太陽能光伏發(fā)電及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)一

蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)報告院系電子信息工程系班級10電子（5）班姓名李達(dá)張紅艷學(xué)號107306510107306525實(shí)驗(yàn)名稱太陽能電池直接負(fù)載試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期2012.10.10實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾?、?shí)驗(yàn)設(shè)備：序號名稱備注1太陽能教學(xué)平臺2太陽能電池板3萬用表自備三、實(shí)驗(yàn)原理：太陽能電池板對于不同的負(fù)載呈現(xiàn)出不同的外特性。蓄電池是獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)、防災(zāi)型系統(tǒng)和聯(lián)系型系統(tǒng)不可缺少的儲能部件。其主要功能是當(dāng)日照量減少或夜間不發(fā)電時補(bǔ)充負(fù)荷要求的功率。此外，防災(zāi)型系統(tǒng)在交流停電時將獨(dú)立發(fā)揮作用。一般系統(tǒng)中當(dāng)太陽能發(fā)電功率急劇下降時，蓄電池起到緩沖作用，保證電壓的穩(wěn)定。太陽能發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池的選擇是從電氣性能、價格、尺寸、重量、使用壽命、維護(hù)方便、安全可靠、充放電性能等諸多方面加以綜合評估。目前應(yīng)用最為廣范的還是鉛蓄電池。鉛蓄電池的品種和特征見表1。防災(zāi)型系統(tǒng)和大廈建筑多用密封型鉛蓄電池，因?yàn)樗膲勖^長，其中金屬外殼鉛蓄電池其壽命可達(dá)10~14年。各種鉛蓄電池的期望壽命特性曲線見圖1。表1鉛蓄電池的品種和特征種類

形式

壽命（在25℃條件下浮充電）

容量范圍（Ah）

補(bǔ)充液體

用途

應(yīng)用系統(tǒng)舉例

壽命（在25℃條件反復(fù)充電）(h)密封型金屬外殼型其他

密封型鉛蓄電池同上（小型）太陽能發(fā)電專用汽車用鉛蓄電池

MSE型7~9年長壽12~15年命型標(biāo)準(zhǔn)3~5年型長壽5~6年命型標(biāo)準(zhǔn)————4~5年

50~30015~3000.7~14450~13050~30021~760

無須任何維護(hù)需要需要

聯(lián)系型獨(dú)立型獨(dú)立電源用聯(lián)系型獨(dú)立型

大廈住宅等建筑物防災(zāi)型交通指示燈同上（小型設(shè)備）大型通訊設(shè)備公園燈路燈

放電深度為50%時為1000放電深度為50%時為500~700放電深度為50%時為1000放電深度為50%時為300圖12蓄電池的儲能作用對保護(hù)連續(xù)供電是十分重要的。在一年內(nèi)，光伏方陣發(fā)電量在各個月份2有很大差別，方陣的發(fā)電量不能滿足用電需要的月份，要靠蓄電池的電能給以補(bǔ)給；在超過用電需要月份，靠蓄電池將多余的電能存儲起來，所以方陣發(fā)電量的不足和過剩值，是確定蓄電池容量的依據(jù)之一。同樣，連續(xù)陰雨天期間的負(fù)載用電量也必須從蓄電池取得。所以在這期間的耗電量也是確定蓄電池容量的因數(shù)之一。因此，蓄電池的容量計算公式為：Bc=KQLNLTO/CC(Ah)式中：K為安全系數(shù)，取1.1~1.4；QL為負(fù)載日平均耗電量，即等于工作電流乘以日工作小時數(shù)；NL為最長連續(xù)陰雨天數(shù)；TO為溫度修正系數(shù)，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；CC為蓄電池放電深度，一般鉛蓄電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池取0.85。太陽能電池陣列設(shè)計太陽能組件串聯(lián)數(shù)Ns將太陽能電池組件按一定數(shù)目串聯(lián)起來，就可以獲得所需要的工作電壓。另外，太陽能電池方陣對蓄電池充電時，太陽能電池組件的串聯(lián)數(shù)必須適當(dāng)。如果串聯(lián)數(shù)太少，串聯(lián)電壓低于蓄電池浮充電壓,方陣就不能對蓄電池充電。當(dāng)串聯(lián)組件的輸出電壓遠(yuǎn)高于浮充電壓時，充電電流也不會有明顯的增加。因此，只有當(dāng)太陽能電池組件的串聯(lián)電壓等于合適的浮充電壓時，才能達(dá)到最佳的充電狀態(tài)。計算方法如下：Ns=UR/UDC=(Uf+UD+Uc)/UDC式中：UR為太陽能電池方陣輸出最小電壓；UDC為太陽能電池組件的最佳工作電壓；Uf為蓄電池浮充電壓；UD為二極管壓降，一般取0.7V；Uc為其他因數(shù)引起的壓降。蓄電池的浮充電壓和所選的蓄電池參數(shù)有關(guān)，應(yīng)等于在最低溫度下所選蓄電池單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池數(shù)。太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)量Np在確定這個問題之前，先確定其相關(guān)的計算方法。1.將太陽能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽能日輻射量Ht,轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時數(shù)H(日照射量見表2)：H=Ht×2.778/10000（h）式中：2.778/10000為將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)（1000W/m）下的平均日輻射時數(shù)的系數(shù)。22.太陽能電池組件日發(fā)電量Qp:

Qp=I

OCHKOPCZ(Ah)式中：IOC為太陽能電池組件最佳工作電流；KOP為斜面修正系數(shù)(日照射量見表)；CZ為修正系數(shù),主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取0.8。兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)Nw(一般取Nw=30天)。主要考慮要在此時間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來，需要補(bǔ)充的蓄電池電池容量為：Bcb=KQLNL(Ah)QL=P/VL×N太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np計算方法：Np=(Bcb+NwQL)/(QPNW)表達(dá)式意為：并聯(lián)所用太陽能電池組件數(shù)是在連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)內(nèi)所發(fā)電量，不僅供負(fù)載耗電使用，還需補(bǔ)足蓄電池在最長連續(xù)陰雨天內(nèi)所虧損電量。太陽能電池方陣的功率計算：根據(jù)太陽能電池組件的串聯(lián)數(shù)，即可以得出所需要太陽能電池方陣的功率P=PoNSNP(W)式中：Po為太陽能電池組件的額定功率。實(shí)際應(yīng)用中，光伏電池常常是與蓄電池混合供電的。這個混和供電系統(tǒng)可等效為一個光伏電池帶負(fù)載、帶偏壓的電路，其等效電路和負(fù)載特性曲線如圖2～4所示：Isc

ID

Eb

ILRL圖2光伏電池有負(fù)載、有偏壓時的等效電路I

EL

UL

Usc

U

I

Eb=UOC

UILISC

RL

RL圖3光伏電池有負(fù)載、有偏壓的伏安特性電伏安特性四、實(shí)驗(yàn)步驟：

圖4光伏電池有負(fù)載、有偏壓的蓄電池充滿1．將兩頭是7芯的航空插頭連接線將太陽能電池板與實(shí)驗(yàn)臺相連（太陽能板的航空插座與實(shí)驗(yàn)臺右側(cè)的航空插座），2.打開電源總開關(guān)，按照圖1.7連接太陽能電池板發(fā)電功率測試電路。33將太陽能電池板正對著光源，將光源的的開關(guān)打到“開”，調(diào)節(jié)“光源控制”的電位器即可改變光源的亮度，改變光源的亮度,從小到大調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R，同時記錄電壓值V、電流值I、計算發(fā)電功率P=VI。圖1.7連接太陽能電池板發(fā)電功率測試電路。4．按下表改變可調(diào)負(fù)載的值，觀察并記錄每一種負(fù)載下的電壓和電流值，計算太陽能電池板輸出功率，分析負(fù)載對太陽能電池板的影響。編號負(fù)載/Ω電壓/V電流/mA功率/mW1開路（∞）19.260.0190.37250019.10.0490.94340018.980.0701.33430018.470.1542.84520017.820.1993.56610011.260.2632.967500.2890.3730.115.依據(jù)太陽能電池板的充電電壓，計算充滿設(shè)備蓄電池電量的時間。6.依據(jù)太陽能電池板的功率，按照逆變效率70%和設(shè)備負(fù)載如果連續(xù)工作一晝夜的話。計算需要多大