太阳能系统集成--第七章 光伏发电储
光伏储能知识点总结
光伏储能知识点总结光伏储能是一种将太阳能通过光伏发电转化为电能，并利用储能技术将电能储存起来的技术。
光伏储能凭借其清洁、可再生、可靠的特点，在能源供应短缺、环境污染严重的当今社会中具有重要的应用价值。
下面将对光伏储能的相关知识点进行总结。
1.光伏发电原理：光伏发电是利用光电转换效应，通过将太阳能转化为电能的一种技术。
在光伏发电中，通过将光照射到光伏电池上，光子的能量被电池中的半导体材料所吸收，激发出电子，形成电流。
这种电流经过整流器转换为直流电，再通过逆变器转换为交流电。
2.光伏储能系统组成：光伏储能系统主要由光伏电池组、充放电控制器、储能设备和逆变器等组成。
光伏电池组负责将太阳能转化为电能，充放电控制器负责对储存电池进行充电和放电控制，储能设备用于电能的储存，逆变器用于将直流电转换为交流电。
3.光伏电池技术：光伏电池是将太阳能转化为电能的核心组件，其效率和稳定性直接影响着光伏储能系统的性能。
常见的光伏电池技术包括多晶硅、单晶硅、薄膜等。
其中，单晶硅电池效率高，但成本较高；多晶硅电池成本较低，效率适中；薄膜电池柔性，适用于特殊应用场景。
4.充放电控制器技术：充放电控制器是光伏储能系统中的重要组成部分，其主要功能是控制电池的充放电过程，保护电池的正常运行。
充电控制器可以进行充电电流和电压的调节，保护电池不受过充和过放的伤害；放电控制器可以进行负载电压和电流的调节，保证负载的正常工作。
5.储能设备技术：储能设备是光伏储能系统中用于储存电能的部分，常见的储能设备包括蓄电池、超级电容器和氢能系统等。
蓄电池是应用最广泛的储能设备，具有高能量密度、长寿命等优点；超级电容器具有高功率密度和快速充放电特性，适用于瞬时储能应用；氢能系统可以将电能转化为氢能，实现长期储存。
6.逆变器技术：逆变器是光伏储能系统中用于将直流电转换为交流电的设备。
逆变器可以将光伏系统产生的直流电转换为交流电，以满足各种负载的需求。
逆变器具有高效率、低噪音、稳定输出等特点，是光伏储能系统中的关键设备。
光伏储能系统方案
光伏储能系统方案近年来，随着对可再生能源的依赖不断增加，光伏储能系统备受关注。
光伏储能系统是一种将太阳能转化为电能，并将其储存起来以便供电使用的技术。
本文将详细介绍光伏储能系统的方案，并探讨其在可再生能源领域的应用前景。
一、系统组成光伏储能系统主要由光伏发电系统和储能系统两部分组成。
1. 光伏发电系统：光伏发电系统由光伏电池板、逆变器、充电控制器和配电盒等组件构成。
光伏电池板通过吸收阳光中的光能将其转化为电能，经由逆变器将直流电转化为交流电，然后供电给电网或储能系统。
2. 储能系统：储能系统主要用于存储光伏发电系统产生的电能，以便在夜间或天气恶劣时使用。
典型的储能系统包括蓄电池组、电池管理系统（BMS）和逆变器。
电池组将电能储存起来，BMS则负责监控充电和放电过程，逆变器则将储存的直流电转化为交流电以供用户使用。
二、光伏储能系统的工作原理1. 光能转化：光伏电池板中的光伏效应使得光能被转化为直流电。
当阳光照射到光伏电池板上时，光线激发电子在半导体材料中的运动，产生电压。
这样的电能可以直接供应给家庭、商业或工业用途。
2. 储能系统工作：当光伏发电系统产生的电能超过用电需求时，多余的电能将被输送到储能系统中进行储存。
而当用电需求高于光伏发电系统产生的电能时，储能系统将会释放存储的电能以供使用，以确保连续供电。
3. 能量管理：光伏储能系统中的电池组通过BMS进行精确的能量管理。
BMS监测储能系统的充电状态、放电状态和温度等参数，并根据需求调整电池组的工作状态，以提高系统效率和延长电池的寿命。
