小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)

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1、小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)作者：電氣工程系陳國榮梁斯麒小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)-1）設(shè)計目的-無論是現(xiàn)在還是將來，太陽能都擁有廣闊的市場前景。潛力無限的太陽能是一種清潔、高效而且可持續(xù)的可再生能源。與高成本的化石燃料污染和全球溫室效應(yīng)相比，太陽能不僅使用范圍廣，而且更經(jīng)濟(jì)。太陽能光伏系統(tǒng)在提供電力的同時，不會排放二氧化碳(CO2)，綠色環(huán)保。-本設(shè)計采用太陽能電池發(fā)電，作為家庭的用電設(shè)備的能源供給，實(shí)現(xiàn)照明，通風(fēng)等電氣設(shè)備的供電能源。本設(shè)計說明太陽能發(fā)電的實(shí)用性，希望推動太陽能在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。2）國內(nèi)外研究概況-在全世界范圍內(nèi)，目前大約60%%的太陽能電池用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，且主要用于城市的

2、建筑與光伏系統(tǒng)的結(jié)合。我國迅猛發(fā)展的光伏產(chǎn)業(yè)將加快光伏建筑一體化成為建筑節(jié)能熱點(diǎn)的步伐：作為太陽能建筑一體化系統(tǒng)中的主要部件——光伏方陣中的太陽能電池組件，我國的年產(chǎn)量己由世界份額的1%%發(fā)展到2005年的8%%，僅次于日本、歐洲，已成為世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家之一。在家庭應(yīng)用方面歐洲、日本，特別是西班牙是目前發(fā)展得較快的地區(qū)，這與他們的國家大力支持有關(guān)，在過去的09年，我國頒發(fā)了《可再生能源法》，為落實(shí)國務(wù)院節(jié)能減排與發(fā)展新能源的戰(zhàn)略部署，加快推進(jìn)太陽能光電在城鄉(xiāng)建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，近日，財政部會同住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》及《太陽能光電建

3、筑應(yīng)用財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，將大力推進(jìn)太陽能在我國的應(yīng)用。小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)作者：電氣工程系陳國榮梁斯麒3）工作原理-太陽能電池發(fā)電的原理主要是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同。現(xiàn)以硅為例說明。帶正電荷硅原子旁邊圍繞著四個帶負(fù)電荷的電子?？梢酝ㄟ^向硅晶體中摻入其他的雜質(zhì)，如硼、磷等來改變其特性。當(dāng)摻入硼時，因?yàn)榕鹪又車挥?個電子，所以硅晶體中就會存在著一個空穴，這個空穴因?yàn)闆]有電子而變得很不穩(wěn)定，容易吸收電子而中和，形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)摻入磷原子時，因?yàn)榱自佑形鍌€電子，所以就會有一個電

4、子變得非?；钴S，形成N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體中含有較多的空穴，而N型半導(dǎo)體中含有較多的電子，這樣，當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時，就會在接觸面形成電勢差，這就是PN結(jié)。當(dāng)光線照射太陽能電池表面時，PN結(jié)中的P型半導(dǎo)體的空穴往N型區(qū)移動，而N型區(qū)中的電子往P型區(qū)移動，從而在PN結(jié)兩側(cè)集聚形成電位差。當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程就是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)作者：電氣工程系陳國榮梁斯麒4）原理方案設(shè)計-任何一個光伏系統(tǒng)設(shè)計者的第一項(xiàng)工作是確定系統(tǒng)的負(fù)載。這些負(fù)載估算是設(shè)計獨(dú)立光伏系統(tǒng)的成本的重要因素之一。一個

5、電器所需的功率可以測量出來或由制造商提供。然后把電器每日，每周，每月所用的時間估算出來。對戶用系統(tǒng)（和其它許多系統(tǒng)）負(fù)載所用的時間是可以控制的。實(shí)際上，每個電器所估算使用時間須再加裕量（如10%等），不過這將增加光伏系統(tǒng)的規(guī)格和成本。如果使用直流負(fù)載如直流節(jié)能燈等，就可以避免直流變交流的這部分損失效率高，使用壽命長，而交流電器種類繁多，但效率通常較低。-對獨(dú)立光做系統(tǒng)的工作電壓的選擇決定于負(fù)載所需的電壓和總的電流。小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)作者：電氣工程系陳國榮梁斯麒-一些基本的規(guī)則有：-（1）直流負(fù)載電壓通常是12V或12V的倍數(shù)，如24V、36V，48V等，對直流系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓應(yīng)為

6、最大負(fù)載所需的電壓。大多數(shù)直流光伏系統(tǒng)在12V下小于1千瓦。此時最大電流應(yīng)為1000/12=83.3A。、-（2）如果負(fù)載需不同的直流電壓，選擇具有最大電流的電壓作為系統(tǒng)電壓，對于負(fù)載所需電壓與系統(tǒng)電壓不一致時可用直流—直流轉(zhuǎn)換器來提供所需的電壓。-選擇逆變器是相當(dāng)重要的，它影響系統(tǒng)的特性和成本。通常，效率和功率調(diào)整能力在較高直流電壓下更好，如一個48V的系統(tǒng)通常比一個12V的系統(tǒng)更有效。在確定系統(tǒng)電壓時，應(yīng)從各方面收集關(guān)于逆變器，可用性，成本和容量信息等。-另一個需要考慮的因素是當(dāng)電壓增加時，在陣列和存儲子系統(tǒng)中基本結(jié)構(gòu)單元也變大了。例如，一個48V系統(tǒng)有4塊光伏組件串聯(lián)而形

7、成了基本的結(jié)構(gòu)單元。給系統(tǒng)增加一點(diǎn)電流意味著要買4塊附加的光伏組件。然而高的電壓具有只需小的電流就可以達(dá)到同樣功率的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榇蟮碾娏饕馕吨蟮膶?dǎo)線尺寸，昂貴和較難找到保險、開關(guān)和接觸器等。-本設(shè)計只是將太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用在家居建筑的一個示范，房子的太陽能發(fā)電供電能源系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：-（一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用