太阳能系统设计常用公式
1、时角ω：从太阳正午起算，顺时针方向为正，逆时针方向为负
??=15)12(的小时数时距离正午ω；
2、赤纬角δ：太阳中心和地心的连线与赤道平面的夹角
??
?
??
?+?
=365284360sin 45.23n δ，其中n 为一年中的日期序号，元旦n=1； 3、太阳高度角s α：太阳光线与其在地平面上投影线之间的夹角
ωδ?δ?θαcos cos cos sin sin cos sin +==z s
4、天顶角z θ：太阳光线与地平面法线之间的夹角
s z αθ-?=90
5、方位角s γ：太阳光线在地平面上投影和地平面上正南方向线之间的夹角，
正南方向为0°，向西为正，向东为负
s s αω
δγcos sin cos sin =
；?
αδ?αγcos cos sin sin sin cos s s s -=
6、日出、日落的时角s ω
δ?ωtan tan cos -=s
sr ω为日出时角：s sr ωω-=；ss ω为日落时角：s ss ωω=
7、日照时间N ：当地由日出到日落之间的时间间隔
)tan tan arccos(15
2
15
δ?ωω-=
+=
sr
ss N 8、阴影长度d
()[]
??sin 399.0cos 648.0arcsin tan 707.0-=
H
d
9、两排方阵之间最短距离D
d H c D +?=θtan
10、地表倾斜面上的月平均太阳辐照量
天空各向同性模型：
式中 ：倾斜面上的月平均太阳总辐照量 ：水平面上的月平均太阳直射辐照量 ：水平面上的月平均太阳散射辐照量 ：水平面上的月平均太阳总辐照量 ：倾斜面与水平面之间夹角 ：地面反射率 ，取0.2 ：倾斜面与水平面上的日太阳直射辐照量之比的月平均值
对于北半球面朝赤道（ γ =0°）
式中
， 对于南半球面朝赤道（ γ =0°）
式中
天空各向异性模型：
式中 ：倾斜面上太阳月平均总辐照量与水平面上月平均总辐照量的比值 ：水平面上月平均太阳总辐照量 ：水平面上月平均太阳散射辐照量
：方阵倾角 ：地面反射率
其中 T b H d H b
R H βρ
()δ?ωtan tan cos 1-=-s ()()()[]
δβ?δ?ωtan tan cos ,tan tan cos min 11---='--s ()()()[]
δβ?δ?ωtan tan cos ,tan tan cos min 11+--='--s ()[]()()[]{}???>+-≥=ss sr sr s s ss sr
ss sr ss G G G D ωωωωωωωωωω,,,,0max ,,,0max R H d H βρβ
γ?βsin cos tan cos +=A
式中 ：倾斜面方位角 ：太阳赤纬角 ：水平面上的日落时角
：倾斜面上日落时角
11、负载日耗电量计算公式：
负载日耗电量=负载功率/系统电压x 工作时间
12、蓄电池容量计算公式：
蓄电池容量=A*QL*NL*To/cc
A ：蓄电池安全系数，一般1.1-1.4，设计取1.2； QL ：负载日耗电量； NL ：连续阴雨天数；
To ：温度修正系数，0℃以上取1
，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2； CC ：放电深度，铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85；
13、独立系统容量设计： 1）组件串联数Ns ：
Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+Uc)/Uoc
式中： UR 为太阳能电池方阵输出最小电压;；
γδs
ωδ?ωtan tan cos -=s ωω
Uoc 为太阳能电池组件的最佳工作电压； Uf 为蓄电池浮充电压；
UD 为二极管压降,一般取0.7V ； UC 为其它因数引起的压降；
2）组件并联数Np ：
Np=(Bcb+Nw×QL)/(Qp×Nw)
需补充的蓄电池容量Bcb=A×QL×NL （QL 负载日耗电量， NL 连续阴雨天数） 太阳能电池组件日发电量Qp=Ioc×H×Kop×Cz 式中：Ioc 为太阳能电池组件最佳工作电流；
H 为峰值日照；
Kop 为斜面修正系数；
Cz 为修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等损失，一般取0.8； 两个最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw ；
3）太阳能电池方阵的功率P ：
P=Po×Ns×Np
14、组件（电池片）转换效率η：
S
I
V S p p m m in m ??=?=
1000η 式中 m P ：组件（电池片）最大输出功率；
in P ：入射功率；
m V ：组件（电池片）最大工作电压； m I ：组件（电池片）最大工作电流；
S ：组件（电池片）面积；
15、风压载荷W ：
w w A q C W ??=
式中 W ：风压载重；
w C ：风力系数；
q ：设计用的风压（N/m 2）；
w A ：受风面积；
①、设计用的风压q ：
J I a q q o ???=
式中 q ：设计用的风压（N/m 2）；
o q ：基准风压（N/m 2）
； a ：高度补偿系数；
I ：用途系数；
J ：环境系数；
1）基准风压o q ：设定基准高度10m ；
16002122
o o o V V q =
??=σ
2）高度补偿系数a ：
n
o h h a 1???
