【资料·光伏】太阳能发电系统设计若干技术问答

问：根据输出功率，如何设计一套太阳能发电系统？
答：太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。下面以100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法：
1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)：
若逆变器的转换效率为90％，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90％=111W；若按每天使用5小时，则耗电量为111W*5小时=555Wh。
2.计算太阳能电池板：
按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70％是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。
3.充电控制器的选择：
130W的太阳能电池板它的最大输出电流是7.7A。因此应该选取充电电流至少为8A的充电控制器。
4.蓄电池的选择：
若采用12V的蓄电池，其放电深度为50%，则应使用555Wh/12V/50%=90Ah的蓄电池；若选择24V的蓄电池，则蓄电池的容量应为555Wh/24V/50%=45Ah。
以上只是一个简单的计算方法。


问：国内太阳能资源的分布？
答：我国的太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：
一类地区:全年日照时数达到3200～3300小时的地区，主要包括青藏高原、甘肃省北部、宁夏北部和新疆南部等地。
二类地区:全年日照时数达到3000～3200小时的地区，主要包括河北省西北部、山西省北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃省中部、青海省东部、西藏东南部和新疆南部等地。
三类地区:全年日照时数达到2200～3000小时的地区，主要包括山东省、河南省、河北省东南部、山西省南部、新疆北部、吉林省、辽宁省、云南省、陕西省北部、甘肃省东南部、广东省南部、福建省南部、江苏省北部和安徽省北部等地。
四类地区:全年日照时数达到1400～2200小时的地区，主要是长江中下游，福建省、浙江省和广东省的一部分地区，此类地区的特点是：春夏多雨或阴天，秋冬季太阳能资源较丰富。
五类地区:全年日照时数达到1000～1400小时的地区，主要包括四川省、贵州省两省。此区是我国太阳能资源较少的地区。
一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。


问：太阳能电池的种类及特点？
答：最早投入使用的太阳电池是单晶硅太阳电池，其后人们又开发了了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。至今大规模使用的太阳电池，主要还是以上品种。随着材料工业的发展、目前除硅系列太阳电池外，还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳电池。下面介绍几种较常见的太阳电池。
1.单晶硅太阳电池
单晶硅太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999％。制做时将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。硅片经过形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片后，在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷、锑等，这样就在硅片上形成P>N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆一层防反射涂层，以减少光子被光滑的硅片表面反射掉。至此，单晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片可按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后进行封装。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年。太阳电池组件可组成各种大小不同的太阳电池方阵，亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为15％左右，实验室成果也有20％以上的。
2.多晶硅太阳电池
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约12％左右，稍低于单晶硅太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。
3.非晶硅太阳电池
非晶硅太阳电池是1976年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10％左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。目前它主要应用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。在效率衰下问题克服后，非晶硅太阳电池会因其成本低，重量轻，应用方便等特点，得到很大的发展。
4.多元化合物太阳电池
多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：
（1）硫化镉太阳电池
（2）砷化镓太阳电池
（3）铜铟硒太阳电池。


问：太阳能发电系统安装中应注意什么？
答：光伏发电系统在设计制造完成后,要运到现场进行安装。在运输中所有部件都要妥善包装。如组件等易碎物品要用木箱装运，以免损坏，蓄电池不能倾倒，防止电解液溢出(密封蓄电池除外)。
安装注意事项
1.安装时最好用指南针确定方位，并应注意在方阵前全天不能有高大建筑物或树木等遮阳光;
2.仔细检查地脚螺钉及方阵支架等是否结实可靠，所有螺钉接线柱等均应拧紧，不能有松动;
3.方阵安装在房顶上的要采取防火措施。在高处安装的方阵应设避雷针。必要时还需设置驱鸟装置;
4.阳光下安装时注意不要同时接触组件（尤其是方阵）的正、负极，以免电击。必要时可用不透明材料覆盖后再接线或安装;
5.安装组件时要轻拿轻放，严禁碰撞、敲击，以免损坏;
6.注意各组件--蓄电池、控制器、逆变器等极性不要接反;
7.蓄电池室应保持通风、干燥、清洁。在冬季蓄电池应采取保暖措施;


问：太阳能发电系统的维护？
答：太阳电池发电系统没有活动部件，不容易损坏，其维护也非常简便。不过也需作定期维护，否则可能影响正常使用，甚至缩短使用寿命。一般来说，太阳电池板方阵倾角应超过30度，所以灰尘可由雨水冲刷而自行清洁，在风沙较大地区，应当经常清除灰尘，保持方阵表面的干净，以免影响发电量。清洁时可揩去尘土，有条件时可用清水清洗，再用干净抹布擦干。切勿用腐蚀性溶剂或硬物冲洗擦试。定期检查所有安装部件的紧固程度。遇到冰雹、狂风、暴雨等异常天气，应及时采用保护措施。经常检查蓄电池的充电放电情况，随时观察电极或接线是否有腐蚀或接触不良之处。在一些简单的系统中应根据储能情况，控制用电量，防止蓄电池因过放而损坏。发现有异常情况应当立刻检查、维修。

[ 本帖最后由 jiuwolia 于 2010-7-19 13:23 编辑 ]

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