太陽能電池發電系統

太陽能電池發電系統也稱太陽能發電系統，是將太陽能轉換為電能，通過太陽能充放電控制器給負載供電，同時給蓄電池組充電。

基本介紹

• 中文名：太陽能電池發電系統
• 系統組成：太陽能電池組
• 分類：離網發電系統與併網發電系統
• 別稱：太陽能發電系統

系統簡介

太陽能電池發電系統也稱太陽能發電系統，是將太陽能轉換為電能，通過太陽能充放電控制器給負載供電，同時給蓄電池組充電；在無光照時，通過太陽能充放電控制器由蓄電池組給直流負載供電，同時蓄電池還要直接給獨立逆變器供電，通過獨立逆變器逆變成交流電，給交流負載供電。

太陽能發電系統

系統原理

太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電場的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路後就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。

一、太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。

（1） 光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一個過程是光—熱轉換過程；後一個過程是熱—電轉換過程。

（2） 光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由於光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極體，當太陽光照到光電二極體上時，光電二極體就會把太陽的光能變成電能，產生電流。當許多個電池串聯或並聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。

設計因素

1.太陽能發電系統在哪裡使用？該地日光輻射情況如何？

2. 系統的負載功率多大？

3.系統的輸出電壓是多少，直流還是交流？

4.系統每天需要工作多少小時？

5. 如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天？

6. 負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？

7. 系統需求的數量？

系統組成

太陽能發電系統由太陽能電池組、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：

太陽能電池板

太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。

太陽能電池板

原材料特點：

電池片：採用高效率（16.5%以上）的單晶矽太陽能片封裝，保證太陽能電池板發電功率充足。

玻璃： 採用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)， 厚度3.2mm,在太陽電池光譜回響的波長範圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對於大於1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。

EVA：採用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連線劑。具有較高的透光率和抗老化能力。

TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑膠膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，並因其具有較高的紅外發射率，還可降低組件的工作溫度，也有利於提高組件的效率。當然，此氟塑膠膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。

框線：所採用的鋁合金框線具有高強度，抗機械衝擊能力強。也是家用太陽能發電中價值最高的部分。

太陽能控制器

太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。

太陽能控制器

主要特點：

1、使用了單片機和專用軟體，實現了智慧型控制；

2、利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點，消除了單純的電壓控制過放的不準確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放電率具有不同的終了電壓。

3、具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制；以上保護均不損壞任何部件，不燒保險；

4、採用了串聯式PWM充電主電路，使充電迴路的電壓損失較使用二極體的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加了用電時間；過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統由更長的使用壽命；同時具有高精度溫度補償；

5、直觀的LED發光管指示當前蓄電池狀態，讓用戶了解使用狀況；

6、所有控制全部採用工業級晶片（僅對帶I工業級控制器），能在寒冷、高溫、潮濕環境運行自如。同時使用了晶振定時控制，定時控制精確。

7、取消了電位器調整控制設定點，而利用了E方存儲器記錄各工作控制點，使設定數位化，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現誤差降低準確性、可靠性的因素；

8、使用了數字LED顯示及設定，一鍵式操作即可完成所有設定，使用極其方便直觀的作用是控制整個系統的工作狀態，並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。

蓄電池

一般採用鉛酸電池，小微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

逆變器

在很多場合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由於太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。

系統分類

太陽能電池發電分為離網發電系統與併網發電系統：
1、離網發電系統。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。

2、併網發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過併網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電這後直接接入公共電網。併網發電系統有集中式大型併網電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發電能直接輸送到電網，由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大，發展難度相對較大。而分散式小型併網發電系統，特別是光伏建築一體化發電系統，由於投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優點，是併網發電的主流。

系統優劣

優點

1、太陽能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽輻射能，能夠滿足全球能源需求的1萬倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽能光伏系統，所發電力就可以滿足全球的需要。太陽能發電安全可靠，不會遭受能源危機或燃料市場不穩定的衝擊；

2、太陽能隨處可處，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；

3、太陽能不用燃料，運行成本很低；

4、太陽能發電沒有運動部件，不易用損壞，維護簡單，特別適合於無人值守情況下使用；

5、太陽能發電不會產生任何廢棄物，沒有污染、噪聲等公害，對環境無不良影響，是理想的清潔能源；

6、太陽能發電系統建設周期短，方便靈活，而且可以根據負荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣容量，避免浪費。

缺點

1、地面套用時有間歇性和隨機性，發電量與氣候條件有關，在晚上或陰雨天就不能或很少發電；

2、能量密度較低，標準條件下，地面上接收到的太陽輻射強度為1000W/M^2。大規格使用時，需要占用較大面積；

3、價格仍比較貴，為常規發電的3~15倍，初始投資高。

系統套用

一、用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂併網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

二、交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。

四、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。

六、光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。

七、太陽能建築將太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。

八、其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生髮電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、太空飛行器、空間太陽能電站等。