? ??=
式中 a ：高度补偿系数；
h ：阵列的地面以上高度；
o h ：基准地面以上高度10米；
n ：因高度递增变化的程度，5为标准；
3）用途系数I ：通常1.0；
4）环境系数J ：通常1.0
；
②、风力系数w C ：
16、积雪载荷S ：
s
s s A Z P C S ???=
式中 S ：积雪载重；
s C ：坡度系数；
P ：雪的平均质量（相当于积雪1cm 的质量，N/m 2），一般地方19.6N
以上，多雪区域为29.4N 以上；
s Z ：地上垂直最深积雪量（cm ）
； s A ：积雪面积；
1）坡度系数s C ：
2）雪的平均单位质量P ：
积雪厚度为1cm 、面积为1m 2的质量； 3）地上垂直最深积雪量s Z ：
17、地震载荷K ：一般地方由式①计算，多雪区域由式②计算；
G
C K ?=1 ①
)
35.0(1S G C K +?= ②
式中 K ：地震载荷（N ）；
1C ：地震层抗剪系数；
G ：固定载荷（N ）；
S ：积雪载荷（N ）；
地震层抗剪系数由下式计算：
o i t C A R Z C ???=1
式中 Z ：地震地域系数；
t R ：振动特性系数； i A ：层抗剪分布系数；
o C ：标准抗剪系数（0.2）以上；
18、欧洲效率erp η：加权效率
%100%50%30%20%10%520.048.010.013.006.003.0ηηηηηηη+++++=erp
19、系统发电效率：
并网光伏系统效率=组件方阵效率（95%）x 直流配电效率（98%）x 并网逆变器
欧洲效率（95%）x 并网逆变器MPPT 效率（97%）x 交流配电效率（98%）x 升压变压器效率（95%）x 灰尘及其它损耗（98%）=78%
独立光伏系统效率=组件方阵效率（95%）x 直流配电效率（98%）x 控制器效率
（95%）x 离网逆变器效率（85%）x 蓄电池效率（80%）x 交流配电效率（98%）=59%
20、系统发电量：
系统年发电量=方阵功率x 峰值日照x 系统发电效率x365天
21、节能减排计算：
每节约 1度（千瓦时）电，就相应节约了0.35Kg 标准煤，同时减少二氧化 碳（CO 2）排放0.872Kg 、二氧化硫（SO 2）0.0263Kg 、氮氧化物（NO X ）0.0131Kg 、碳粉尘0.238Kg ；
22、光伏组件结构组成：
普通光伏组件：3.2mm 超白低铁钢化玻璃—EVA —电池片—EVA —TPT 背材； 双玻光伏组件：3.2mm 超白低铁钢化玻璃—EVA —电池片—EVA —3.2mm 超白低铁
钢化玻璃；
23、公元太阳能单晶硅电池片面积：
大圆角：0.014857m 2； 小圆角：0.015480m 2；
24、公元太阳能光伏组件尺寸：
①铝框组件尺寸：1580*808（mm ）；铝框组件型材尺寸：1607*915（mm ）；铝框组件玻璃尺寸：1574*802（mm ）；电池片横向间距3mm 、纵向间距4mm ，电池片离玻璃边缘横向间距18.5mm 、纵向间距15mm ； ②塑钢框组件尺寸：1670*890（mm ）；塑钢框组件型材尺寸：1700*1000（mm ）；塑钢框组件玻璃尺寸：1595*815（mm ）；电池片横向间距3mm 、纵向间距4mm ，电池片离玻璃边缘横向间距25mm 、纵向间距25.5mm ；
25、电池片生产流程：
清洗（酸洗）—制绒—扩散—刻蚀—PE —丝网印刷—分检—包装；
26、组件生产流程：
单焊—串焊—叠层—分选—层压—装框—切割—测试—清洗—包装；
27、电缆桥架的选择：
①、电缆桥架的载荷总
G ：
.......332211+++=q n q n q n G 总
式中 .......
321n n n 、、为相应电缆的根数；
.......
321q q q 、、为各电缆每单位长的重量（kg/m ）；
②、电力电缆桥架的宽度b
的计算：
.......)()()(333222111++++++=k d n k d n k d n b
式中 .......
321n n n 、、为相应直径电缆的根数；
.......
321d d d 、、为各电缆直径；
.......
321k k k 、、为电缆间距（k 值最小不应小于4d
）；
③、控制电缆桥架的宽度b
的计算：
电缆的总截面积：.......222.2
332
222
11+??????+???
???+??????=D n D n D n S o πππ
需要的托架横截面积：%40.o S S =
h S b o
?=
%40
式中
.......
321n n n 、、为相应直径电缆的根数； .......
321D D D 、、为各电缆直径； h
为电缆桥架净高；
28、线缆参数表：
①、YJV/YJV22线缆参数表：
②、
BVR 线缆参数表：
29、桥架参数表：
①、槽式桥架：
附录1 钢材和连接的强度设计值
附表1.1 钢材的强度设计值（N/mm2）
注：附表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚的。
(BIPV)光伏发电示范项目系统设计建议书 示范项目名称：XXXXXXXXX示范项目 二〇一〇年十月
目录 第1章项目概况 (1) 1.1 项目地理情况 (1) 1.1.1 地理位置 (1) 1.1.2 供电要求 (1) 1.2 项目建筑类型（BIPV） (2) 第2章一般光伏发电系统的价格构成 .................................................... 错误！未定义书签。第3章光伏并网发电系统设计原则与原理 (2) 3.1 总体设计原则 (3) 3.1.1 视觉美观性 (3) 3.1.2 太阳辐射量 (3) 3.1.3 电缆长度 (4) 3.2 方案设计原理 (4) 第4章光伏系统监控设计 (6) 第5章效益分析 (7) 5.1 发电量计算与节能减排量分析 (8) 5.2 资金投入与效益分析 (10) 第6章某太阳能电源技术有限公司 ........................................................ 错误！未定义书签。 6.1 雄厚的集团背景................................................................................................................................ 错误！未定义书签。 6.2 超强的项目管理能力....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.3 卓越的设计团队................................................................................................................................ 错误！未定义书签。 6.4 “一揽子交钥匙服务”................................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.5 增值服务 ............................................................................................................................................. 错误！未定义书签。第7章在节能方面为万达服务过的项目 .. (20) 第8章附录《政策分析》 (21)
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：北京市发电系统设计 课程：太阳能光伏发电系统设计 专业：电气工程及其自动化 班级：电气0703 姓名：严小波 指导教师：夏扬 完成日期： 2011年3月11日
