太陽能發(fā)電系統(tǒng)

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如果要讓太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。

系統(tǒng)分類

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)分為離網發(fā)電系統(tǒng)、并網發(fā)電系統(tǒng)及分布式發(fā)電系統(tǒng)：

　　1、離網發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。

　　2、并網發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入公共電網。并網發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網，由電網統(tǒng)一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大，還沒有太大發(fā)展。而分散式小型并網發(fā)電系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點，是并網發(fā)電的主流。

　　3、分布式發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網的經濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。

　　分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、交流配電柜等設備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能，經過直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網逆變器逆變成交流電供給建筑自身負載，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網來調節(jié)。

折疊系統(tǒng)

　　可移動的折疊式太陽能發(fā)電系統(tǒng)，主要由箱體（1）、太陽能電池板（2）、U型槽邊框（3）、滑輪組

　　（4）、箱體內滑軌（5）、箱體內滑軌支架（6）、箱體車輪支座（7）、箱體車輪（8）、隔離保護墊（9）、箱體外滑軌（10）、箱體外滑軌支架（11）和三相鏈接件（12）組成，其特征在于：太陽能電池板（2）、U型槽邊框（3）、滑輪組（4）、箱體內滑軌（5）、箱體內滑軌支架（6）、隔離保護墊（9）、箱體外滑軌（10）、箱體外滑軌支架（11）和三相鏈接件（12）設置在箱體（1）內，箱體車輪支座（7）和箱體車輪（8）設置在箱體（1）底板（11）外底面，呈一體式的箱體結構，結構緊湊，供電量大，能夠快速完成安裝使用和快速撤離現(xiàn)場。

相關組成

　　太陽能電池板

　　分類

　　晶體硅電池板：多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池。

　　非晶硅電池板：薄膜太陽能電池、有機太陽能電池。

　　化學染料電池板：染料敏化太陽能電池。

　　（1）單晶硅太陽能電池

　　單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高的達到24%，這是所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達15年，最高可達25年。

　　（2）多晶硅太陽能電池

　　多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少，其光電轉換效率約12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。

　　（3）非晶硅太陽能電池

　　非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，工藝過程大大簡化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低，國際先進水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時間的延長，其轉換效率衰減。

　　（4）多元化合物太陽電池

　　多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產，主要有以下幾種：a)硫化鎘太陽能電池b)砷化鎵太陽能電池c)銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太陽能電池)

　　Cu(In,Ga)Se2是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料，具有梯度能帶間隙（導帶與價帶之間的能級差）多元的半導體材料，可以擴大太陽能吸收光譜范圍，進而提高光電轉化效率。以它為基礎可以設計出光電轉換效率比硅薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池。可以達到的光電轉化率為18%，而且，此類薄膜太陽能電池，未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應（SWE），其光電轉化效率比商用的薄膜太陽能電池板提高約50~75%，在薄膜太陽能電池中屬于世界的最高水平的光電轉化效率。

控制器

　　太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。

　　■主要特點：

　　1、使用了單片機和專用軟件，實現(xiàn)了智能控制；2、利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。放電終止電壓是由放電率曲線修正的控制點，消除了單純的電壓控制過放的不準確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放電率具有不同的終止電壓。3、具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制；以上保護均不損壞任何部件，不燒保險；4、采用了串聯(lián)式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加了用電時間；過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)由更長的使用壽命；同時具有高精度溫度補償；5、直觀的LED發(fā)光管指示當前蓄電池狀態(tài)，讓用戶了解使用狀況；6、所有控制全部采用工業(yè)級芯片（僅對帶I工業(yè)級控制器），能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行自如。同時使用了晶振定時控制，定時控制精確。7、取消了電位器調整控制設定點，而利用了E方存儲器記錄各工作控制點，使設置數(shù)字化，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現(xiàn)誤差降低準確性、可靠性的因素；8、使用了數(shù)字LED顯示及設置，一鍵式操作即可完成所有設置，使用極其方便直觀的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關、時控開關都應當是控制器的可選項；

蓄電池

　　蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。太陽能蓄電池是‘蓄電池’在太陽能光伏發(fā)電中的應用，采用的有鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池四種。國內被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是：鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池，因為其固有的“免”維護特性及對環(huán)境較少污染的特點,很適合用于性能可靠的太陽能電源系統(tǒng),特別是無人值守的工作站。