三、光伏储能系统的优势光伏储能系统具有以下几个优势：1. 可再生能源利用：光伏储能系统利用太阳能作为能源，由于太阳能是可再生的、环保的能源，因此具有非常高的可持续发展性，对环境没有污染。
2. 能源独立：光伏储能系统可以独立于电网运行，这意味着在一些偏远地区或没有电网覆盖的地方也可以用光伏储能系统供电，提供持续稳定的电力。
光伏发电单元定义-概述说明以及解释
光伏发电单元定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下编写：光伏发电作为一种环境友好、可再生能源的代表，近年来备受关注和发展。
光伏发电单元作为光伏发电系统中的基本组成部分，起着转换光能为电能的重要作用。
本文旨在对光伏发电单元进行定义及其应用进行详细的介绍。
首先，我们将介绍光伏发电的基本原理。
光伏发电是利用光电效应将太阳光辐射能转化为电能的过程。
当太阳光照射到光伏电池上时，光子与光伏材料中的原子相互作用，激发出电子-空穴对，并产生电流。
这种直接转换光能为电能的现象是光伏发电的基本原理之一。
接着，我们将对光伏发电单元的组成和特点进行阐述。
光伏发电单元由多个光伏电池组成，通常采用硅基材料制造，而且具有良好的可靠性和稳定性。
光伏发电单元的特点包括高效率、低污染、长寿命和灵活性等。
此外，近年来光伏技术的发展也导致了光伏发电单元的成本逐渐降低，更加适合广泛应用。
随后，我们将探讨光伏发电单元在家庭和商业领域的应用。
光伏发电单元可以安装在建筑物的屋顶上，利用太阳光为家庭和商业设施供电，降低了对传统能源的需求，同时减少了对环境的污染。
此外，一些国家还通过政策和补贴措施鼓励人们安装光伏发电单元，促进可再生能源的利用。
在农村和偏远地区，光伏发电单元同样具有广阔的应用前景。
由于这些地区传统电网的建设成本较高，供电不稳定，因此光伏发电单元可以成为可靠的能源解决方案。
它可以为农村地区提供灯光、电力和给水等基本服务，改善人们的生活条件。
最后，我们将总结光伏发电单元的重要性和发展前景。
光伏发电单元作为光伏发电系统的核心组成部分，具有重要的地位和作用。
其应用范围广泛，可以满足不同领域的能源需求，同时减少对传统能源的依赖，对环境保护起到积极的作用。
随着技术的不断进步和成本的降低，光伏发电单元的发展前景十分广阔。
总之，本文将对光伏发电单元的定义和应用进行全面而深入的探讨，旨在为读者提供对光伏发电单元的全面了解。
储能技术在光伏发电系统中的应用
储能技术在光伏发电系统中的应用发布时间：2022-06-08T01:46:23.332Z 来源：《福光技术》2022年12期作者：李小娟[导读] 光伏发电系统(photovoltaic generation system)，是指利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。
中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司 530007摘要：在目前的形势下，中国经济发展迅速，各行各业得到了很大发展，极大地促进了国家的发展和人民生活水平的提高。
但是经济的快速发展也带来了资源消耗的问题。
就发电领域而言，我国仍以火力发电为主，每年都会消耗大量的煤炭资源。
随着科学技术水平的提高以及国家对于新能源的重视，光伏发电储能技术的应用逐渐兴起。
本文就针对储能技术在光伏发电系统中的应用进行了研究。
关键词：储能技术；光伏发电系统；应用1储能技术与光伏发电系统概述1.1光伏发电系统光伏发电系统(photovoltaic generation system)，是指利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。
光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。