目录 1光伏软件Meteonorm和PVsyst的介绍---------------------------------------------3 1.1 Meteonorm--------------------------------------------------------------------------3 1.2 PVsyst-------------------------------------------------------------------------------4 2中国北京市光照辐射气象资料-------------------------------------------------------11 3独立光伏系统设计----------------------------------------------------------------------13 3.1负载计算（功率1kw，2kw，3kw，4kw，5kw）-----------------------------13 3.2蓄电池容量设计（电压：24V，48V）----------------------------------------13 3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计--------------------------------------------13 3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。-----------------------------------------16 3.5逆变器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.6控制器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.7系统发电量预估--------------------------------------------------------------------18
前言 太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，由于它集开发利用绿色可再生能源、改善生态环境、改善人民生活条件于一体，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术，因而越来越受到人们的青睐。随着世界光伏市场需求持续高速增长、我国《可再生能源法》的颁布实施以及我国光伏企业在国际光伏市场上举足轻重的良好表现，我国光伏技术应用呈现了前所未有的快速增长的态势并表现出强大的生命力。它的广泛应用是保护生态环境、走经济社会可持续发展的必由之路。 太阳能发电的利用通常有两种方式，一种是将太阳能发电系统所发出的电力输送到电网中供给其他负载使用，而在需要用电的时候则从电网中获取电能，称谓并网发电方式。另一种是依靠蓄电池来进行能量存储的所谓独立发电方式，它主要用于因架设线路困难市电无法到达的场合，应用十分广泛。
1.项目概况 1.1项目背景及意义 本项目拟先设计一个独立系统，安装在客户工厂的屋顶上，用于演示光伏阵列采取跟踪模式和固定模式时发电的情况，待客户参考后再设计一套发电量更大的系统，向工厂提供生产生活用电。本系统建成后将为客户产品做出很好的宣传，系统会直观的显示采用跟踪系统后发电总量的提升情况。 1.2光伏发电系统的要求 因本系统仅是一个参考项目，所以这里就只设计一个2.88kWp的小型系统，平均每天发电5.5kWh,可供一个1kW的负载工作5.5小时。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 江阴市位于北纬31°40’34”至31°57’36”，东经119°至120°34’30”。气候为亚热带北纬湿润季风区，冬季干冷多晴，夏季湿热雷雨。年降水量1041.6毫米，年平均气温15.2℃。具有气候温和、雨量充沛、四季分明等特点。其中4月-10月平均温度在10℃以上，最冷为1月份，平均温度2.5℃；最热月7月份，平均温度27.6℃。
1．项目设计原则 太阳能集热器设计项目应遵循以下几方面的设计原则，科学设计太阳热水系统，使其达到合理、可靠、先进。 （1）遵守国家相关法律、法规及太阳能、给排水、采暖和土建等专业的相关标准、规范。 （2）综合考虑产品、系统的技术先进性、运行可靠性、经济性、使用便利性和使用寿命等各方面因素，选择实用、经济的方案。 （3）系统设计应安全可靠，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，并根据不同地区采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震等技术措施。（4）安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障措施；应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施；集热器不应跨越建筑变形缝设置。 （5）太阳能热水系统的给水应对超过有关标准的原水做水质软化处理。 （6）安装在建筑上的太阳能热水系统不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染。 （7）太阳能热水系统的管线应有组织布置，做到安全、隐蔽、易于检修；为减少热损及循环阻力，循环管路尤其热水循环管路应尽量短而少弯；为了达到流量平衡和减少管路热损，绕行的管路应是冷水管或低温水管；管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。 （8）太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件；轻质填充墙不应作为太阳能热水系统的支承结构。储水箱和集热器的安装位置应使其在满载情况下分别满足建筑物上其所处部位的承载要求，必要时应请建筑结构专业人员复核建筑载荷。 2．项目设计要求 鉴于该项目为连云港地区太阳能工程项目，并采用电辅助能源热水系统用于日常生活使用的特点，我认为，该项目设计要求有以下几点： （1）根据图纸的要求，在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能热水系统，太阳能集热系统布置方式、色彩等应尽可能做到与建筑相协调。 （2）系统采用楼面太阳能集中集热方式，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以电辅助加热为辅。要求24小时热水供应，打开龙头既有热水。 （3）系统应备有超压保护、低温保护、过热保护等功能。 （4）系统应保证全天供应热水，并考虑在高峰用水情况下，确保热水供应问题，循环供水方式打开淋浴头进出热水。
太阳能光伏电源毕业论文设计目录 摘要 (1) ABSTRACT. 2 1 绪论 (3) 2太阳能光伏电源系统的原理及组成 (4) 2.1太阳能电池方阵 (4) 2.1.1太阳能电池的工作原理 (5) 2.1.2 太阳能电池的种类及区别 (5) 2.1.3太阳能电池组件 (5) 2.2 充放电控制器 (6) 2.2.1充放电控制器的功能 (7) 2.2.2 充放电控制器的分类 (7) 2.2.3 充放电控制器的工作原理 (8)
2.3蓄电池组 (9) 2.3.1太阳能光伏电源系统对蓄电池组的要求 (9) 2.3.2铅酸蓄电池组的结构 (10) 2.3.3铅酸蓄电池组的工作原理 (10) 2.4直流-交流逆变器 (11) 2.4.1逆变器的分类 (11) 2.4.2太阳能光伏电源系统对逆变器的要求 (12) 2.4.3逆变器的主要性能指标 (12) 2.4.4逆变器的功率转换电路的比较 (14) 3太阳能光伏电源系统的设计原理及其影响因素 (16) 3.1太阳能光伏电源系统的设计原理 (17) 3.1.1太阳能光伏电源系统的软件设计 (17) 3.1.2太阳能光伏电源系统的硬件设计 (19) 3.2太阳能光伏电源系统的影响因素 (20) 4 总结 (21)
致... 参考文献...