逆變器

　　為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

　　逆變器又分為離網逆變器和并網逆變器。

設計因素

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計需要考慮的因素：

      1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？

　　2、系統(tǒng)的負載功率多大？

　　3、系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流？

　　4、系統(tǒng)每天需要工作多少小時？

　　5、如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？

　　6、負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？

　　7、系統(tǒng)需求的數(shù)量。

太陽能電池

電池生產

　　世界已有近200家公司生產太陽能電池，但生產設備廠主要在日企之手。

　　韓國三星、LG都表示了積極參與的愿望，中國海峽兩岸同樣十分熱心。據報道，我國臺灣2008年結晶硅太陽能電池生產能力達2．2GW，以后將以每年1Gw生產能力擴大，當年并開始生產薄膜太陽能電池，將大力增強，臺灣期待向歐洲“太陽能電池大國”看齊。2010年各國及地區(qū)有1GW以上生產計劃的太陽能電池廠商有日本Sharp，德國Q—Cells，Scho~Solar，挪威RWESolar，中國SuntechPower等5家公司，其余7家500MW以上生產能力的公司。

電池市場

　　世界太陽能電池市場高歌猛進，一片大好，但百年不遇的金融風暴帶來的經濟危機，同樣是壓在太陽能電池市場頭上的一片烏云，主要企業(yè)如德國Q—Cells的業(yè)績應聲下調，世界太陽電地市場也會因需求疲軟、石油價格下降而競爭力反提升等不利因素而下挫。但與此同時，人們也看到美國．奧巴馬上臺后即將施行GreenNewDeal政策，包括其內的綠色能源計劃可有1500億美元的補助資金，日本也將推行補助金制度來繼續(xù)普及太陽能電池的應用。

　　當前，中國太陽能電池企業(yè)之前約90%的產量供應海外市場，主要面向歐洲國家及美國，但隨著歐債危機持續(xù)發(fā)酵，美國商務部也于2012年3月份作出了對華太陽能電池產品反補貼調查的初裁，認定中國涉案企業(yè)存在2.9%-4.73%不等的補貼幅度，并追溯90天征稅。這些因素直接影響到了這些企業(yè)的業(yè)績，因此相關企業(yè)及時做出了經營戰(zhàn)略調整，轉投中國本土市場。2011年7月，中國政府公布了太陽能光伏發(fā)電上網電價，受此影響，多家企業(yè)開始計劃在國內興建大規(guī)模太陽能發(fā)電站，中國太陽能電池企業(yè)將重點轉向開拓本土市場。中國有800多家太陽能電池企業(yè)，預計今后在本土市場的競爭將十分激烈。

太陽能使用

　　太陽能的使用主要分為幾個方面：家庭用小型太陽能電站、大型并網電站、建筑一體化光伏玻璃幕墻、宇翔太陽能路燈、風光互補路燈、風光互補供電系統(tǒng)等，主要的應用方式為建筑一體化和風光互補系統(tǒng)。

優(yōu)點

　　1、太陽能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽輻射能，能夠滿足全球能源需求的1萬倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽能光伏系統(tǒng)，所發(fā)電力就可以滿足全球的需要。太陽能發(fā)電安全可靠，不會遭受能源危機或燃料市場不穩(wěn)定的沖擊；

　　2、太陽能隨處可處，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；

　　3、太陽能不用燃料，運行成本很低；

　　4、太陽能發(fā)電沒有運動部件，不易用損壞，維護簡單，特別適合于無人值守情況下使用；

　　5、太陽能發(fā)電不會產生任何廢棄物，沒有污染、噪聲等公害，對環(huán)境無不良影響，是理想的清潔能源；

　　6、太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設周期短，方便靈活，而且可以根據負荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣容量，避免浪費。

缺點

　　1、地面應用時有間歇性和隨機性，發(fā)電量與氣候條件有關，在晚上或陰雨天就不能或很少發(fā)電；

　　2、能量密度較低，標準條件下，地面上接收到的太陽輻射強度為1000W/M^2。大規(guī)格使用時，需要占用較大面積；

　　3、價格仍比較貴，為常規(guī)發(fā)電的3~15倍，初始投資高。

應用領域

　　一、用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂并網發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

　　二、交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

　　三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵GPS供電等。

　　四、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

　　五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

　　六、光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。

　　七、太陽能建筑將太陽能發(fā)電與建筑材料相結合，使得未來的大型建筑實現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。

　　八、其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。

特點

　　一、太陽能取之不盡，用之不竭。據估算，一年之中投射到地球的太陽能，其能量相當于137萬億噸標準煤所產生的熱量，大約為全球一年內利用各種能源所產生能量的兩萬倍。

　　二、太陽能在轉換過程中不會產生危及環(huán)境的污染。

　　三、太陽能資源遍及全球，可以分散地、區(qū)域性地開采。我國約有2/3的地區(qū)可以較好利用太陽能資源。

　　四、光伏發(fā)電是間歇性的，有陽光時才發(fā)電，且發(fā)電量與陽光的強弱成正比關系。

　　五、光伏發(fā)電是靜態(tài)運行，沒有運動部件，壽命長，無需或極少需要維護。

　　六、光伏系統(tǒng)模塊化，可以安裝在靠近電力消耗的地方，在遠離電網的地區(qū)，可以降低輸電和配電成本，增加供電設施的可靠性。

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