独立光伏发电系统由太阳能光伏阵列、蓄电池组、充电控制器、电力电子变换器(逆变器)、负载等组成。
其工作原理是，太阳辐射能量经过光伏阵列首先被转换成电能，然后由电力电子变换器变换后给负载供电。
同时将多余的电能经过充电控制器后以化学能的形式储存在储能装置中。
这样在日照不足时，储存在电池中的能量就可经过电力电子逆变器、滤波和工频变压器升压后变成交流220V、50Hz的电能供交流负载使用。
太阳能发电的特点是白天发电，而负载往往却是全天候用电，因此在独立光伏发电系统中储能元件必不可少，工程上使用的储能元件主要是蓄电池。
并网光伏发电系统由光伏阵列、高频DC/DC升压电路、电力电子变换器(逆变器)和系统监控部分组成。
其工作原理是，太阳辐射能量经过光伏阵列转换后，再经高频直流变换后变成高压直流电，然后经过电力电子逆变器逆变后向电网输出与电网电压相频一致的正弦交流电流。
光伏知识点总结图解
光伏知识点总结图解一、光伏发电原理光伏发电是利用光电效应将光能转化为电能的过程。
光电效应是指当光照射到半导体材料上时，光子能量被半导体材料的电子吸收，并激发电子跃迁到导带上，从而产生电流。
光伏发电原理是通过太阳能板上的光电池将太阳能转换为电能，再经过逆变器将直流电转换为交流电，最终输出供电。
二、光伏发电系统的组成1. 太阳能电池板：太阳能电池板是光伏发电系统的核心组件，其作用是将太阳能转化为电能。
2. 逆变器：逆变器是光伏发电系统中非常重要的组件，它的作用是将直流电转换为交流电，以满足家庭或工业用电的需求。
3. 支架及支架系统：支架及支架系统是太阳能电池板的支撑结构，用于固定和支撑太阳能电池板的安装。
4. 电池储能系统：电池储能系统是用于储存光伏发电系统产生的电能，以便日间发电用电不匹配时使用。
5. 配电系统：配电系统是用于将光伏发电系统产生的电能输送到电网或用户装置中的系统。
6. 监控及数据采集系统：监控及数据采集系统用于实时监测光伏发电系统的运行状态，以及采集系统运行数据。
三、光伏发电系统的运行原理1. 太阳能电池板接收太阳能：太阳能电池板接收太阳能并将其转化为直流电能。
2. 逆变器将直流电转换为交流电：逆变器将直流电转换为交流电，以满足家庭或工业用电的需要。
3. 发电系统供电或并网发电：发电系统将产生的电能供电给用户装置，或者将电能输入电网。
4. 电池储能系统储存多余电能：当系统产生的电能超过用电需求时，多余的电能将被储存到电池储能系统中。
5. 监控系统实时监测运行情况：监控系统实时监测光伏发电系统的运行情况，并将运行数据反馈到操作者。
四、光伏发电系统的优势1. 环保：光伏发电系统不产生二氧化碳等污染物，对环境友好。
2. 可再生能源：太阳能是一种可再生能源，不会耗尽。
3. 长期收益：安装光伏发电系统可以在未来几十年内获得稳定的收益。
4. 分布式发电：光伏发电系统可实现分布式发电，使能源利用更加灵活。
《光伏发电系统集成与设计》教材(项目1 太阳能光伏系统认识)
衢州职业技术学院《光伏发电系统集成与设计》
瑞士也相继建立了太阳能发电厂，1992 年日本太阳能发电系统和电力公司电网联网，2000 年有７ 万家庭安装了太阳能家庭发电设备，预计到 2050 年德国消耗的能量半数将来自太阳能。
其他可再 生能源
光热
太阳能 光伏发电及光 热发电 风能 生物质能 水利发电 核能 天然气 煤炭
题，财政部、科技部、住房城乡建设部和国家能源局于 2010 年 9 月发布了《关于加强金太阳示范 工程和太阳能光电建筑应用示范工程建设管理的通知》，重新规定了关键设备统一招标、示范项目 选择和调整和补贴标准的相关细则。