摘要 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上蓄电池组，充放电控制器，逆变器等部件就形成了光伏发电装置。本文首先介绍了太阳能光伏电源系统的原理及其组成，初步了解了光生伏打效应原理及其模块组成，然后进一步研究各功能模块的工作原理及其在系统中的作用，最后根据理论研究成果，利用硬件和软件相结合的方法设计出太阳能光伏电源系统，以及研究系统的影响因素。 关键词：光生伏特效应；太阳能电池组件；蓄电池组；充放电控制器；逆变器Topic： The Design of Photovoltaic Power Abstract
毕 业 论 文 题目太阳能光伏发电系统 学院 __________江西太阳能科技职业学院___ 专业 _________光伏发电技术及应用___ __
摘要 本系统采用C8051F020为控制核心，实现了模拟太阳能光伏发电系统的功能。该系统主要通过太阳能储蓄电能，通过正弦波脉宽调制技术（SPWM）控制全桥逆变将直流电变为交流电，再经过变压器将电压变为所需的电压。该系统具有最大功率追踪（MPPT），输出电压与给定参考电压频率、相位同步，欠压、过流保护，欠压保护的自动恢复等功能，且具有LCD屏幕显示功能。 关键词：C8051F020 SPWM MPPT 欠压过流保护 Abstract This system uses C8051F020 simulation of solar photovoltaic power generation system to control the core functions. The system is mainly electricity through the solar savings by sinusoidal pulse width modulation (SPWM) control full-bridge inverter direct current into alternating current, and then through the transformer voltage into the required voltage. The system has the maximum power point tracking (MPPT), output voltage with a given reference voltage frequency and phase synchronization, undervoltage, overcurrent protection, undervoltage protection, automatic recovery, and the LCD screen display Keywords：C8051F020 SPWM MPPT Under-voltage over-current protection
淮海工学院 课程设计报告书 题目：《太阳能热利用系统》课程设计 项目12 学院：理学院 专业：光信息科学与技术 班级：光能101 姓名： X X 学号： 2013年12 月16 日
目录 一、设计资料提供与使用要求 (3) 二、依据标准 (3) 三、我市太阳能资源情况 (3) 四、太阳能系统设计方案 (4) 4.1、系统日耗热量、热水量计算 (4) 4.2、设计小时耗热量、热水量计算 (4) 4.3、太阳能热水系统集热面积的确定 (5) 4.4、太阳能集热器的安装方位和倾角 (5) 4.5、管材和附件 (6) 4.5.1、管材 (6) 4.5.2、附件 (6) 4.5.3 水泵选型 (7) 4.6、保温层厚度计算 (7) 4.7、集热器的连接 (8) 4.8、水箱的设计 (8) 4.9、辅助热源设计 (8) 五、系统运行控制及运行原理 (10) 5.1、运行控制 (10) 5.2、运行原理说明 (10) 5.3、工程保温水箱 (10) 5.4、太阳能热水工程智能控制系统 (11) 六、固件清单 (12)
设计说明 一、设计资料提供与使用要求： 根据图纸的要求，尽量在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能安装数量，要与整体工程验收标准相匹配，采用楼面太阳能集中集热，分户储能，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以分户电辅助加热为辅，太阳能外观颜色要与建筑外观颜色保持一致。 二、依据标准 系统严格安照以下国家标准进行设计 1、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》 2、GB47272-92《设备及管道保温技术通则》 3、GB/T20095-2006《太阳能热水系统性能评价规范》 4、GB/T4271-2007 《太阳能集热器性能实验方法》 5、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》 6、0017-2003《钢结构设计规范》 7、B5009-2001《建筑结构载荷规范》 8、B50207-2002《屋面工程质量验收规范》 9、50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 10、50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》 11、50303-2002《建筑电气安装工程施工质量验收规范》 12、50300《建筑工程施工质量验收统一标准》 三、我市太阳能资源情况 太阳能资源情况:江苏省连云港市处于暖温带南部，属于太阳能资源较丰富区，年日照时数在2500小时左右；水平面上太阳能辐照量为4200—5400MJ/㎡.a，年平均温度14.3℃。1月平均温度-0.4℃，极端低温-19.5℃：7月平均温度26.5℃，极端高温39.9℃。历年平均降水量920多毫米，常年无霜期为220天，主导风向为东南风。气象资料显示：连云港四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，每年大约紧有20-30天处于阳光不足状况状态。
光伏电源系统的原理及组成 首先太阳能电池发电系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。它由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成，其系统组成如图所示。 1．太阳能电池方阵： 太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为4cm 2到100cm 2 不等。太阳能 电池单体的工作电压约为, 工作电流约为20－25mA/cm 2 , 一般不能单独作为电源使用。将太阳能电池单体进行串并联封装后，就成为太阳能电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用的最小单元。太阳能电池组件再经过串并联组合安装在支架上，就构成了太阳能电池方阵，可以满足负载所要求的输出功率 (见图1－2)。 （1）硅太阳能电池单体 常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池由一个晶体硅片组成，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层。硅片本身是P 型硅，表面扩散层是N 区，在这两个区的连接处就是所谓的PN 结。PN 结形成一个电场。太阳能电池的顶部被一层抗反射膜所覆盖，以便减少太阳能的反射损失。 太阳能电池的工作原理如下： 光是由光子组成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长 决定，光被晶体硅吸收后，在PN 结中产生一对对正负电荷，由于在PN 结 区域的正负电荷被分离，因而可以产生一个外电流场，电流从晶体硅片电池 的底端经过负载流至电池的顶端。这就是“光生伏打效应”。
