一风光互补发电系统工作原理课件.pptx

1、n一、离网风光互补发电系统图一、离网风光互补发电系统图主要部件：主要部件：光伏组件光伏组件+ +风力发电机风力发电机+ +控制器控制器+ +蓄电池蓄电池+ +逆变器逆变器太阳能电池组件及方阵太阳能电池组件及方阵蓄电池蓄电池光伏控制器光伏控制器交流逆变器交流逆变器直流汇流箱直流汇流箱交流配电柜交流配电柜n半导体的光电效应半导体的光电效应n所有的物质均有原子组成，原子由原子核和围绕原子核所有的物质均有原子组成，原子由原子核和围绕原子核旋转的电子组成。半导体材料在正常状态下，原子核和电旋转的电子组成。半导体材料在正常状态下，原子核和电子紧密结合子紧密结合( (处于非导体状态处于非导体状态) )，但在

2、某种外界因素的刺激，但在某种外界因素的刺激下，原子核和电子的结合力降低，电子摆脱原子核的束搏，下，原子核和电子的结合力降低，电子摆脱原子核的束搏，成为自由电子。成为自由电子。nPN PN 结合型太阳能电池结合型太阳能电池n太阳能电池是由太阳能电池是由P P型半导体和型半导体和N N型半导体结合而成，型半导体结合而成，N N型半导体中含有较多的空穴型半导体中含有较多的空穴, ,而而P P型半导体中含有型半导体中含有较多的电子，经向对方扩散，在较多的电子，经向对方扩散，在PNPN结形成结形成NPNP的的内电场。内电场。n太阳光照射到光伏电池表面，其吸收具有一定能太阳光照射到光伏电池表面，其吸收具有

3、一定能量的光子，在内部产生处于非平衡状态的电子一量的光子，在内部产生处于非平衡状态的电子一空穴；在空穴；在P-NP-N结内建电场的作用下，电子（结内建电场的作用下，电子（带负带负电电）、空穴（）、空穴（带正电带正电）分别被驱向）分别被驱向N N，P P区，从而区，从而在在P-NP-N结附近形成与内建电场方向相反的光生电场；结附近形成与内建电场方向相反的光生电场；光生电场抵消光生电场抵消P-NP-N结内建电场后的多余部分使结内建电场后的多余部分使P P，N N区分别带正、负电，于是产生由区分别带正、负电，于是产生由N N区指向区指向P P区的光区的光生电动势；当外接负载后，则有电流从生电动势；当

4、外接负载后，则有电流从P P区流出，区流出，经负载从经负载从N N区流入光伏电池。区流入光伏电池。二、太阳能光伏带电池的类型二、太阳能光伏带电池的类型单体组件方阵太阳能电池方阵太阳能电池方阵一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺（一）普通型（一）普通型1 1、环氧树脂胶封组件、环氧树脂胶封组件2 2、透明、透明PETPET层压板组件层压板组件3 3、钢化玻璃层压板组件、钢化玻璃层压板组件一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺（二）建材型（二）建材型1 1、单面玻璃透光型电池组件、单面玻璃透光型电池组件2 2、夹

5、胶玻璃电池组件、夹胶玻璃电池组件3 3、中空玻璃电池组件、中空玻璃电池组件n三、太阳能电池的特性三、太阳能电池的特性n1 1、等值电路、等值电路负载电流负载电流光生电流光生电流与光照幅与光照幅度有关度有关暗电流暗电流与温度与温度有关有关串联内阻串联内阻并联内阻并联内阻开路电压开路电压暗电流暗电流短路电流短路电流开路电流开路电流负载电流负载电流n2 2、伏安特性、伏安特性n3 3、输出特性（、输出特性（注意最大功率输出点注意最大功率输出点M M）n4 4、温度特性和光照特性、温度特性和光照特性n4 4、负载特性、负载特性n5 5、硅太阳能电池的主要参数、硅太阳能电池的主要参数n（1 1）短路电流

