠性和使用壽命的關(guān)鍵部分，太陽電池在系統(tǒng)中起著提供能量的作用，而太陽能控制器是對系統(tǒng)起著一種管理和控制的作用（包括對蓄電池的管理和對負(fù)載的管理及控制），蓄電池起到儲能和濾波的作用。太陽能控制器的分類逐級投入型脈寬調(diào)制型變換穩(wěn)壓型太陽能控制器介紹逐級投入型通過檢測蓄電池組電位的高低來調(diào)控接入蓄電池組的太陽能子陣的個數(shù)，從而調(diào)整輸入到蓄電池組的充電電流，進(jìn)而調(diào)控了蓄電池組的電位。太陽能控制器介紹蓄電池穩(wěn)壓型控制器開關(guān)單元陣列蓄電池電位采樣負(fù)載蓄電池組太陽能方陣太陽能控制器介紹日恒利控制器（逐級投入型）太陽能控制器介紹脈寬調(diào)制型通過脈寬調(diào)制電路，采用調(diào)整脈沖占空比的方式來達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的，其比逐級投入型的控制器在控制上更為精細(xì)。太陽能控制器介紹新能源控制器（脈寬調(diào)制型）太陽能控制器介紹變換穩(wěn)壓型采用開關(guān)電源的工作方式設(shè)計的太陽能電源系統(tǒng)。電源的輸入輸出被設(shè)備內(nèi)部的脈沖變壓器隔離，使得能夠在初級接入太陽能電池最大功率跟蹤電路（MPPT），能夠自動跟蹤太陽能方陣的最大工作電壓，從而獲得最大輸出功率。太陽能控制器介紹太陽能電池68-70V內(nèi)阻太陽能方陣輸出電流太陽能方陣輸出電壓UI65-69VIO控制模塊輸出電流Ii脈沖變壓器控制模塊輸出電壓UO43-56V負(fù)載蓄電池MPPT+pwmDC-DC太陽能功率控制模塊整流濾波太陽能控制器介紹等效電路圖中，太陽能電池與蓄電池和負(fù)載分別在兩個回路里，這與以蓄電池穩(wěn)壓的太陽能系統(tǒng)不同。太陽能電池與脈沖變壓器初級串聯(lián)成一個回路，由太陽能電池最大功率跟蹤電路（MPPT）和PWM電路控制，可任意調(diào)節(jié)太陽能電池的輸入脈沖寬度，使太陽能電池的輸出電壓（初級線圈的電壓）接近太陽能電池最大功率工作點(diǎn)電壓（一般48V系統(tǒng)在66V左右）；蓄電池（負(fù)載）和脈沖變壓器次級串聯(lián)成另一個回路。脈沖變壓器將初級線圈上66V左右的脈沖電壓變換為次級43-56V的脈沖電壓，經(jīng)整流濾波后，輸送給蓄電池和負(fù)載。太陽能控制器介紹新通控制器（變換穩(wěn)壓型）太陽能控制器介紹上海致遠(yuǎn)控制器（變換穩(wěn)壓型）太陽能控制器介紹由于上述幾個廠家的控制器采用了不同的技術(shù)，在極板、方陣的配置方面存在了差異，在維護(hù)時需要注意極板的接法。極板的連接日恒利、新通、新能源控制器的輸入電壓為70V左右，對于工作電壓為17V的極板需要4塊進(jìn)行串聯(lián)，對于工作電壓為34V的極板需要2塊進(jìn)行串聯(lián)；日恒利控制器需要將極板分為4個子方陣；新通只需接成1個方陣輸入；新能源控制器一般有3個模塊并聯(lián)使用；需要將極板分為相同的3個方陣接入。極板的連接上海致遠(yuǎn)控制器輸入電壓為170V左右，需要將工作電壓為34V的極板5塊串聯(lián)在一起。極板的連接+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-……17V極板的連接極板的連接+-+-+-+-+-+-……34V極板的連接太陽能極板的方位角在我國，太陽能電池的方位角一般都選擇正南方向，以使太陽能電池單位容量的發(fā)電量最大。如果受太陽能電池設(shè)置場所如屋頂、土坡、山地、建筑物結(jié)構(gòu)及陰影等的限制時，則應(yīng)考慮調(diào)整方位角，以求充分利用現(xiàn)有的地形和有效面積，并盡量避開周圍建構(gòu)筑物或樹木等產(chǎn)生的陰影。只要在正南±20°之內(nèi)，都不會對發(fā)電量有太大影響，條件允許的話，應(yīng)盡可能偏西南20°之內(nèi)，使太陽能發(fā)電量的峰值出現(xiàn)在中午稍過后某時，這樣有利冬季多發(fā)電。太陽能極板的傾斜角太陽能電池傾斜角緯度為26°-40°時，傾斜角等于緯度加上5°-10°；緯度為41°-55°時，傾斜角等于緯度加上10°-15°新疆34-48°日常維護(hù)太陽能供電系統(tǒng)的日常維護(hù)主要有兩點(diǎn)：1、保證太陽能功率能夠進(jìn)入控制器；2、保證蓄電池處于一個相對良好的充放電環(huán)境。日常維護(hù)保證太陽能輸入極板無遮擋極板無損壞及時清潔接線牢固日常維護(hù)一個單電池被完全遮擋時，太陽電池組件輸出減少75%左右。當(dāng)太陽能電池組件或某一部分被鳥糞、樹葉、陰影覆蓋的時候，被覆蓋部分不僅不能發(fā)電，還會被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽能電池組件的能量，引起局部發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重地破壞太陽能電池，嚴(yán)重的可能會使焊點(diǎn)熔化、封裝材料破壞，甚至?xí)拐麄€組件失效。解決熱斑效應(yīng)問題的通常做法，是在組件上并聯(lián)一個二極管。通常情況下，這個二極管不影響組件正常工作。當(dāng)組件中的電池被遮擋時，此時二極管導(dǎo)通，從而避免被遮電池過熱損壞。日常維護(hù)判斷極板及連接是否正常測量極板的開路電壓測量極板的充電電流測量充電電流在午間2點(diǎn)，陽光非常良好，且電池電壓較時，控制器充電電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常電流，（例：180W的極板，工作電流約=180W/34V=5A，如果配置了20塊極板，極板為兩塊一串，最大輸出電流應(yīng)該在50A左右，如果此時充電電流只有30A）應(yīng)考慮有部分并聯(lián)的組件未能接入系統(tǒng)，此時需要檢查檢查每個串聯(lián)組件的充電電流是否相同。+-+-+-+-+-+-……測量極板的開路電壓+-+-+-+-+-+-……V通過測量極板的開路電壓，