将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间时，将有电流流过该负载，于是太阳能电池就产生了电流；太阳能电池吸收的光子越多，产生的电流也就越大。光子的能量由波长决定，低于基能能量的光子不能产生自由电子，一个高于基能能量的光子将仅产生一个自由电子，多余的能量将使电池发热，伴随电能损失的影响将使太阳能电池的效率下降。 （2）硅太阳能电池种类 目前世界上有3种已经商品化的硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。对于单晶硅太阳能电池，由于所使用的单晶硅材料与半导体工业所使用的材料具有相同的品质，使单晶硅的使用成本比较昂贵。多晶硅太阳能电池的晶体方向的无规则性，意味着正负电荷对并不能全部被PN结电场所分离，因为电荷对在晶体与晶体之间的边界上可能由于晶体的不规则而损失，所以多晶硅太阳能电池的效率一般要比单晶硅太阳能电池低。多晶硅太阳能电池用铸造的方法生产，所以它的成本比单晶硅太阳能电池低。非晶硅太阳能电池属于薄膜电池，造价低廉，但光电转换效率比较低，稳定性也不如晶体硅太阳能电池，目前多数用于弱光性电源，如手表、计算器等。 一般产品化单晶硅太阳电池的光电转换效率为 13――15 % 产品化多晶硅太阳电池的光电转换效率为 11――13 % 产品化非晶硅太阳电池的光电转换效率为 5――8 % （3）太阳能电池组件 一个太阳能电池只能产生大约电压，远低于实际应用所需要的电压。为了满足实际应用的需要，需把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。一个组件上，太阳能电池的标准数量是36片（10cm×10cm），这意味着一个太阳能电池组件大约能产生17V的电压，正好能为一个额定电压为12V的蓄电池进行有效充电。 通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨等的能力，广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。 太阳能电池的可靠性在很大程度上取决于其防腐、防风、防雹、防雨等的能力。其潜在的质量问题是边沿的密封以及组件背面的接线盒。
太阳能发电系统的设计分析 发表时间：2018-06-04T16:55:59.477Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：林刚张少利[导读] 摘要：在太阳能的有效利用中，太阳能发电是最具活力的研究领域，也是最受瞩目的项目之一。 江苏四季沐歌有限公司江苏省连云港市 222000 摘要：在太阳能的有效利用中，太阳能发电是最具活力的研究领域，也是最受瞩目的项目之一。太阳能发电系统采用太阳能电池阵列、太阳能控制器、蓄电池（组）、DC/AC 逆变器（并网/不并网）、低压输配电网及交、直流负载等部分组成。下面就谈谈自己对太阳能发电系统的设计的看法。 关键词：太阳能；发电系统；设计太阳能电池发电是基于“光生伏打效应”的原理，利用充电效应把太阳辐射直接转化为电能。太阳能具有永久性、清洁性和灵活性三大优点，是其他能源无法比拟的。总之，太阳能发电的过程没有机械转动部件也燃料消耗，不排放包括温室气体在内的任何有害物质，无噪音、无环境污染，太阳能资源分布广泛没有地域限制。维修保养简单，维护费用低，运行可靠性、稳定性好。无需架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短。 1太阳能的特点 利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能是一种普遍存在的能源，并且无需采集、运输就可以直接开发利用；其次，太阳能作为一种清洁能源，对环境不会造成任何损害，在环保意识逐步提高的今天，值得推广应用；有数据显示，4年地球接受到的太阳能相当于130万亿吨煤产生的能量，应用潜力巨大；此外，太阳能量可持续时间如果用地球的寿命来换算，儿乎是取之不尽用之不竭的。然而，与此同时，太阳能的利用目前还存在一些问题，比如太阳能虽然普遍存在，但是也存在严重的不稳定性，同时总量虽大但是能流密度却相对较低，并且人类对于太阳能的利用率还处于较低的水平，同时应用成本也较高。 2太阳能发电系统 太阳能发电系统分为独立发电系统与并网发电系统：独立发电系统也叫离网发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网。并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，目前还没有太大发展。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是目前并网发电的主流。 太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组是太阳能发电系统的主要组成部分，此外逆变器也是常见的辅助设备，用于输出合适交流电太阳能电池板的主要功能是转换太阳的辐射能为电能，送往电池组中进行存储，并推动负载作用，是太阳能发电系统中最核心、最有价值的组成部分，它的质量也直接决定了整个太阳能发电系统的质量。太阳能控制器负责对整个太阳能发电系统进行监控，并对蓄电池组起到一个保护的作用，此外，部分控制器可能还兼具有光控和时控功能。值得注意的是，一个合格的控制器在温差较大的地方，还应该配备温差补偿功能。太阳能蓄电池组的功能，就是将太阳能发电系统产生的电能储存起来以备用，铅酸电池、镍氢电池、镍锅电池或铿电池是最常见的蓄电池种类，除铅酸电池外，主要用于小微型的太阳能发电系统中。我们知道，太阳能直接输出的电能为12VDC，24VDC，48VDC，而我们日常使用的电能则为220VAC，110VAC，囚此逆变器的主要作用就是为我们提供合适的电能。 3太阳能发电系统的效率在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。 4太阳能发电系统的运行 4.1并网全自动运行方式 设计的太阳能发电系统产生的电能将直接分配到需要太阳能供电的用电负载上，包括楼道间照明以及地下停车场照明，不足的电力将由连接的电网进行补充调节。