6、）短路电流n（2 2）开路电压）开路电压n（3 3）峰值电流）峰值电流n（4 4）峰值电压）峰值电压n（5 5）峰值功率）峰值功率n（6 6）填充因子）填充因子n（7 7）转换效率）转换效率n三、晶体硅太阳能电池组件的板型设计三、晶体硅太阳能电池组件的板型设计n四、太阳能电池组件的性能参数及测试四、太阳能电池组件的性能参数及测试n1 1、电池组件的性能参数、电池组件的性能参数n（1 1）短路电流）短路电流n（2 2）开路电压）开路电压n（3 3）峰值电流）峰值电流n（4 4）峰值电压）峰值电压n（5 5）峰值功率）峰值功率n（6 6）填充因子）填充因子n（8 8）转换效率）转换效率n2 2、电

7、池组件的技术要求、电池组件的技术要求n3 3、电池组件的检验测试、电池组件的检验测试n（1 1）电性能测试（重点说明）电性能测试（重点说明）n（2 2）电绝缘性能测试）电绝缘性能测试n（3 3）热循环试验）热循环试验n（4 4）湿热）湿热湿冷试验湿冷试验n（5 5）机械荷载试验）机械荷载试验n（6 6）冰雹试验）冰雹试验n（7 7）老化试验）老化试验n五、太阳能电池方阵五、太阳能电池方阵n（一）太阳能电池阵列的组成和类型（一）太阳能电池阵列的组成和类型（太阳跟踪式）（太阳跟踪式）双轴跟踪式双轴跟踪式n1 1、热斑效应、热斑效应n2 2、太阳能电池组件的串并联组合、太阳能电池组件的串并联组合n3

8、 3、防反冲（防逆流）二极管和旁路二极管、防反冲（防逆流）二极管和旁路二极管n4 4、太阳能电池方阵电路举例、太阳能电池方阵电路举例n5 5、太阳能电池方阵组合的计算、太阳能电池方阵组合的计算n方阵功率的输出方阵功率的输出与组件串、并联的数量有关。与组件串、并联的数量有关。n方阵电压的输出方阵电压的输出与组件串联的数量有关。与组件串联的数量有关。n1 1、控制器的功能、控制器的功能n1 1、控制器的功能、控制器的功能n1 1、过充保护：、过充保护：充电电压高于保护电压时，自动关断对蓄充电电压高于保护电压时，自动关断对蓄电池充电；此后当电压掉至维护电压时，蓄电池进入浮充电池充电；此后当电压掉至维

9、护电压时，蓄电池进入浮充状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态。均充状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态。均充保护恢复点电压和浮充保护恢复点电压均有温度补偿。保护恢复点电压和浮充保护恢复点电压均有温度补偿。n2 2、过放保护：、过放保护：当蓄电池电压低于保护电压时，控制器自当蓄电池电压低于保护电压时，控制器自动关闭输出以保护蓄电池不受损坏。动关闭输出以保护蓄电池不受损坏。n3 3、过压保护：、过压保护：当电压过高时，自动关闭输出，保护电器当电压过高时，自动关闭输出，保护电器不受损坏。不受损坏。n4 4、蓄电池反接保护：、蓄电池反接保护：蓄电池蓄电池“”“”“”极性接反，熔极性接反

10、，熔断丝熔断，更换后可继续使用。断丝熔断，更换后可继续使用。n5 5、太阳能电池反接保护：、太阳能电池反接保护：太阳能电池太阳能电池“”“”“”极性极性接反，纠正后可继续使用。接反，纠正后可继续使用。n6 6、负载过流及短路保护：、负载过流及短路保护：负载电流超过额定电流或负载负载电流超过额定电流或负载短路后，熔断丝熔断，更换后可继续使用。短路后，熔断丝熔断，更换后可继续使用。n7 7、蓄电池开路保护：、蓄电池开路保护：万一蓄电池开路，若在太阳能电池万一蓄电池开路，若在太阳能电池正常充电时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，正常充电时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，若在夜间或太阳能

