光伏发电系统原理图
光伏电源系统的原理及组成
光伏电源系统的原理及组成首先太阳能电池发电系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。
它由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成，其系统组成如图所示。
图1-1宏阳能电池发电僚统示党忸1 .太阳能电池方阵：太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为4cm2到100cm2不等。
太阳能电池单体的工作电压约为0.5V,工作电流约为20 —25mA/cm2, 一般不能单独作为电源使用。
将太阳能电池单体进行串并联封装后，就成为太阳能电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用的最小单元。
太阳能电池组件再经过串并联组合安装在支架上，就构成了太阳能电池方阵，可以满足负载所要求的输出功率（见图1－2）。
（1）硅太阳能电池单体常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。
晶体硅太阳能电池由一个晶体硅片组成，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层。
硅片本身是P型硅，表面扩散层是N区，在这两个区的连接处就是所谓的PN结。
PN结形成一个电场。
太阳能电池的顶部被一层抗反射膜所覆盖，以便减少太阳能的反射损失。
太阳能电池的工作原理如下：光是由光子组成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长决定，光被晶体硅吸收后，在PN结中产生一对对正负电荷，由于在PN结区域的正负电荷被分离，因而可以产生一个外电流场，电流从晶体硅片电池的底端经过负载流至电池的顶端。
这就是“光生伏打效应”m伟组『Im 1 2太阳循电池单体、91件和方PI将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间时，将有电流流过该负载，于是太阳能电池就产生了电流；太阳能电池吸收的光子越多，产生的电流也就越大。
光子的能量由波长决定，低于基能能量的光子不能产生自由电子，一个高于基能能量的光子将仅产生一个自由电子，多余的能量将使电池发热，伴随电能损失的影响将使太阳能电池的效率下降。
（2）硅太阳能电池种类目前世界上有3种已经商品化的硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。
离网型光伏发电系统
•一、离网型光伏发电系统构成
•1.1.1太阳电池伏安特性
Ø 一般来说，太阳电池的发电量随着日照强度的增加而按比例增 加。随着组件表面的温度升高而略有下降。
Ø 一般所谓的太阳电池板的功率是指在日照强度为1000W/M2,组 件表面温度为25℃时，Imax*Umax的值。
离网型光伏发电系统
• SN正弦波系列
•
根据实际需要选配控制器和逆变器，进行组合。可采用的柜体有
980机柜、1.2米机柜、1.8米机柜和2.26机柜。[定制]
离网型光伏发电系统
•二、离网型光伏发电系统产品
•2.逆变器 • 2.2分类 Ø 正弦波逆变器
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DC12V系列
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DC24V系列
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DC48V系列
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DC110V系列
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• 太阳电池组件的功率 • P0=P×t×Q/(η1×T)＝(5000×8×1.2)/(0.85×3)=18.8（KW） • 可选择105Wp（17V）180块的太阳电池组件，18块串联为1组，分成10个太阳电池阵列。
• 蓄电池组的容量 • C=P×t×T /(V×K×η2)＝5000×8×2/(220×0.5×0.92)≈800（AH） • 可选择110节2V/800AH的蓄电池串联。
•
• 根据系统的电压和逆变器的功率来确定逆变器的规格型号。
离网型光伏发电系统
•一、离网型光伏发电系统构成
•2.系统配置方法 • 2.5案例
• 现有客户需设计一套光伏发电系统，当地的日平均峰值日照 •时数按照3小时考虑，所有日光灯的功率为5KW，每天使用8小时， •蓄电池按照连续阴雨天2天计算。请计算出该系统的配置。