具体工作起来，就是太阳能发电系统在旱晚分别对太阳能电池板阵列的电压进行监测：旱上达到设定值即执行并网发电，并将产生的直流电经由逆变器转换为可供使用的交流电；晚上低于设定值时，并网发电系统将自动停止运行。 4.2并联运行方式 太阳能发电系统并联运行方式与并网全自动运行方式在电能利用和调节方式上基本一致，是一个相对独立的发电系统。该方式的配电方式与柴油发电机的配电方式基本相同，即增加一路交流市电供电，将经逆变器转换的交流电和市电组成A'1'SE双电源自动切换，这是一种简单、灵活、独立的发电系统，A'1'SE双电源自动切换系统会在太阳能供电中断，或者供电不足的时候自动切换到市电供电，供电的可靠性也随之提高然而，并联运行方式也有一定缺点，那就是A'1'SE双电源自动切换的过程中，将会中断一段时间的供电，这将不利于一些用电设备的正常运行，甚至可能会造成一定的损坏。同时，考虑到太阳能发电的不稳定性，并联运行方式的用电量也很难达到平衡。不过，由于并联运行方式可以尽量更多的发挥太阳能的发电量，从而部分节约备用的蓄电池，进而节约投资。 5太阳能光伏发电需要考虑的因素 5.1地理位置及气象条件 利用太阳能光伏发电必须要综合考虑各种因素，包括地点、纬度、经度、海拔等，太阳能每月的总辐射量。直接辐射量，年平均气温，最长连续阴雨天数，最大风速降雪及冰雹等特殊气象情况。 5.2最大负载及用电特性
太阳能发电系统设计 1引言 从“蒸汽机”到“电动机”的一系列动力技术发明，人们逐渐认识到，能 源技术的革新带动人类社会日益进步，对社会发展起着巨大的推动作用。但至今所采用的化石燃料能源带给人类文明与进步的同时，却因能源需求消耗的大幅提高以及随之而来的环境污染，形成了巨大的能源缺口，同时给环境造成巨大灾难。目前，油气资源的供不应求已成为我国经济发展的瓶颈，电力供应不容乐观，天然气用量迅速增长…… 最新的资料表明太阳光的充分利用，是最清洁，环保，取之不尽的可再生能源。 太阳能的利用 我国太阳能资源丰富，陆地每年接受的太阳辐射能，相当于2.431012tce，2/3国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2。如果将太阳能源充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。 目前，太阳能利用主要有两个途径，即光热和光伏。光伏是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电在太阳能利用上是主流，前景好。 太阳能原理 太阳能电池发电的原理是基于半导体的光电效应，即一些半导体材料受到光照时，载流子数量会剧增，导电能力随之增强，这就是半导体的光敏特性。 在晶体中电子的数目总是与核电荷数相一致，所以P(N)型硅对外部来 说是电中性的。若将P(N)型硅放在阳光下照射，仅是被加热，外部看不出 变化。但内部通过光的能量，电子从化学键中被释放，由此产生电子－空 穴对，但在很短的时间内（在μS范围内）电子又被捕获，即电子和空穴 “复合”。 1 / 20
当 P 型和 N 型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里 会形 成一个特殊的薄 层，界面的 P 型一侧 带负电，N 型一侧带正电 。这是由于 P 型半导体多空穴，N 型半导体多自由电子，出现了浓度差。N 区的电 子会扩 散到 P 区，P 区的空穴会扩散到 N 区，一旦扩散就形成了一 个由 N 指向 P 的 “内 电场”， 从而阻止扩散 进行。达到 平衡后，就形 成了这样一 个特殊的 薄层形成电势差，这就是 P －N 结。 至 今为 止，大多 数太阳能 电池厂家都是 通过扩散工艺， 在 P 型硅片 上形成 N 型区 ，在两个 区交界就 形成了一个 P －N 结（即 N+ ／P ）。太 阳能电池的基本结构就是一个大面积平面 P －N 结） 如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的 光子能够在 P 型硅和 N 型硅中将电子从共价键中激发，以 致产生 电子－空 穴对。界面层附近的电子和空穴在复合 晶片受光过程中，空穴(电子)往 P(N)区移 之 前，将 通过空 间电荷 的电 场作用 被 相互分离。电子 向带正 电的 N 区 和空 穴向带负电的 P 区运动。通过界 面层 晶片受光后，空穴(电子)从 P(N)区正(负)电极流出 产生 一个向外 的可测试的电 压。通过光 照在界面层 产生的电 子－ 空穴对越 多， 电流越大 。界面层吸收 的光能越多 ，界面层即 电池面积 越大，在太 阳 能电池中形成的 电流也 越大。 此即为光生伏特效应。 光伏系统 光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设 备将太阳能转换成电能的系统。一般分为独立系 统、并网系统和混合系统。 白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一 定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输 入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电 能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入 电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电， 2 / 20 的电荷分离，将在 P 区和 N 区之间
一：蓄电池容量BC: BC=A*QL*NL*TO/CC(AH) A:安全系数在1.1-1.4 之间 QL负载日平均耗电量，日工作小时乘工作电流 NL:最长连续阴雨天数 TO温度修正系数，0度上为1 , -10上为1.1 , -10下为1.2 CC放电深度。铅酸电池0.75，碱性镣镉电池0.85 二：标准光下的平均日辐射数H H=Ht*2.778/10000h 三：太阳能电池组日发电量Qp Qp=Ioc*H*Kop*Cz(AH) Ioc :太阳能电池最佳工作电流 KOP斜面修正系数 CZ为修正系数，主要为组合，衰减，充电等衰减，一般取0.8 四：太阳能电池串联数Ns： NS=UR/UOC = UF+UD+UC/UOC UR太阳能电池方阵输出最小电压 UOC太阳能电池组件最佳电压 UF:蓄电池浮冲电压 UD二极管压降一般0.7 UC其他压降 五：阴雨大补充蓄电池容量Bcb Bcb=A*QL*NL(AH) 六：太阳能电池并联数NP NP= (Bcb+Nw+QL /( Qp* Nw) Nw 2个连续阴雨天之间的最短天数。 七：太阳能电池方阵功率P: P=Po*NS*NP(W) Po为太阳能电池组件的额定功率 路灯计算简易公式： 太阳能电池组功率=负载功率*用电时间/当地日平均峰值日照时数*损耗系数1.8 蓄电池容量=负载功率*用电时间/系统电压*连续阴雨天数*系统安全系数