3.大型并网光伏电站 自 2009 年起，我国政府采取特许权招标的办法，公开招标了 14 座大型并网光伏电站，总装 机规模达 290MW。2011 年第三批光伏电站特许权招标规模估计将达到 500MW。 三、光伏发电应用前景 回顾 100 年间能源工业的发展历史，人类正在消耗地球 50 万年历史中积累的有限能源资源煤 和石油，虽然极大地解放了生产力，但同时也向人类敲响了常规能源面临枯竭的警钟。根据有关 材料显示，人类己确知的石油储备将用 40 多年，天然气 60 余年，煤大约 200 年。另外，以化石 能源为主体的能源结构，对人类环境的破坏显而易见，每年排放的二氧化碳达 210 万吨，并呈上 升趋势，从而造成冰雪消融，冰川退缩，全球气候变暖。能源短缺和环境保护是 21 世纪经济发展 和能源领域最重要的课题。目前国际上对太阳能资源已经十分重视。 1954 年贝尔实验室第一块单晶硅太阳能电池面世，为世界能源提供了一个新的希望。在 20 世 纪 70 年代以来，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。利用太阳能发电的 光伏发电技术被用于许多需要电源的场合，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。20 世纪 80 年代，美国建成抛物面槽太阳能发电站，俄罗斯、澳大利亚、
光伏发电应用技术PPT课件
全球单体最大太阳能建筑并网发电
全球最大的光伏建筑一体化低能耗生态建筑——尚德光伏研发中心大楼竣工。这里将成为尚德公司国家级 企业（集团）技术中心的研发基地。
尚德光伏研发中心大楼总投资约2亿元，该幢建筑地上7层，幕墙总高度37米，总面积约1.8万平方米，PV 幕墙面积6900平米，是全球最大的光电幕墙。整个工程设计容量为1兆瓦，预计全年发电量将达到70万千瓦 时，预计将为整体建筑提供80％耗电。
PV系统累计安装量(kW)
我国光伏电池组件发展情况
30000 25000 20000 15000 10000
5000 0
1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
美国－“百万屋顶计划”
美国在1997年6月宣布了太阳能“百万屋顶计划”（Million Solar Roofs Initiative），准备在2010年以前，在100万座建筑物上安装太阳能系统，主要是 太阳能光伏发电系统和太阳能热利用系统。
如果“百万屋顶计划”顺利实现，到 2010 年 CO2 年排放量可减少 300 万吨。美国太阳能光伏发电与热 利用技术比较成熟，开始进入大规模生产阶段。两大太阳能电池公司年生产能力分别达到 5MW 和10MW， 整个美国光伏发电产品的年销售量达到100MW以上。
日本光伏产业快速发展的主要经验：基本国策，常抓不懈；资金投入，政策优惠。
德国－“10万屋顶发电计划”
德国在 2003 年完成“10万屋顶发电计划”，2000 年颁布可再生能源法，2003年又公布了可再生能源促 进法，引发了德国光伏发展的新一轮高峰。2004 年德国光伏发电总量达到 6×105GWh，可去、现在和未来
详细解读：太阳能光伏储能系统发电原理
详细解读：太阳能光伏储能系统发电原理一、光伏储能系统介绍太阳能光伏储能系统，是由光伏设备和储能设备组成的发电系统，将光伏发电产生的电能储存起来，以便在需要的时候供应电力。
二、光伏储能系统原理光伏储能系统主要包括光伏发电和储能两个过程：1.光伏发电光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，光伏板（由多个光敏二极管组成）首先接收太阳光照射，可以将太阳光的能量转化为电能。
然后光子和光伏电池板上的材料相互作用，使得电子获得足够的能量跃迁至导带。
