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离网光伏发电系统
作者:鹏芃科技阅读:382

太阳电池除了装嵌在计算器、电子表本体的简单应用外,用一块太阳能电池板、一个简单的充电装置、蓄电池就组成最简单的光伏发电系统,这样的装置常被牧民随身携带用来给收音机供电和晚间照明。现在也有这种便携式太阳能电源,图1是网上介绍的一种可移动式300W家用太阳能发电系统,由太阳能电池板和电能存储装置组成,并能提供正弦波交流电输出。

可移动式家用太阳能发电系统

1--可移动式家用太阳能发电系统

像这种可移动式太阳能发电装置与外部商用电网没有连接,但能够独立提供供电能力的光伏发电系统称为离网光伏发电系统,也称为独立光伏发电系统。下面介绍离网光伏发电系统的构成。


离网光伏发电系统的组成

离网光伏发电系统主要由太阳能光伏发电装置、储能蓄装置、控制器、逆变器组成。下面对各个部分作简单介绍。

1、太阳能光伏发电装置

可由单晶硅或多晶硅或非晶硅光伏器件组成。用玻璃及特殊材料封装好的一组太阳电池称为太阳电池组件;多个太阳电池组件连接组成太阳电池阵列。根据系统所需功率与使用环境、造价等选用太阳电池类型与组成大小。


2、储能蓄装置

由于光伏发电直接受天气状况影响,具有间歇性与不稳定性,为了保持系统有一定的连续供电能力,必须有储能装置,把一部分电能存储起来,在没有阳光时提供电能,目前光伏发电系统主要采用蓄电池储能。

常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镍镉电池、锂离子电池等。

铅酸蓄电池:单节电池电压2伏,循环寿命500-1500次

镍镉电池:单节电池电压1.0-1.3伏,循环寿命2500次

锂离子电池(单节电池电压3.7伏),循环寿命1000-10000次

镍镉电池与锂离子电池价格昂贵,但单位体积容量大,多用在需要体积小容量大的场合,如手机、相机、便携电脑等数码产品。一般离网光伏系统主要采用密封铅酸蓄电池。铅酸蓄电池价格非常便宜,密封铅酸蓄电池密封免维护,使用非常方便。

蓄电池最主要的参数是电压、容量、循环寿命,电压单位是伏(V),容量单位是安时(Ah),循环寿命是充放电次数。


3、控制器

蓄电池对充电与放电有一定的要求,频繁的过充电与过放电会使使用寿命下降,必须对蓄电池进行充放电控制,这是控制器的首要功能。根据用户用电、蓄电池充放电、太阳电池受光照状况选择太阳电池的最大功率工作点,协调充电与用电电流。控制器还要对系统进行检测、保护、数据显示。控制器对电压电流的转换主要采用DC-DC变换电路,DC-DC变换原理见“DC-DC变换器原理”一节。


4、逆变器

将直流电转变为交流电的设备,主要采用SPWM全桥逆变电路来产生正弦波交流电。SPWM逆变器原理见“SPWM逆变器原理”一节。


5、用电负载

使用直流或交流电的电器设备。

简单的太阳能光伏发电装置没有逆变器,只输出直流电,其中有些可输出几路不同的直流电压,其组成见图2。控制器接受太阳能电池板输出的直流电能,控制对蓄电池的充电或放电电流,简单的控制器直接把蓄电池引到输出端,系统输出电压等于蓄电池电压。一些控制器有直流变换电路,可输出几路不同直流电压,如5V、9V、12V等,适合不同电器使用。这种系统输出功率一般较小,多采用便携式结构。

2--简单的光伏发电装置


由于常规的电器设备使用220伏的交流电,特别是带有电动机的设备,如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等,要使用220伏的正弦波交流电,这必须在系统中增加逆变器来产生交流电。有关逆变器工作原理在上节已有介绍,这里不再介绍了。这种系统输出功率一般在数百瓦以上,其组成见图3。较小的离网光伏发电系统的逆变器与控制器安装在同一机壳内。

3--有逆变器的光伏发电系统


离网光伏发电系统的应用

离网光伏发电系统主要用在民用,特别是距电网较远的地方,在房屋顶上安装数块太阳能电池板,安装一套控制装置与蓄电池组,就可独立解决供电问题。一般家用系统容量在一千瓦至数千瓦。图4是屋顶安装有太阳能电池板的房屋。

安装太阳能电池板的屋顶

4--安装太阳能电池板的屋顶


在公用设施中用得最多的是电信信号发射塔与信号中继站,在广大农村,特别是边远山区的电信信号发射塔均采用太阳能光伏供电,就无需建设输电线路,图5是网络上有关应用的照片。

电信信号传输大量使用太阳能光伏供电

5 电信信号传输大量使用太阳能光伏供电


太阳能光伏供电在交通指示信号中也有较多应用,例如在海面上、江河上的航标灯,在道路上的信号灯等,这些也可看成最小的独立光伏发电系统应用吧, 图6是网络上有关应用的照片。

6--交通信号灯采用太阳能光伏供电


独立光伏发电系统还广泛应用于小区公共照明,如路灯、园林灯、广告屏、地下停车场等提供电能,图7是网络上有关应用的照片。

太阳能照明灯

7--太阳能照明灯


资料转自鹏芃科技(www.pengky.cn),在此感谢!


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