•
SD1205A、SD1210A（1路输出）；
太阳能发电原理
太阳能发电原理1、原理概述太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换成电能的一种可再生清洁发电机制。
当光线照射到太阳能电池表面时，一部分光子被太阳电池板反射掉，另一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子，使电子发生越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差。
当外部接通电路时，在该电压的作用下，则会有直流电流流过外部电路产生一定的输出功率。
通常每块太阳能电池组件输出的直流电压较低，一般为35V。
为了提高电压，达到逆变器最佳工作状态的额定输入直流电压，将一定数量的太阳能电池串联到一起形成回路，然后接入逆变器中，逆变器将输入的直流电转换成交流电。
逆变后得到的交流电通过站内的升压变压器升至指定电压后并入电网。
图1 太阳能发电系统原理2、系统部件2.1 太阳电池在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池板占据着举足轻重的地位，它是将太阳能转换成电能核心部件。
太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。
用于制造太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。
当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个“空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。
如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。
若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P－N结。
太阳能电池的核心技术就在这个“结”上，P －N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。
当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光子的能量，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向P型区移动，使P型区带正电。
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太阳能拖车
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国内外光伏电站应用实例
国内最大的光伏电站？
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德国巴伐利亚太阳公园6.3MW 太阳能发电站
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美国Tucson地区4.59MW太阳能 电站
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演讲：封继军
成员：丁桂旺 陈颖 顾忠明
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• 降低成本方法：
（1）纯化过程没有完全去除杂质；
（2）快速结晶；
（3）避免切片造成的浪费。
• 制造工艺不同导致结晶构造不同，多晶硅的 结晶颗粒较小，化学键不牢，存在许多悬浮 键。
• 光电转换效率下降，且效率会随着时间衰减。
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多晶硅太阳能电池板
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• 3.非晶硅电池
• 材料选用SiH4（四氢化硅），虽然该材料 吸光效果和光导效果很好，但其结晶构造 比多晶硅还差。
图12 塔式太阳能热电系统原理
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塔式太阳能热发 电系统的基本型式是 利用一组独立跟踪太 阳的定日镜，将阳光 聚焦到一个固定在塔 顶部的接收器上，用 以产生高温，进而产 生水蒸气或高温气体 ，推动汽轮发电机发 电。
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塔式太阳能热电厂