11、电池不充电时，控制器由于自身得不到若在夜间或太阳能电池不充电时，控制器由于自身得不到电力，不会有任何动作。电力，不会有任何动作。n2 2、控制器的分类及工作原理、控制器的分类及工作原理n（1 1）基本原理）基本原理n（2 2）类型）类型n并联型控制器并联型控制器n串联型控制器串联型控制器n脉宽调制型控制器脉宽调制型控制器n多路控制器多路控制器n智能型控制器智能型控制器n最大功率点跟踪控制器最大功率点跟踪控制器n太阳能草坪灯控制器太阳能草坪灯控制器nA A、并联型控制器、并联型控制器nB B、串联型控制器、串联型控制器nC C、脉宽调制型控制器（重点介绍）、脉宽调制型控制器（重点介绍）nD D、

12、多路控制器、多路控制器nE E、智能型控制器、智能型控制器nF F、最大功率跟踪控制器、最大功率跟踪控制器nG G、太阳能草坪灯控制器、太阳能草坪灯控制器n（3 3）蓄电池充放电控制）蓄电池充放电控制nA A、充电控制原理、充电控制原理n充电曲线：充电曲线：n由充电曲线可以看出，蓄电池充电过程有个阶段：由充电曲线可以看出，蓄电池充电过程有个阶段：n初期（），电压快速上升；初期（），电压快速上升；n中期（），电压缓慢上升，延续较长时间；中期（），电压缓慢上升，延续较长时间；n点为充电末期，电化学反应接近结束，电压开始迅速上点为充电末期，电化学反应接近结束，电压开始迅速上升，接近点时，负极析出氢气

13、，正极析出氧气，水被分升，接近点时，负极析出氢气，正极析出氧气，水被分解。解。n充电控制基本原理：充电控制基本原理：n上述所有迹象表明，点电压标志着蓄电池已充满电，应上述所有迹象表明，点电压标志着蓄电池已充满电，应停止充电，否则将给铅酸蓄电池带来损坏。依据这一原理，停止充电，否则将给铅酸蓄电池带来损坏。依据这一原理，在控制器中设置电压测量和电压比较电路，通过对点电在控制器中设置电压测量和电压比较电路，通过对点电压值的监测，即可判断蓄电池是否应结束充电。压值的监测，即可判断蓄电池是否应结束充电。n电压阈值电压阈值: :n对于阀控式密封铅酸蓄电池，标准状态（对于阀控式密封铅酸蓄电池，标准状态（2

14、2，0.10.1充电率）下的充电终了电压约为充电率）下的充电终了电压约为2.35V2.35V。在控。在控制器里比较器设置的点电压称为制器里比较器设置的点电压称为“门限电压门限电压”或或“电压阈值电压阈值”。n由于太阳能光伏发电系统的充电率一般都小于由于太阳能光伏发电系统的充电率一般都小于0.10.1，因此阀控式密封铅酸蓄电池蓄电池的充满点一，因此阀控式密封铅酸蓄电池蓄电池的充满点一般设定在般设定在2.3-2.35V 2.3-2.35V 。n充电温度补偿：充电温度补偿：n蓄电池充电过程的各种反应都与温度有关。蓄电池充电过程的各种反应都与温度有关。n温度升高温度升高，氧化还原反应和水的分解都变得容

15、易，其电化，氧化还原反应和水的分解都变得容易，其电化学电位下降，此时应当降低蓄电池的充满门限电压，以防学电位下降，此时应当降低蓄电池的充满门限电压，以防止水的分解；止水的分解；n温度降低温度降低，氧化还原反应和水的分解都变得困难，其电化，氧化还原反应和水的分解都变得困难，其电化学反应电位升高，此时应当提高蓄电池的充满门限电压，学反应电位升高，此时应当提高蓄电池的充满门限电压，以保证将蓄电池被充满同时又不会发生水的大量分解。以保证将蓄电池被充满同时又不会发生水的大量分解。n因此要求控制器具有对蓄电池充满门限电压进行自动温度因此要求控制器具有对蓄电池充满门限电压进行自动温度补偿的功能。温度系数一般