地球围绕太阳运行，相对而言，太阳也好像围绕着地球运行。假想有个很大很大的天球包住地球，地球的赤道投影在天球上成为天赤道，经纬线投影成为赤经、赤纬，而太阳在天球上运行的圆形轨迹便是黄道。你所问的「太阳与天球赤道的角度」，便是太阳的赤纬值。 黄道是个圆形，若将它分成360度来表示太阳的位置，这个数值便称为黄经。只要把黄道座标转换成赤道 座标，就能找到太阳的赤纬值了。 由于地球运行速度并非固定，加上岁差及章动等的影响，黄经的计算方法十分复杂，这里只介绍一个简化 了的方法(误差不大于2。)，要更精确的方法便要参考天文计算的专门书籍了。 假设太阳在黄道上作均速运动。在春分那一天，太阳的黄经为0°,因此，太阳某一天的黄经L=(D-80) + 365 X 360°若L< 0 则加上360° D是当年过了的日数，例如在2月1日，D=32;在3月21日，D= 80 太阳赤纬=sin-1(sin e x sin L) =23.4393°为黄道面与赤道面的交角(这个角度会作长周期变化，这里给出的是近似值) ￡ 例子：求6月2日的太阳赤纬。 D=153 L=(153-80) + 365 X 360° =72° 太阳赤纬=sin-1(sin 23.4393 ° x sin 72 ° ) = 22.23 ° 翻查天文年历，当天的太阳赤纬为22.14 ° 太阳中天高度角度=90° -当地地理纬度+当时太阳赤纬
储能系统在太阳能光伏发电中的应用分析 发表时间：2018-05-09T17:27:14.723Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：刘翠娜1 韩云海2 [导读] 摘要：尽管太阳能光伏发电已逐渐在我国乃至全球能源供应中起到重要作用，但其受环境、气候影响较大，电力输出存在间歇性和不稳定性。 （1协鑫电力设计研究有限公司 210009；2南京国电南自电网自动化有限公司 211106）摘要：尽管太阳能光伏发电已逐渐在我国乃至全球能源供应中起到重要作用，但其受环境、气候影响较大，电力输出存在间歇性和不稳定性。同时，由于电网调峰能力不足阻碍光伏电力并网，电力输送通道建设与电源建设不匹配造成光伏电力送出受限，以及当地工业基础薄弱影响光伏电力就地消纳等因素，导致大量光伏电能资源被浪费。鉴于此，本文主要分析储能系统在太阳能光伏发电中的应用。 关键词：储能系统；太阳能光伏发电；应用 1、光伏发电系统的概述 光伏发电是通过半导体界面的光伏效应而将光能转化为电能的一种技术。光伏发电系统中主要有太阳能电池板、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、汇流箱等部分组成，其内部主要部件为电子元器件构成。 光伏发电与传统的火力发电相比具有以下几个显著的优点：①来源具有无枯竭性，即太阳光取之不尽、用之不竭。②不受区域的限制，光伏发电具有一定的广泛性，即只要有太阳光的地方就可以进行光伏发电。③方便、快捷性，不需要通过燃烧煤炭等资源就可以进行发电。 光伏发电的不足之处有：①照射能源分布密度小，需要进行大面积的建设太阳能电池板。②受天气因素的影响较大，只能在晴朗的天气下才能进行发电。③光伏板的制造过程具有高污染、高能耗的特点。 2、光伏发电并网对电力系统的影响 2.1、对配网电压及其调整的影响 太阳光照强度不停发生变化，包括全年或全天中的规律改变和因天气产生的随机改变，直接造成了光伏系统出力的波动性和不可控性。光伏电源接入配网后将改变系统潮流，配网节点电压将随配网潮流的改变而变化，产生不同程度的电压偏差与波动。随着光伏电源占有比例的逐渐升高，可能出现大规模的光伏电源突增突减，难以保障系统供电质量，电压调整不能顺利进行，最终导致电压超标。此外，调压操作需要根据太阳辐射的变化而频繁进行，致使调压装置的寿命大大减少。 2.2、对配电网保护的影响 辐射型网络是我国传统的配电网络结构。光伏电源没有接入的情况下，传统配网是一个单电源的网络，系统出现故障时，故障电流的流动是单向的。光伏电源接入后，配电网由单电源网络变成了多电源网络，故障电流的分布、大小以及方向都会由此而出现改变。而传统配电网保护的配置依据仅为故障电流的大小，并不具有方向性，因此当光伏电源接入后，保护装置的动作会受到影响。 2.3、对电能质量的影响 并网逆变器作用非常重要，是光伏并网系统中不可或缺的一部分，它可以将光伏阵列发出的直流电转化为交流电后接入电网。但是由于逆变器中开关器件频繁的开断，导致在开关频率附近产生大量谐波分量，导致系统电压和电流波形发生畸变，影响严重。对于设计优良的小容量光伏逆变器，谐波污染一般能被控制而满足标准。 2.4、对调度运行的影响 由于光伏系统的出力受天气变化比较敏感，表现出不可控的随机性，限制了光伏系统输出的可调度性。因此，电网部门需要认真考虑电力调度的稳定性和可靠性，尤其在某个地区中光伏电源所占比例达到一定程度后。此外，在用电价格上光伏电源与常规电源也有所不同，因此对于含光伏电源的系统中，在保证电能质量与供电可靠性的前提下进行经济性调度也是一个颇受关注的问题。 3、储能技术在光伏并网发电系统中的应用 3.1、在电力调峰上的应用 电力调峰的目标是将在峰电时段大功率负荷的集中需求减少，进而减轻电网的负荷压力。在光伏并网发电系统中应用储能技术可以依靠实际的需求做出改变，在负荷低谷的时候把系统所发出的电能进行储存，在负荷高峰的时候将所储存的电能进行释放，这部分电能属于负荷供电，进而提升供电的可靠性，提升整体运行的稳定性。 3.2、在微电网的应用 未来输配电系统的一个重要发展趋势就是微电网并网，它对于电网系统运行的可靠性和稳定性具有很好的提升效果。在系统和微电网分离的时候，微电网的运行为孤岛模式，这时，微电网电源会对负荷的供电任务进行独立承担。由光伏电源构成的微电网，其储能系统将根据负载的情况自动调节，提升供电的稳定和安全。 3.3、在电网电能质量控制上的应用 在电网电能质量控制上，将储能技术应用在光伏并网发电系统中，可以对光伏电源的供电特性进行改善，进而提高供电的稳定性，利用合理的逆变控制措施，储能技术让光伏并网发电系统可以对调整相角、有源滤波及电压等进行控制。 储能技术在光伏并网发电系统中可以为用户提供良好的断电保护功能。当正常的电力供应无法提供给用户的时候，光伏系统可以为用户供给电能；而在电力系统自身发生故障或是用户用电存在危险隐患的时候，光伏并网系统会选择自动断电，并将断电之后所发出的电能进行自动存储。以光伏并网用户使用分时计费市电作为基础，将储能技术在此系统中进行应用，可以实现负荷转移。其本身和电力调峰上的应用技术较为相似，在低谷期，储能系统可以在满足基本需求的情况下，将多余电能进行储存，然后在高峰期释放。除此之外，针对负荷高峰时高功率负荷交替投切给正常运行所带来的不利影响，储能技术在光伏并网发电系统中的应用还可以减少负荷响应策略所带来的弊端。 总之，光伏发电与传统电源不同，输出功率不可控并且受环境条件制约，光照强度、温度等发生变化都可能对发电量产生影响。因此，光伏电源接入对电网的冲击是阻碍其大规模接入电网、替代传统发电形式的主要绊脚石。而储能技术作为电力系统中的新兴技术，通过选取适当的储能方式，采用适当的控制方法，可以有效解决光伏系统出力的随机可控等问题，减小光伏发电出力变化对电网的冲击。因此，研究光伏并网系统中储能技术的应用具有极其重要的现实意义。
太阳能光伏发电设计思路