光伏电站经过光电效应产生的正负两种载流子，被分离到不同的区域，然后形成电流，这个电流可以通过外部电路进行导电。
逆变器将直流电转换为交流电，并输出给用户使用或者馈回电网，从而实现光伏发电。
2.光伏储能（1）充电过程：太阳光照射到光伏电池板上，激发光伏电池中的电子，产生直流电能，通过逆变器转换为交流电输送到储能设备中，如电池组。
电池组会将电能储存起来，以备后续使用。
（2）放电过程：当能量需求高于光伏发电系统当前产生的能量时，储能系统会被激活。
如果储能系统中储存有电能，逆变器会将储存的电能从直流电转换为交流电，以供应家庭或工业设备。
储能系统通过逆变器释放储存的电能，以满足电力需求，这可以是在夜间、阴天或能源需求高峰期。
三、光伏储能系统优势●可再生能源利用：利用太阳能光伏发电，无需消耗化石能源，减少对环境的污染。
●能源存储：通过储能系统，将多余的光伏发电产生的电能储存起来，以便在需求高峰期供应电力，提高能源利用效率。
●供电稳定性：储能系统可以提供电力储备，确保在光伏发电波动或停运时继续供应稳定的电力。
●能源调度灵活性：光伏储能系统可以灵活进行能源调度，根据电网需求和用户需求合理管理和利用储能系统的电能。
降低能源成本：通过光伏储能系统可以在高峰期供电，避免电力需求高峰时段的高电价，从而降低能源成本。
四、结语综上所述，太阳能光伏发电储能系统是一种高效、环保、可持续的能源利用方式，可以促进电力系统的稳定、可靠、高效和环保。
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VRLA电池----阀控密封铅酸电池 7.1.3.2 免维护铅酸蓄电池材料 正负极板、隔板、壳体、电解质、端子。 7.1.3.2 免维护铅酸电池的特点
（1）免维护 （2）自放电低 （3）高可靠性 （4）一致性好 （5）温度适用范围广 （6）比能量高 （7）大电流放电性能好（内阻低） 7.1.3.4 免维护铅酸电池的使用
7.1.1.3 铅酸电池的主要特点 （1）安全密封 （2）没有自由酸（设置吸液隔板） （3）泄气系统（放气后再密封） （4）维护简单（有气体复合系统） （5）使用寿命长（10~15年） （6）质量稳定；可靠性高 （7）安全认证（通过UL安全认证）
7.1.1.4 铅酸蓄电池产品运用 （1）备用电源 （2）主电源
E=U+Ir； EI=UI+I R
P释放=EI
2
P输出=UI
对于纯电阻
P输出=I R=E R/(R+r) =E /[(R +2Rr+r )/R]
当r=R时，P输出最大：
P输出=E /4r
（2）额定容2 量 2
22
2
2
放电到最低电压时，应能放出的最大容量。
2
（3）额定电压 在设计标准条件下，电池的工作电压。
-
负极：Cd(OH)2+2e Cd+2OH
-
-
总反应：Cd(OH)2+Ni(OH)2 Cd+NiO2+2H2O
7.2.2 镍氢电池
分类： AB5类 A稀土混合物 B镍
AB2类 A钛B 镍
它们都能可逆地形成金属氢化物。
第七章 光伏发电储能装置
7.1 铅酸电池 正极：氧化铅 负极：铅
电解液：稀硫酸 12V蓄电池：浮充电：13.5 V
放电至：10.5 V 电压起伏可达30%。
排气式铅酸免维护蓄电池 分类 阀控式铅酸免维护蓄电池
胶体铅酸免维护蓄电池
免维护电池须具备以下特点：
1、在-30~60℃环境下可正常运行；
2、低温性能要好；
充电时氧通过隔膜到阴极与海绵状铅反应一氧化铅，使阴极不能释放 氢气。
7.1.4 胶体蓄电池 使用胶体做电解液，起固定电解液的作用。 7.1.4.1 胶体蓄电池发展进程
第三代采用阀控式密封胶体铅酸蓄电池（德国阳光公司）
7.1.4.2 国内胶体电解质研究进展 第三阶段用气相SiO2制成凝聚体。
7.1.4.3 国外胶体电解质发展进程 工艺和质量上更加严格， SiO2粒子控制在10~20nm。
