太阳能光伏发电原理及关键设备(中环工程-新能源研发部_1023)

太阳能光伏发电原理及关键设备（中环工程公司新能源事业部史君海）

2009年10月24日

光伏电池、逆变器与跟踪器——引言

9首先探讨光伏电池原理，重点掌握光伏电池伏安特性。

9在此基础上，学习光伏并网逆变器原理，重点把握波形控制、MPPT原理和反孤岛控制。

9在掌握光电池原理基础上，讨论跟踪器工作原理，重点把握各类跟踪器提高光伏发电量的作用。

目

录

一、太阳能光伏发电原理

二、光伏并网逆变器

三、太阳能跟踪器

一、太阳能光伏发电原理

1.典型并网光伏发电系统原理

2.光伏电池原理

3.光伏电池电气特性

太阳能光伏发电原

理

特点：

1、并网点在配电侧；

2、采用“可逆流”并网方式（电流是双向的，可以从电网取电，也可以向电网送电）；

3、分“上网电价”并网方式（双价制）和“净电表计量”方式（平价制）。

①太阳电池②开关/保护/防雷③电缆④并网逆变器⑤电度表（光伏电量）

与建筑结合的并网光伏发电系统（BIPV）

太阳能

光伏

发电原理

1、光伏电池

2、跟踪器

3、汇流箱

4、直流屏

5、逆变器

6、升压站

7、其它设备并网光伏发电站

太

阳

能

光

伏

发

电

原

理

工作过程: 太阳电池(solar cell)是以半导体制成的，将太阳光照射在其

上，太阳电池吸收太阳光后，能透过p型半导体及n型半导体使其产生电子(负)

及空穴(正)，同时分离电子与空穴而形成电压降，再经由导线传输至负载

太阳能

光伏

发电原理1.光能到电能转换只有在P-N结界面活性层

发生。并且一个光子只能激发出一个电子-空穴对。

2.具有足够能量的光子进入P-N结区附近才

能激发电子-空穴对。（硅电池，光波长小于1.1um可见光）

3.温度升高，P-N结界面活性层变薄，造成

电池电压降低、光能到电能转换能力降低

2.光伏电池原理(电池\组件\阵列)

太

阳

能

光

伏

发

电

原

理

3.光伏电池组件电气特性–预备知识

光伏并

网逆

变器直流电是指方向不随时间发生改变的电流，但电流大小可能不固定，而产

生波形。

太阳能

光

伏发电

原理

太阳电池的I-V特性及功率曲线太

阳

能

光

伏

发

电

原

理

太

阳

能

光

伏

发

电

原

理标准测试条件STC(AM=1.5, P0=1000W/m2,T=25°C)转换效率k=Pm/Pa=(Im*Um)/(P0*Aa),

填充因子FF= Pm/Pc=(Im*Um)/(Isc*Voc),

二、光伏并网逆变器

1.从“名字”谈起

2.‘逆变器’重要么？

3.相关交流电知识

4.并网逆变器系统

5.逆变原理（波形控制）

6.ＭＰＰＴ原理

7.反孤岛效应

8.逆变器技术指标

１.从“名字”

谈起

光伏并网逆变器

逆变器

是把直流电能逆变为交流电能的电力电子设备。并网

逆变器输出侧接入电网，要求逆变器输出电流波形符合电网要求光伏光伏电能输入逆变器，要求逆变器跟踪

光伏电池最大功率点（ＭＰＰＴ）

光

伏并

网逆

变器

光伏并

网逆

变器

光

伏

并

网

逆

变

器

结论：具有逆变、并网、光伏MPPT、监测控制、网络通信等功能,工作特性决定

电站性能，非常重要，是光伏并网发电

3.相关的交流电知识

光伏并

网逆

变

器

正弦波(sine wave)交流电也称“交变电流”

，简称“交流”。一般指

大小和方向随时间作周

期性变化的电压或电流

。

光伏并

网逆

变器

()2sin(2)

u t U ft

πθ

=

+

U Uθ

=∠

JG

50

f Hz

=

对任意交流电压频率固定，例如：

G

同样，对任意交流电流，频率固定：

光

伏

并

网

逆

变

器

=

U RI

光伏

并网逆变器

2

L X L fL ωπ==

光伏并网逆变器

11

2C X C fC

ωπ==

光

伏并网逆变

器

()

R L C

L C

L C

U U U U

RI jX I jX I RI j X X I ZI

=++

=+−

=+−

=

arctan L C

X X

R

ϕ

−

=