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塔式太阳能热电厂
2009年4月，西班牙在安达卢西亚（Andalucian）沙漠中建成当时全
光伏电站光伏发电的原理及构成PPT课件
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所以，滤波电容的选取原则是在保证输出电 压的THD值满足要求的情况下，取值尽量小。 同时应尽可能使用高频特性较好、损耗较小 的CBB电容[4]。本文设计的逆变器的功率器 件开关频率为15kHz，设计截止频率fC为 2kHz。考虑到系统裕量，经计算与综合考虑， 选择滤波电感9mH，滤波电容3μF。
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考虑到容量与频率等因素，系统主电路的开关管选 择电力MOSFET。其中，滤波电感的选择要尽可能 滤除调制波的高次谐波分量，提高输出波形质量， 滤波电感的高频阻抗与滤波电容的高频阻抗相比不 能过低，即滤波电感的感值不能太小。为满足输出 波形质量，要求一个采样周期中，电感电流的最大 变化量小于允许的电感电流纹波△ILfmax。滤波电 容的作用是和滤波电感一起滤除输出电压中的高次 谐波，从而改善输出电压的波形，滤波电容越大输 出电压的THD值越小。然而从电路来看，在输出电 压不变的情况下，增大滤波电容会使滤波电容的电 流增加，逆变器的无功能量增大，损耗增加，效率 降低，因此，滤波电容又不宜太大。
光伏电站光伏发电的原理及构成
主讲：贾护民
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引言
随着环境污染、生态破坏及资源枯竭的日趋 严重，近年来世界各国竞相实施可持续发展 的能源政策，其中利用太阳能发电最受瞩目 一种，由于太阳能发电的普遍性，还有它的 长久性和廉洁性，它将成为未来能源组成的 一个重要来源。
第二章单相光伏并网发电系统结构与工作原理
第二章单相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ伏并网发电系统结构与工作原理
第2章单相光伏并网发电系统结构与工作原理2.1 单相光伏并网发电系统基本原理
图2-1 典型光伏发电系统框图 单相光伏并网发电系统由四部分组成，即太阳能电池方阵、蓄电池组、逆变器和控制器，其典型的系统框图如图2-1所示。 并网光伏发电系统的主要特点是，与公用电网发生紧密的电联系。光伏发电系统多余的电力向电网供电，不足的电力由电网 补。其工作的基本原理是，太阳能电池方阵受到太阳辐照，通过太阳能电池的光生伏打效应，将太阳光能直接转换为直流电 能，太阳能电池方阵的输出端经防反充二极管接至控制器。控制器的一对输出端接至蓄电池组，对其进行充、放电保护控制； 控制器的另一对输出端通过开关接至逆变器，将直流电逆变为交流电，可以向交流负载供电，也可以通过锁相环节向电网输出 与电网电压同频、同相的交流电。这样就构成了一个完整的发电、输电和供电系统。 对于光伏并网系统而言，将太阳能经光伏电池阵列转化成电能馈送给交流电网，其间能量的传递与转换可以有很多种方式，并 网逆变器的结构也因而有所不同，可以是直接从太阳能电池到电网的单级DC- AC变换结构，也可以是DC- DC 和DC- AC的两 级变换结构。对于小功率光伏并网发电系统，由于光伏电池阵列的输出电压比较低，因而更多的采用了先通过一级DC- DC变 换器升压，然后再通过一级DC- AC逆变器的两级变换并网结构。 太阳能并网逆变器的控制目标是控制并网逆变器的输出电流为稳定的高质量的正弦波电流，同时还要求并网逆变器输出的电流 与电网电压同频、同相，因此需要采用合适的控制策略以达到上述的控制目标。 2.2光伏发电系统逆变器的拓扑结构 由于太阳能电池，燃料电池每个单元的输出电压较低，所以在串联数量很少的情况下，并网逆变器的输入电压较低，这样并网 逆变器就需要具有直流电压的提升和逆变的功能。通常并网逆变器依照级数可以划分为单级式逆变器和多级式逆变器。单级指 直流电压的提升和产生正弦波的输出电流或者输出电压在同一级电路中完成。多级即指在前一级或者前几级电路中实现了电压 的升降或者隔离，在后级的电路中实现了DC/AC的变换，常见的是两级逆变器。还有一些逆变器可以认为是两级也可以认为是 一些复杂的单级变换器。 2.2.1单级式光伏并网逆变器 单级式逆变器结构简单，成本较低，但是单级式非隔离型升压的程度有限，靠电感的储能实现，所以仅适用于较小功率场合， 不适合于并网运行。 单级式结构的逆变器所有的控制都在逆变环节中实现，即最大功率点的跟踪控制和逆变并网控制。