1、酸雾少；2、腐蚀小；3、容量高；4、温度特性好；5、自放电率 低；6、可倒立放置； 7、触变性好；8、电化学性能和硫酸一样好；9、寿命长；10、浮充电压低； 11、质量比能量低；12、需要特殊的外壳。
7.1.4.8 胶体蓄电池的工作原理 利用阴极吸收原理： 2Pb+O2====2PbO 2PbO+2H2SO4====2PbSO4+2H2O 将凝胶网络拉紧，让多孔骨架贯穿于正负极之间，给正极析出的氧气
充电和普通电池一样使用。 正确方法： 1、拧紧螺栓；2、防止接线氧化； 3、不能打火；4、补充蒸馏水；5、气孔畅通； 6、及时清污；
7.1.3.5 免维护电池工作原理
（1）阀控式铅酸蓄电池的工作原理
放电
充电
正极：P充b电O720+%2放H氧2S气O；4+负P极b：充电90%放氢气。 （2）阀P控b式S铅O4酸+蓄2H电2池O+的P氧b循SO环4原理
7.1.2.5 铅酸蓄电池电极反应
充电：2PbSO4+2H2O===PbO2+Pb+2H2SO4
阳极 ：PbSO4 + 2H2O-2e === PbO2+4H +SO4
阴极： PbSO4 +2e ===Pb+ SO4
-
放电： PbO2+Pb+2H2SO4 === 2PbSO4+2H2O
负极：Pb+SO4 -2e ===PbSO4-
3、容量一致性好；
4、充电能力好；
5、寿命长。
电池发展史简介
7.1.1 铅酸电池简介
分类：
启动电池
（1）根据用途 动力电池
阀控密封电池
浇注板栅
（2）按制造方法
拉网板栅
铅布板栅
免维护
（3）按维护方法
少维护
干荷电
普通蓄电池
（4）常用蓄电池分类 干荷蓄电池
板；（3）隔板；（4）电解质；（5）跨桥；（6）安全 阀；（7）接线端子
充放电500次以上、内阻小、电流大、密封、温度范围大。 7.2.1.4 镍镉电池的工作原理 放电时：负极：Cd+2OH Cd(OH)2+2e
正极：2e +NiO2+2H2O Ni(OH)2+2OH 总反应：Cd+NiO2+2H2O Cd(OH)2+Ni(OH)2
-
-
充电时：正极：Ni(OH)2+2OH 2e +NiO2+2H2O-
提供到达负极的通道。
7.2 其他储能电池与器件
7.2.1 镍镉电池（NiCd） 用氢氧化镍和镉制成的电池可充电500次，有记忆效应。
7.2.1.1 镍镉电池发展进程 密封型镍镉电池应用广泛。
7.2.1.2 镍镉电池材料 正极：氧化镍粉、石墨粉 负极：氧化镉粉、氧化铁粉
电解液：氢氧化钾溶液 7.2.1.3 镍镉电池的特点
（4）开路电压 开路状况下的端电压。
（5）电池内阻 Ω内阻、极化内阻。
（6）放电时率 电池放电到终止电压的时间。
（7）放电深度 实际放电容量和额定放电容量的比值。
（8）储存寿命
电池允许存放的最长时间。 （9）自放电率
电池容量自行损失的速率。 7.1.3 免维护铅酸蓄电池 分为 ： AGM（隔膜电池）
7.1.4.4 胶体电解质纯度 SiO2 含量：99.99% H2SO4含量：99.8% 高速搅拌10nm后2.5h不凝聚；稀释度达到70%。
7.1.4.5 胶体蓄电池与普通铅酸电池的对比
（1）普通铅酸电池 容量小；腐蚀性强。
（2）胶体电池 不漏液，但反应慢；寿命短。
（3）胶体电池的低温性能优于铅酸电池 7.1.4.7 胶体蓄电池的特点
2-
正极：PbO2+4H +SO4 +2e === PbSO4 +2H2O
7.1.2 铅酸蓄电池的性能参数 （1）蓄电池的电动势2—- —蓄电- 池的开路电压
RT
+
2-
-
F
+
2-
E=φ+0-φ-0+
×In(αH2SO4/αH2O)
标准蓄电池电动势=1.699-（-0.0356）=2.046 V
E=U内+U外； U内=Ir