光伏发电系统中蓄电池研究报告

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毕业设计<论文）开题报告

1．文献综述：结合毕业设计 <论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2500 字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

引言

当阳光照射到太阳能电池时，可在没有机械转动或污染性副产物的情况下，将入射

能量直接转换为电能。太阳能电池早已不再是实验室仅有的珍品，它已有几十年的使用历史，从最初的航天用电池，到现在的地面电力系统。在不久的将来，这类电池的制造技术很可能得到显著改进。这样，太阳能电池将可以在核实的价格下生产，从而对世界能源需求做出重要贡献。

太阳能发电发展史

太阳光发电的历史可以追溯到 1800 年，伯克莱氏发现对某种半导体材料照光后，会引起其福安特性的改变。最终，发现了光伏效应，并以此半导体制成太阳能电池。其后，对硒、氧化铜等半导体材料研究，同样发现此种光伏显影，也制成类似的太阳能电池。

1954 年，美国贝尔实验室的皮尔松、佛朗等三名科学家利用硅晶体材料开发出性能良好的太阳能电池，其变换效率达到 6%，经过不断改良后成为现在的硅太阳能电池的原型。在应用方面，硅太阳能电池最早用于人造卫星<美国先驱者 1 号）的电源，继后用于孤岛的灯塔、远离城市的山顶无线电中继站等特殊场合。 1976 年，美国 CA 公司的卡尔松发明了非晶硅太阳能电池。该电池的变换效率虽低于单晶硅，但制造时可以任意选配电压电流比，故大量用于计算机、手机和各种家用电子产品作为电源。由于太阳能电池较其他能源价格高，目前，它在与常规能源<火力、水力发电）的竞争中尚处于劣势地位，需要政府在政策与法律方面给予资助才能促进其发展和普及。例如，德国在 1991 年发布了鼓励“再生能源发展法”，从法律上规定，电力公司有义务以一定合理价格，收购太阳能发电的多余电力。日本从 1992 年开始规定电力公司收购太阳光发电和水力发电等分散型能源的多余电力的具体办法<例如，安装逆潮流电度表及如何计价）。2003 年，日本又颁布 RPS 法<新能源利用的特别措施），其内容包含设立清洁能源电力发展基金和市民安装小型太阳能发电装置的资金补助<一般

补助金额可达全部设备购置费的 50%）。以上举措均对太阳能发电等新能源的发展起了促进作用。日本从 1994 年开始制定住宅用太阳能发电系统的规划，预计到 2018 年实施的总发电量目标为 5000MW。

蓄电池性能要求

在目前价格下，光伏系统的竞争优势在于其高可靠性和低维维修费用。为了实现这些特性，所涉及的系统通常配备较大的辅助蓄电池储能装置，使它能顺利地渡过可能的最差日照期。一般而言，独立光伏系统的维修主要是蓄电池的维修。对于如此大容量的蓄电池来说，蓄电池上的充放电循环是一种季节性的循环，夏天对蓄电池充电，而冬天让蓄电池放电。在这种季节性循环之上又加上小得多的日循环，白天给蓄电池充电，而晚上消耗掉其荷电的很小部分。由于这种随季节更换而变化的储能特性，采用低自放电率的蓄电池是十分重要的。另外，还希望有高的充电效率<能够从蓄电池输出的电荷量与向蓄电池充电的电荷量之比）。

铅-酸蓄电池组

太阳能发电系统最常用的蓄电池组是铅-酸蓄电池组。对于专门的太阳能系统来说，像汽车上常用的含锑型铅蓄电池并不合适，因为它们的自放电率高<每月高达额定容量的

30%），而且使用寿命短。最适合于独立供电系统的商用蓄电池是固定式也就是浮充式电池组。这些蓄电池组是作为诸如不断电系统的应急电源而设计的。在这种应用中，蓄电池组保持在满充状态，一旦主电源失效，该电池组便能立刻满足负载需求。在这类应用中，蓄电池组的使用寿命一般超过 15 年。这些蓄电池组通常设计为 8 或者 10 小时放电率，采用铅钙或纯铅极板。最近，这种类型的蓄电池已经发展到能符合光伏工作模型的特殊要求。在本章所描述的这类太阳能系统中，蓄电池以一种相当独特的方式工作。蓄电池在夏天保持完全充电状态，而在冬天大都只处于不完全充电状态。长时间处于充电不足状态会使蓄电池的极板上形成硫酸铅结晶，其结晶尺寸比放电时所形成的要大得多。这个称为硫酸化得过程会使蓄电池容量减少、寿命降低。良好的设计应保证蓄电池的储能足够大，使它在冬天的月份里也能保持在接近满充的状态。良好的设计应保证粗

电池的蓄能足够大，使它在冬天的月份里也能保持在接近满充的状态，同时也能确保

在这些月份里，电解液中的硫酸维持较高的浓度而降低冻结的可能性。

镍-镉蓄电池组

极板式的镍-镉蓄电池组也已用到光伏太阳能系统中。与铅-酸蓄电池比较，他们的主要优点是： (1> 能经受过充而不损坏。 (2> 能经受长时间少量充电而不损坏； (3> 机械强度好，更便于运输； (4> 能经受冷冻而不损坏。它们的主要缺点是： (1> 价格高<在大量应用的情况下，对同样容量，其价格约高三倍）； (2> 充电效率低<对太阳能工作是

55%-60%）； (3> 在太阳能应用的低放电速率下，所获得的电池容量额外增加量远比采用铅酸蓄电池少。就目前而言，在大多数太阳能应用中，这种电池组的优点尚不足以掩饰其缺点。

小结：

太阳能发电是非常有前景的一门技术，这项技术随着科学的发展和科技的进步不断的取得突破。随着能源危机的到来和环境污染的日益严重，对太阳能的开发会吸引更多的国家和组织投入更多的资金来促进其发展，很符合社会生产的需要。太阳能的存储是太阳能利用的一个重要环节，因此对蓄电池性能的管理和研究具有极其重要的作用。促使我们从消耗储存能源转变为使用可再生资源，并不是消耗储存能源本身，尽管油、气储量只能够维持一百年。能源的耗尽并不会困扰我们，因为这将是我们有生之年看不到的事情。但假设我们能活到 500 岁，那我们就不得不去面对现在这样消耗能源的后果了。促使我们转变为使用可再生能源的应该是使用化石燃料和核能产生的副产物对环境产生的灾难性后果。这是使用太阳能的最实际动机。

参考文献：

[1]Martin A.Green，Solar Cells Opersting Principles,Technology and System Applications，2018 [2]Peter Wurfel，Physics of Solar Cells From Priciples to New Concepts，2009 [3]冯垛生，太阳能发电原理与应用，2007 [4]王兆安刘进军，电力电子技术，2018 [5]李钟实, 太阳能光伏发电系统设计施工与维护,2018 [6] 徐海明，王全胜,

变电站直流电源设备使用与维护——阀控密封铅酸蓄电池,2007 [7] 徐曼珍, 新型蓄电池原理与应用——通信电源新技术与新设备,2005

毕业设计<论文）开题报告

２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、开题报告：课题的目的与意义；课题发展现状和前景展望；课题主要内容和要求；研究方法、

课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施