摘要：简要介绍太阳能光伏发电系统设计思路和组成光伏系统器件选型方法，分析和研究太阳能光伏发电的热点和核心技术。 前言：当今世界，能源是促进经济发达与社会进步的原动力。目前所使用之主要能源为化石能源，然而其蕴藏量有限，且在开发过程造成空气污染、环境破坏，积极开发低污染及低危险性的新能源乃为迫切需要。 太阳能发电是指太阳能光伏发电，光伏发电是利用半导光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种发电技术。太能是一种非常理想的干净、安全且随处可得的清洁能源，因此各国均不断地研发各种相关技术，藉以提高系统发电效率并降低发电成本，推广普及使用太阳能。
第一部分 太阳能电池发电系统原理 太阳能电池发电系统（又称光伏发电系统），从大类上分为 独立（离网）和并网光伏发电系统两大类。 目前应用比较广泛的光伏发电系统，主要是在偏远地区可以 作为独立的电源使用，也可以与风力发电机或柴油机等组成混合发电系统，在城市太阳能光伏建筑集成并网发电得到了快速发展，光伏发电与建筑一体化是太阳能光伏与建筑的完美结合，属于分布式发电的一种。它能够减少电网用电，大大减轻公共电网的压力，就近向电网输送电力。 1.1独立的电源使用（光伏离网发电系统） 太阳能光伏组件组成太阳电池方阵，在充足情况下，一方面给负载供电（直流负载，若交流负载需要逆变器），另一方面给蓄电池组充电，晚上依靠蓄电池组放电供负载使用（如下图示意）。 图1-1直流负载光伏发电示意图 在方阵工作时，阻塞二极管防止向电池方阵反充电，止逆二极管两端有一定的电压降，对硅二极管通常为0.60.8V ；肖特基或锗 太阳电池方阵 控制器 负载 阻塞二极管 蓄电池
太阳能发电原理及应用 指导老师： 关键词：半导体，蓄电池，光伏充电控制器 摘要：本文介绍了由本人所构想的一种新型干电池，由目前比较成熟的太阳能发电系统所得到灵感经过一定的理论分析和创造所发明的一种新型干电池。主要由太阳能半导体，蓄电池，光伏充电控制器构成。太阳能半导体产生“光生电流”，“光生电流”储存在蓄电池内，需要时通过电路释放出来，而光伏充电控制器则连接在半导体与蓄电池之间可以控制太阳能电池的输出电压, 可以保护电池不被过充, 同时, 也晚上太阳能电池不发电时, 防止蓄电池的电倒流。 正文 引言 我国是电池生产和消费大国，去年电池的产量和消费高达140亿只，占世界总量的1/3。平均每人每年3.5枚。但我国目前的废旧电池的回收情况却令人非常担忧。据有关部门统计，北京市每年消耗2亿只电池，共计6000吨，1999年回收了60吨，回收率仅为1％，2005年的回收率也只有5％，回收量实在是微乎其微。上海市每年小号电池约4.5亿节，但每年回收量约50吨，不足每年耗量的1％，最近，来自上海市环保部门的一份报告显示，含铅最多的铅蓄电池回收率也比较低，150万只报废电瓶四处抛散。所以我就想到了太阳能干电池，太阳能干电池所耗太阳能无限可再生和零排放能源，对当地环境没有影响，可重复使用对于偏于地区手电筒照明，个类儿童玩具，各类家用遥控器。 一方案设计 发电原理：硅原子的外层电子壳层中有4个电子。在太阳辐照时，会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来位置留出一个空穴。电子带负电；空穴带正电。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中搀入能够俘获电子的3价杂质，如：硼，鋁，镓或铟等，就成了空穴型半导体，简称p型半导体。如果在硅晶体中搀入能够释放电子的磷，砷，或锑等5价杂质，就成了电子型半导体，简称n型半导体。 p-n结内建电场：
太阳能储能技术 一、太阳能供热零存整取 钱有盈余可以存到银行,物品多了可以放入仓库,那么太阳的光和热如何保存? 要是有个“热量银行”能把夏天过多的热量储存起来,到冬天再取出使用,该有多好。现在以色列、日本、意大利和美国都建有这种“银行”,专门储存太阳的热能,需要时就可把热能取出,用于取暖或发电。现在有两种类型的“热量银行”:一种叫“太阳能源湖”,另一种叫“硝酸盐太阳能储存罐”。 人造太阳能源湖 日本的某个太阳能源湖是一个面积1500平方米、深3米的人造湖,其湖水比较特别,分3层:最下面一层是1.5米深的含盐较多的咸水;中间一层是1.3米深的含盐较少的咸水;最上面一层是0.2米深的不含盐的淡水。人造湖只要灌入这3层水,“热量银行”就基本大功告成,只等太阳来储存热量。这样的太阳能源湖储存的热量能把下层1.5米深的咸水加热至80摄氏度,不仅可以取暖,还可以用来发电,而其中的奥秘就在这3层湖水中。 普通淡水湖不管太阳怎么晒,温度也不会超过当地气温。因为淡水湖白天经过日晒后,夜晚会把白天储存的热量散发掉。湖面的水先冷却,比重加大而下沉,下面还没有冷却的水因比重小而上浮,又把热
散掉,这样循环的结果,使湖水吸收的太阳热量根本不能保存下来。 人造太阳能源湖就不同,表面那层0.2米厚的淡水白天晒热后,热量到了夜晚同样会散掉,但这层淡水不会下沉,因为它即使冷却,比重也没有咸水大,因此一直浮在上面成为保温层。下层的含盐咸水由于永远也浮不到表面，因此它白天吸收的热量就不会被带到湖面散失掉。咸水被太阳晒的日子越久,湖底的水温就 越高。 硝酸盐太阳能储存罐 硝酸盐太阳能储存罐是另一种形式的“热量银行”,它的出现有一段有趣的历史。美国南加利福尼亚的爱迪生公司,曾建造了一座名为“太阳能一号”的发电站,利用一种太阳跟踪镜把太阳光聚焦后,照射到一座90多米高的塔顶上,塔顶有一个阳光接收器,接收器内有水,水被聚焦的阳光加热后变为水蒸气,然后利用这些水蒸气推动涡轮发电机发电。但由于设计上有些地方没有考虑周全,发电机会时不时“闹情绪”,有时能够发电,有时干脆就“躺倒不干”。 原来老天并不顺从人愿,有时阴天有时下雨,即使是晴天,也经常有云彩从发电厂上空飘过,这时塔顶接收器内的水因缺少阳光就很难变成蒸气,没有蒸气发电机就不能发电。因此“太阳能一号”发电站不能发挥其原来预想的作用。于是,爱迪生公司的老板请来美国桑迪亚国家实验室的太阳能热电技术专家研究对策。专家们研究后认为,问题出自接收器内的水,由于水储蓄太阳热量的能力太低,因此在云层遮住阳光时,接收器内保留的热量太少,无法把水加热成蒸气。经过计算,专家们决定在接收器中改用硝酸盐。因为硝酸盐有能力储蓄很多热量,起到“热量银行”的作用。这样,即使是阴雨天或有云层飘过发电厂上空,借助硝酸盐良好的储热能力,也可从中取出存储的热能用于发电。 常温下硝酸盐形似珊瑚,熔点达232摄氏度,熔化后呈黄色浆状物,能保存的热量比水和油高得多。当把硝酸盐放入接收器后,聚焦的阳光将其熔化,并使其温度高达556摄氏度。这时再把已熔化的高温硝酸盐抽到一个绝热良好的储存罐中,这个储存罐就把太阳的热量储蓄起来,需要时再将多余的热量从储热罐中取出,就可用来加热水产生蒸气进行发电。当储热罐内的热量“取”完后,即其中的硝酸盐温度降至288摄氏度时,将硝酸盐转移到另一个绝热罐中,并在阳光充足的天气里接收太阳的热能,再升温至556摄氏度。硝酸盐在绝热罐中能保持所吸收的太阳热能达13小时之久。这样,在阴雨天也能用它加热,使水变成蒸气推动涡轮发电机发电。有了这个“热量银行”,太阳能发电站就不会在阴雨天“闹情绪”或“躺倒不干”了。