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光伏系統(tǒng)
閱讀�9174時間�2010-11-18 16:25:47

  一般將光伏系統(tǒng)分為獨立系統(tǒng)、并�(wǎng)系統(tǒng)和混合系�(tǒng)。如果根�(jù)光伏系統(tǒng)的應用形�、應用規(guī)模和負載的類�,對光伏供電系統(tǒng)進行比較細致的劃分,可將光伏系統(tǒng)分為如下六種類型:小型太陽能供電系統(tǒng)(Small DC�;簡單直流系�(tǒng)(Simple DC);大型太陽能供電系�(tǒng)(Large DC�;交流、直流供電系�(tǒng)(AC/DC�;并�(wǎng)系統(tǒng)(Utility Grid Connect�;混合供電系�(tǒng)(Hybrid�;并�(wǎng)混合系統(tǒng)�

組成

  光伏系統(tǒng)是由太陽能電池方陣,蓄電池組,充放電控制器,逆變器等設備組成。其各部分設備的作用是:

  (1)太陽能電池方陣:在有光照情況下,電池吸收光能,電池兩端出�(xiàn)異號電荷的積�,即�(chǎn)�"光生電壓",這就�"光生伏打效應"。在光生伏打效應的作用下,太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢,將光能轉換成電�,是能量轉換的器件。太陽能電池一般為硅電�,分為單晶硅太陽能電池,多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三��

  (2)蓄電池組:其作用是儲存太陽能電池方陣受光照時�(fā)出的電能并可隨時向負載供電�

  (3)控制器:自動控制電力的選�,在市電、太陽能電、蓄電池電之間選�,對蓄電池充��

  (4)逆變器:是將直流電轉換成交流電的設備�

工作原理

  在光照條件好的情況下,太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動�,通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方�,使得方陣電壓達到系�(tǒng)輸入電壓的要�。一部分供給電力系統(tǒng)使用,一部分通過充放電控制器對蓄電池進行充電,將光能轉換而來的電能儲存起�。在光照條件達不到要求時,蓄電池組再通過逆變器提供電力系�(tǒng)所需的電��

工作條件

  在光伏電站使用環(huán)境中,光照條件好�(白天),太陽能電池組件接收太陽�,輸出電�,一部分直流和交流負載工�,另一部分供給蓄電池充�;光照條件不好�(夜晚或陰雨天),太陽能電池組件無法工作,蓄電池組供電,供給直流或交流負�,蓄電池是處于循�(huán)狀�(tài),所�,在這種使用�(huán)境下,蓄電池的壽命為循環(huán)壽命�

  應用于光伏系�(tǒng)中的蓄電池的工作條件和蓄電池應用在其它場合的工作條件不同。其主要區(qū)別可以概括為以下幾點:

  (1)充電率非常小, 由于成本,位置空間等問題,太陽電池投入數(shù)量會受到很大的限制,為了保證電力系統(tǒng)的正常使�,往往提供給蓄電池的充電電力變得十分有�,平均充電電流一般為0.05C10�0.1C10,很少達到0.1C10A�

  (2)放電率非常小,太能系統(tǒng)設計時需要考慮到負載容量,最長后備時�,配置的蓄電池容量較�,而實際使用過程中負載相對設計負載小得多,蓄電池放電率通常為C20~C240,或者更��

  (3)由于受到自然資源的限�,蓄電池只有在有日照時才能充電:即充電時間受到限��

  (4)不能按給定的充電�(guī)律對蓄電池進行充電�

分布式功率點跟蹤系統(tǒng)可提高效�

  按照目前的光伏系�(tǒng)價格計算,用戶通常� 7-8 年后才能獲得投資回報。政府激勵政策和光伏系統(tǒng)的使用壽命必須能持續(xù)20 年或更久。太陽能光伏系統(tǒng)的投資回報取決于該系�(tǒng)每年的發(fā)電量,因此用戶需要的光伏系統(tǒng)必須具備高效、可靠和易于維護等特�,從而可以獲得限度的�(fā)電量�

  如今,很多安裝太陽能光伏系統(tǒng)的用戶已�(jīng)意識到部分或間歇性的遮蔽會影響到系統(tǒng)的發(fā)電量�

  部分陰影遮蔽對太陽能光伏系統(tǒng)的影響:

  當樹�、煙囪或其他物體投射的陰影遮擋住光伏系統(tǒng)時,就會導致系統(tǒng)造成“失配”問�。即使光伏系�(tǒng)只受到一點點陰影的遮擋都會導致發(fā)電量的大幅下跌。部分遮蔽導致的系統(tǒng)失配對發(fā)電量的實際影響很難通過簡單的計算公式獲�。因為影響系�(tǒng)�(fā)電量的因素很�,包括內(nèi)部電池模塊間互�、模塊定�、光伏電池組間的串并�(lián)問題以及逆變器的配置等。光伏模塊通過多個電池串相互連接而成,每個電池串被稱為一個“組列”。每個組列由一個旁路二極管來保�,以免一個或多個電池被遮蔽或損壞時導致整個電池串因為過熱而受到損壞。這些串聯(lián)或并�(lián)的電池組列能夠使電池板產(chǎn)生相對較高的電壓或電��

  光伏陣列由串�(lián)在一起的光伏模塊通過并聯(lián)構成。每串光伏模塊的的電壓必須低于逆變器的輸入電壓額定��

  當光伏系�(tǒng)部分被遮蔽時,未被遮蔽的電池中的電流流經(jīng)被遮蔽部分的旁路二極��

  當光伏陣列受到遮蔽而出�(xiàn)上述情況�,會�(chǎn)生一條具有多個峰值的 V-P 電氣曲線。圖 1 顯示了具有集中式功率點跟蹤系�(tǒng)( MPPT) 功能的標準并�(wǎng)配置,其中一個組列的兩個電池板被遮�。集中式 MPPT無法設置直流電壓,因此無法令兩個組列的輸出功率都達�。在高直流電壓點 (M1),MPPT 使未遮蔽組列的輸出功率達�。在低直流電壓點 (M2),MPPT 將使遮蔽組列的輸出功率達到:旁路二極管繞過遮蔽電池板,此組列的未遮蔽電池板將提供全量電流。陣列的多� MPP 可能導致集中功率點跟蹤(MPPT)配置的額外損失,因為功率點跟蹤器可能得到錯誤信息停止在局部點處,并穩(wěn)定在具有V-P特征的次�(yōu)��

具有集中 MPPT 功能的標準并網(wǎng)配置,其中一個組列的兩個電池板被遮蔽

  � 1:具有集� MPPT 功能的標準并�(wǎng)配置,其中一個組列的兩個電池板被遮��

  不同的案例研究和�(xiàn)場測試證�,部分遮蔽對光伏系統(tǒng)的發(fā)電量具有嚴重的影�。通過使用分布� MPPT 控制可以減輕遮蔽對系�(tǒng)的不利影��

  利用分布� MPPT 限度降低系統(tǒng)失配問題�

  為了使陣列中每一個太陽能光伏電池板的電力輸出都達到�,美國國家半導體開發(fā)� SolarMagic?技�。通過該技�,即使陣列中其他電池板出�(xiàn)失配問題�,每塊電池板仍然能輸出的電力。SolarMagic 技術運用算法和先進的混合信號技術能夠監(jiān)控并�(yōu)化每塊太陽能光伏電池板的�(chǎn)�,因而能夠補償高�50[%]的因失配問題而產(chǎn)生的�(fā)電量損失。SolarMagic 電源�(yōu)化器可快�、輕松地安裝在傳�(tǒng)太陽能光伏系�(tǒng)��

顯示了采用 SolarMagic?技術的典型光伏系統(tǒng)

  � 2 顯示了采� SolarMagic?技術的典型光伏系統(tǒng)�

  該系�(tǒng)擁有由n個模塊并�(lián)形成的兩個組列,為便于演�,圖中每個組列僅顯示3個光伏模塊,但組列通常� 5 � 12 個模塊并�(lián)構成以獲� 500-800V 的組列電壓�

  組列 A 的所有模塊沒有照射失調問�,每個模塊都具有相同的特�,且照射均勻�

  組列 B 的所有模塊由于遮�、定向傾斜或*了更多的灰塵而具有不同的特征或照射失�。每個模塊的輸出� SolarMagic?�(yōu)化器(SMO)模塊的輸入點相連。每� SMO 的輸出采用與組列 A模塊相同的串�(lián)方式�

  � 2:采� SolarMagic 功率�(yōu)化器的光伏系�(tǒng)的簡化光伏接線圖�

  SolarMagic?�(yōu)化器模塊具有高效集成的電源電�,采用限度提高各光伏模塊輸出功率的功率點算法。因�,整個組列具有相同的輸出電流,極大減少了熱斑問題和采用內(nèi)部旁路模�。每� SMO 模塊將調節(jié)其輸出電壓以符合整體的總線電��

  結果是整個光伏系�(tǒng)將呈�(xiàn)具有單一功率點的 I-V 曲線,簡化中央逆變器的操作,并盡可能降低失配帶來的�(fā)電量損失�

  下表匯總了太陽能光伏系統(tǒng)受到部分遮蔽后的�(xiàn)場測試結�,一列顯示了 SolarMagic技術對損失能量的補充百分比�

太陽能光伏系統(tǒng)受到部分遮蔽后的現(xiàn)場測試結果

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