单级式结构逆变器所并电网 为低电压电网，可以直接接入电网供电；如果单级式结构逆变器所并电网为高电压电网，并且光伏阵列输入电压较低，则逆变 器输出需升压变压器后接入电网，该变压器不仅具有升压作用，还具备滤波和隔离作用。单相单级式逆变器的结构如图1.8所 示。 单级式逆变器系统由光伏阵列、稳压滤波电容、单相全桥逆变电路、并网滤波电感和市电电网组成。单级式逆变器系统只有一 个逆变环节，因此该系统的结构比较简单，相应的效率比较高，但是所有的控制算法都在在该环节中实现，导致整个的控制系 统比较复杂。另外，由于光伏阵列的输出直接输入逆变器中，导致光伏阵列的电压输出有两倍工频的纹波电压，因此需要在光 伏阵列的输出侧加入大功率的滤波电容，来抑制电压纹波，如果滤波电容的选取较大，将会降低光伏系统的MPPT的响应速 度。
一风光互补发电系统工作原理
（2）类型 并联型控制器 串联型控制器 脉宽调制型控制器 多路控制器 智能型控制器 最大功率点跟踪控制器 太阳能草坪灯控制器
A、并联型控制器
B、串联型控制器
C、脉宽调制型控制器（重点介绍）
D、多路控制器
E、智能型控制器
2、过放保护：当蓄电池电压低于保护电压时，控制器自 动关闭输出以保护蓄电池不受损坏。
3、过压保护：当电压过高时，自动关闭输出，保护电器 不受损坏。
4、蓄电池反接保护：蓄电池“＋”“－”极性接反，熔 断丝熔断，更换后可继续使用。
5、太阳能电池反接保护：太阳能电池“＋”“－”极性 接反，纠正后可继续使用。
二、太阳能光伏带电池的类型
单体
组件
方阵
太阳能电池方阵
一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺 （一）普通型 1、环氧树脂胶封组件
2、透明PET层压板组件
3、钢化玻璃层压板组件
一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺 （二）建材型 1、单面玻璃透光型电池组件
2、夹胶玻璃电池组件
温度降低，氧化还原反应和水的分解都变得困难，其电化 学反应电位升高，此时应当提高蓄电池的充满门限电压， 以保证将蓄电池被充满同时又不会发生水的大量分解。
因此要求控制器具有对蓄电池充满门限电压进行自动温度 补偿的功能。温度系数一般为单只电池-５～-３ｍＶ／℃ （25℃时），即当电解液温度（或环境温度）偏离标准条 件时，每升高１℃，每只电池的门限电压充满向下调整 ３～５ｍＶ；每下降１℃，向上调整３～５ｍＶ。
六、太阳能光伏发电系统控制器
1、控制器的功能
一、太阳能光伏发电系统控制器
1、控制器的功能
1、过充保护：充电电压高于保护电压时，自动关断对蓄 电池充电；此后当电压掉至维护电压时，蓄电池进入浮充 状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态。均充 保护恢复点电压和浮充保护恢复点电压均有温度补偿。
太阳能光伏发电站的原理以及核心设备
太阳能电站的结构一、太阳能发电系统的基本概述：（1）太阳能发电系统可分为两大类别：一是，独立系统：太阳能发电系统的最基本形式；二是，系统联系系统（与交流电网联系系统）。
（2）太阳能发电系统的构成组件：光伏阵列系统、逆变器、、控制器、蓄电池、交流负载。
（3）光伏发电系统的基本结构示意图如下：二、太阳能发电系统各个组件的特点及意义：（1）光伏组件：单体———>模块————>阵列单体：一片单晶硅片构成的光伏电池称为单体。
单晶硅单晶硅片模块：由多个光伏电池单体组成的构件称为光伏模块。
单个模块的功率可以是数瓦W 到200W，有多种规格可供选用。
单个住宅用的太阳能发电系统常用的模块是100W。
正面图截面图阵列：多个光伏电池模块群构成的大型装置称为光伏电池阵列。
光伏电池阵列是根据需要将若干个模块通过串并联进行连接，得到规定的输出电压和电流，从而使用户获取电力。
需要注意的是，在模块串并联部分需反并联二极管，以防止反向电流对电池的破坏，总的接线处也要串联定向二极管。
这都是利用二极管的单向导电性原理，一旦有某个电池片发生故障，二极管会导通这部分，起到引流作用，不至于使电池片作为一个负载，在电路中发热，而被损坏。
阵列电池片组件结构从硅矿到电池片组件的整个工作流程过程：（2）光伏发电原理：光伏效应（PV）：在半导体上照射光后，由于其吸收光能会激发出电子和空穴，从而半导体中有电流流过，称为光伏发电效应。
光伏电池所用的典型材料是硅，其外层电子数是4，则，硅由4个原子组成的分子态称为真性半导体，若在真性半导体中掺杂杂质，例如，掺入5价磷，会产生多于电子，称为N型半导体；若掺如3价硼，则缺少一个电子状态，产生空穴，称为P型半导体，这两种半导体结合就成为ＰＮ结，在接受光照时，就会在边界形成正负电子中和的界面，若外部接线并带上负电荷，就会产生电流（电子流）。
（3）功率控制器（太阳能发电专用变频器）：主要由逆变器和系统联系保护装置组成。