16、为单只电池补偿的功能。温度系数一般为单只电池- - - （2525时），即当电解液温度（或环境温度）偏离标准条时），即当电解液温度（或环境温度）偏离标准条件时，每升高件时，每升高，每只电池的门限电压充满向下调整，每只电池的门限电压充满向下调整；每下降；每下降，向上调整。，向上调整。n对于蓄电池的过放电保护门限电压一般不作温度补偿。对于蓄电池的过放电保护门限电压一般不作温度补偿。n（3 3）蓄电池充放电控制）蓄电池充放电控制nB B、放电控制原理、放电控制原理n放电曲线：放电曲线：n由放电曲线可以看出，蓄电池放电过程有个阶段：由放电曲线可以看出，蓄电池放电过程有个阶段：n开始（）阶段，电压下降较

17、快；开始（）阶段，电压下降较快；n中期（），电压缓慢下降，延续较长时间；中期（），电压缓慢下降，延续较长时间；n点后，放电电压急剧下降。点后，放电电压急剧下降。n电压随放电过程不断下降的原因主要有个：电压随放电过程不断下降的原因主要有个：n（1 1）蓄电池的放电，酸浓度降低，引起电动势降低；）蓄电池的放电，酸浓度降低，引起电动势降低；n（2 2）活性物质的不断消耗，反应面积减小，使极化不断）活性物质的不断消耗，反应面积减小，使极化不断增加；增加；n（3 3）由于硫酸铅的不断生成，使电池内阻不断增加，内）由于硫酸铅的不断生成，使电池内阻不断增加，内阻压降增大：阻压降增大：n常规过放电保护原理常规

18、过放电保护原理n图中点电压标志着蓄电池已接近放电终了，应立即停止图中点电压标志着蓄电池已接近放电终了，应立即停止放电，否则将给蓄电池带来不可逆转的损坏。依据这一原放电，否则将给蓄电池带来不可逆转的损坏。依据这一原理，在控制器中设置电压测量和电压比较电路，通过监测理，在控制器中设置电压测量和电压比较电路，通过监测出点电压值，即可判断蓄电池是否应结束放电。出点电压值，即可判断蓄电池是否应结束放电。n电压阈值电压阈值: :n对于阀控式密封铅酸蓄电池，标准状态（对于阀控式密封铅酸蓄电池，标准状态（，0.10.1放电率）下的放电终了电压约为放电率）下的放电终了电压约为1.78-1.821.78-1.82

19、。在控制器中比较器设置的点电压称为在控制器中比较器设置的点电压称为“门限电压门限电压”或或“电压阈值电压阈值”。n铅酸蓄电池在使用过程中如果经常深度放电，即铅酸蓄电池在使用过程中如果经常深度放电，即蓄电池的剩余容量或称荷电放电深度（蓄电池的剩余容量或称荷电放电深度（DODDOD）低于）低于，则蓄电池的使用寿命将会大大缩短；反之，则蓄电池的使用寿命将会大大缩短；反之，如果蓄电池在使用过程中一直处于如果蓄电池在使用过程中一直处于浮充电或浅放电浮充电或浅放电状态，则蓄电池的使用寿命将会大大延长。状态，则蓄电池的使用寿命将会大大延长。n（4 4）最大功率追踪控制方式）最大功率追踪控制方式nCVTCVT

20、恒压跟踪方式：恒压跟踪方式：n只能自一定温度下实现最大功率跟踪，当温度改变时，仍只能自一定温度下实现最大功率跟踪，当温度改变时，仍有功率损失。有功率损失。nMPPTMPPT自主跟踪方式：自主跟踪方式：n任何温度和日照条件下都能跟踪最大功率。任何温度和日照条件下都能跟踪最大功率。nCVTCVT恒压跟踪方式：恒压跟踪方式：nA A、CVTCVT原理图（原理图（P4-9)P4-9)、控制结构图（、控制结构图（P4-11)P4-11)nB B、CVTCVT的主电路的主电路- -BUCKBUCK降压斩波器降压斩波器( (图图4-64-6）nA A、开通时，电感储能、开通时，电感储能nB B、断开时，电感释能、断开时，电感释能n通过改变占空比，就可以实现：通过改变占空比，就可以实现：miVV0iononoffVTVTTnMPPTMPPT自主跟踪方式：自主跟踪方式：n（1 1）CVTCVT原理图（教材图原理图（教材图4-10)4-10)n（2 2）控制结构图（教材图）控制结构图（教材图4-12)4-12)