光伏发电系统ppt

光伏发电系统及应用技术
岳之浩
yuezhihao@
第六章 独立光伏系统的结构
6.1 引言
光伏电池和系统的应用领域： 航天应用（如人造卫星和空间站） 导航设备和报警装置（如信号灯塔） 无线电通信（如微波中继站、边远地区的无线电话、紧急呼叫电话） 铁道、公路信号灯 阴极保护（如管道线路的防锈） 10mW以下的电动消费产品（如计算器和钟表） 蓄电池充电（如小型船只、露营、照明，甚至是汽车的电力系统） 教育、社会公益用电（如电视在发展中国家） 冷藏设备（如边远地区的药物和疫苗的储存） 水泵（如生活和灌溉的水供应） 净化水 太阳能车（如高尔夫球车、太阳能汽车）
因为不可以补充电解液被称为密封式蓄电池，使用时需要遵循严格的 充电控制，比开放式蓄电池更易于维护。
第六章 独立光伏系统的结构
开放式蓄电池 配备超量的电解液 通过气体溢出来带动搅拌电解液，以防止电解液分层 需要经常补充电解液 确保电池安置处的通风良好，以防止氢气累积发生爆炸
第六章 独立光伏系统的结构
第六章 独立光伏系统的结构
第六章 独立光伏系统的结构
6.2 独立太阳发电系统的示意图
第六章 独立光伏系统的结构
6.3 电池组件
封装到组件中的电池比未经封装的电池平均效率要低，原因如下： 玻璃的表面反射 电池与密封材料之间界面的反射 电池之间的失谐损失 互连阻抗损失
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为一个12V的铅酸蓄电池充电，需要使用Vmp=18V的组件，这是因为： 当太阳电池工作温度升到60℃时电压损失约2.8V 通过阻塞二极管时电压下降0.6V 通过稳压器时通常电压下降1.0V 光照强度不足的情况下电压也会下降 要使蓄电池完全充足电，需要14.0-14.5V的电压
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6.4 蓄电池
6.4.1 电池种类
铅酸、镊镉、镍氢、充电式碱性、锂离子、锂高分子和氧化还原蓄电 池，在独立光伏系统中用的最多的为铅酸蓄电池。
第六章 独立光伏系统的结构
6.4.2 应用 蓄电池可以用作： 维持系统运行 周期性短期存储，以便更有效地分配电力 为保证系统能够度过低日照月份而进行长期存储
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6.4.3 要求 寿命长 较长的负载周期和较低的漏电量（长期低电量使用） 比较高的充电效率 低价格 低维护
第六章 独立光伏系统的结构
6.4.4 效率 由于光伏组件和蓄电池的高额花费，蓄电池的效率因此显得至关重要。
它可以分解为以下几点：
电量效率：通常在恒定放电率下测量，是指和充入电量相比较，所能 够从蓄电池取回的电量比例。漏电会影响电量效率
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照明（如广告牌、庭院灯、安全照明、紧急报警灯） 远程监控（如气象、污染、高速公路检测、水质、水位高度和流速） 远程测量供电 气体流速测量 直接驱动用电设备（如鼓风机、玩具等） 电网（如控制野生动物的进出） 远程电动门 边远村庄的供电（通常使用一个混合动力系统） 并网发电时民用和商用电力的供应 太阳能发电站
大多数电荷直接进入负载，而非蓄电池
Байду номын сангаас
第六章 独立光伏系统的结构
6.4.5 额定功率和容量
蓄电池的额定功率（电流）被定义为充放电的最大速率，单位为安培 （A）。
在蓄电池电压不低于某指定值的情况下，蓄电池所释放的最大能量叫 作蓄电池容量。它在恒定放电率下的单位是千瓦时（kWh）或安时 （Ah）。
电压效率：在恒定放电率状态下测量。电压效率指的是将一个电荷充 入蓄电池所需的能量，与将该电荷释放所获得的能量之比
能量效率：电量效率和电压效率的乘积
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独立光伏系统典型的平均工作效率为80%-85%，冬天升高至90%95%，因为：
当蓄电池处于更低充电状态（85%-90%）时具有更高的电量效率
蓄电池寿命受蓄电池的平均充电状态所影响，因此必须协调好电池的 循环深度和容量之间的关系。
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6.5 铅酸蓄电池
6.5.1 类型 深（浅）循环、胶化蓄电池、受控或液体电解液蓄电池、密封和开放式 蓄电池。
阀控铅酸蓄电池
或称密封蓄电池，允许电解液生成的氢气溢出。
使用催化剂可以尽可能多地将生成的氢、氧化合物转化为水，这样气 体只有在蓄电池过压的时候才被释放。
蓄电池的容量还受温度影响，在20℃以下时温度每降低1℃容量大约 会下降1%。另一方面，高温会加速蓄电池的老化、漏电以及电解液 消耗。
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6.4.6 放电深度
放电深度是指从蓄电池取出电量占额定容量的百分比。浅循环蓄电池 的放电深度不应超过25%，深循环蓄电池则可释放80%的电量。
6.5.2 极板材料 不同种类的铅酸蓄电池拥有不同类型的极板。 纯铅极板。具有低漏电率和较长的使用寿命，但纯铅极板柔软而又容
易损坏，操作时需要非常小心。
铅钙极板。强度会有显著提高，它的价格也较纯铅蓄电池更低。但使 用这种极板的蓄电池不适合反复深度放电，而且寿命更短一些。由于 其较低的氢气放气率，铅钙极板也被广泛地应用于阀控铅酸蓄电池中。
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6.5.3 充电 光伏系统的蓄电池通常被用于恒定电压模式（即浅循环模式）或循环
模式。
在冬天，很多光伏系统中的蓄电池会长期处于低充电状态，这会带来 不少问题，比如说，长期的充电量低会使极板上生成硫酸铅晶体，导 致蓄电池的效率和容量降低。这种现象被称作硫酸化。
将最低电量限制在50%左右能够有效地减少硫酸铅沉淀，并维持硫酸 浓度。
铅锑极板。可增加强度和降低电阻率。铅锑蓄电池通常用于汽车工业。 实际上，它们比纯铅和铅钙蓄电池更便宜，但寿命较短，而且漏电问 题更严重。另外，在深循环时电池会迅速老化，所以需要几乎一直保 持满电状态。不适合应用于独立光伏系统。铅锑蓄电池电解液消耗较 快，所以需要经常加满，因此它们通常仅适合于开放式蓄电池。