光伏发电原理教学文案
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小学科学29光伏发电系统(教案)光伏发电系统(教案)引言光伏发电系统是利用太阳能将光能转化为电能的一种可再生能源技术。
在当今世界,应对能源紧缺和环境污染是人类面临的重要问题之一。
因此,教授小学生关于光伏发电系统的知识和意识是非常必要的。
本教案将向小学生介绍光伏发电系统的基本原理、组成和应用。
一、教学目标1. 了解光伏发电系统的基本原理和工作方式。
2. 了解光伏发电系统的组成部分。
3. 知道光伏发电系统在生活中的应用。
4. 培养学生的环保意识和节能意识。
二、教学内容和步骤1. 光伏发电系统的基本原理(10分钟)引导学生回顾太阳是如何提供光和热能的,并解释光伏效应的概念。
通过实例和图示,向学生解释光伏效应是如何将光能转化为电能的。
2. 光伏发电系统的组成(15分钟)介绍光伏发电系统的组成部分,包括太阳能电池板、电池组、逆变器和电网。
通过图片和简单的动画,向学生展示每个组成部分的作用和相互之间的关系。
3. 光伏发电系统的工作方式(15分钟)解释光伏发电系统是如何工作的。
先向学生介绍太阳能电池板的作用,它可以将太阳光直接转化为电能。
接着,介绍电池组的作用,它负责存储太阳能电池板产生的电能。
然后,解释逆变器的作用,它将直流电转化为交流电,以供家庭使用。
最后,介绍电网的作用,它可以将多余的电能储存在电网中,需要的时候再从电网中取出。
4. 光伏发电系统在生活中的应用(15分钟)向学生介绍光伏发电系统在生活中的广泛应用。
例如,太阳能充电器可以充电手机、计算器等小型电子设备;太阳能灯可用于户外照明;太阳能热水器可用于加热水等。
通过实例的介绍,让学生了解光伏发电系统的实际应用。
5. 环保意识与节能意识的培养(15分钟)通过与学生的互动讨论,提高学生对环保和节能意识的认识。
引导学生意识到使用光伏发电系统可以减少对传统能源的依赖,减少碳排放,并保护环境。
鼓励学生在日常生活中节约用电,养成节能意识。
三、教学评估1. 提问学生关于光伏发电系统基本原理的问题,观察他们对概念和原理的理解程度。
光伏发电的文案高级短句光伏发电是当下绿色能源发展的重要组成部分,其通过将太阳能转化为电能,为社会供应清洁、可再生的能源。
作为一种环保、可持续的能源解决方案,光伏发电在全球范围内取得了显著的发展。
它不仅能够减少对传统化石燃料的依赖,降低温室气体排放,还能带动经济增长和就业机会。
下面,我们将深入探讨光伏发电的优势及其在可持续发展中的重要性。
首先,光伏发电具有清洁环保的特点。
太阳能是一种潜在的无限能源,通过光伏发电系统将其转化为电能,不会产生任何污染物和温室气体的排放。
相比传统的化石燃料发电方式,光伏发电对环境的影响更低,能够有效改善空气质量,并减少对环境的破坏。
此外,光伏发电系统不需要大量的水资源,可以节约水资源并减少对水资源的竞争。
其次,光伏发电具有较长的使用寿命和较低的维护成本。
光伏发电系统采用的太阳能电池板具有较长的使用寿命,一般可达20年以上。
与传统发电方式相比,光伏发电系统没有机械运动部件,因此维护成本较低。
只需要定期检查和清洁电池板,保持良好的工作状态即可。
这使得光伏发电系统成为一种经济实惠且可靠的能源解决方案。
再次,光伏发电具有分布式发电的优势。
光伏发电系统可以安装在建筑物的屋顶、空地、废弃地或沙漠等地方,不需要大规模的土地使用。
这种分布式的发电方式能够减少电能输送的损耗和线路投资,降低输电过程中的能源浪费。
此外,由于分布式发电可以在接近用电点的地方进行,可以减少电网负荷压力,并提高供电可靠性。
最后,光伏发电在可持续发展中具有重要作用。
光伏发电是一种绿色能源,可以减少对有限化石燃料的依赖,降低温室气体的排放,从而对全球气候变化产生积极的影响。
此外,光伏发电还可以带动相关产业的发展,创造更多的就业机会,促进经济增长。
在可持续发展的道路上,光伏发电无疑是一种可行且具有潜力的能源解决方案。
总之,光伏发电作为一种清洁、可再生的能源解决方案,具有多方面的优势。
其清洁环保、长寿命、低成本、分布式发电和促进可持续发展的特点使其在全球范围内得到了广泛应用。
太阳能光伏发电原理和应用讲座培训尊敬的各位听众,大家好。
今天,我非常高兴能有机会为大家介绍太阳能光伏发电的原理和应用。
太阳能发电是一种可再生能源,是解决当前能源问题的重要途径,也是建设可持续发展社会的关键之一、在这次讲座培训中,我们将首先介绍太阳能光伏发电的原理,然后探讨其在不同领域的应用。
首先,让我们了解一下太阳能光伏发电的基本原理。
太阳能光伏发电是利用太阳能光子的能量直接转换为电能的过程。
光伏效应是这一过程的核心,它是指当光子照射到半导体材料上时,其中的能量会激发出电荷,从而产生电压和电流。
通常情况下,太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、逆变器和储能设备组成。
太阳能电池板将阳光转换为直流电能,逆变器将直流电能转换为交流电能,储能设备则用于存储电能以备不时之需。
接下来,让我们来看一下太阳能光伏发电在不同领域的应用。
第一个领域是家庭和商业用途。
随着太阳能电池板的成本逐渐降低,越来越多的家庭和商业建筑开始安装太阳能发电系统,以降低能源消耗和减少对传统能源的依赖。
这不仅有助于节约开支,还能减少对环境的污染。
此外,一些地区还通过政策和奖励计划来鼓励家庭和商业机构采用太阳能发电系统。
第二个领域是农业和农村发展。
太阳能光伏发电可以为农业提供清洁、可靠的电力供应。
例如,太阳能泵可以帮助农民进行灌溉,太阳能电池板可以为农村地区提供电力,改善生活条件。
此外,太阳能光伏发电还可以为农村地区提供就业机会和经济发展。
第三个领域是城市规划和建筑设计。
太阳能光伏发电被广泛应用于城市建设和建筑设计中。
例如,太阳能电池板可以集成到建筑物的外墙或屋顶上,实现建筑自给自足的能源系统。
太阳能光伏发电还可以用于城市公共设施,如路灯、交通信号灯和充电站,为城市能源需求做出贡献。
最后,我想与大家分享一下太阳能光伏发电的未来发展趋势。
随着技术的进步和经济性的提高,太阳能光伏发电系统的效率将不断提高,成本将进一步降低。
此外,太阳能电池板的颜色和形状也将不断创新,可以更好地与建筑物和城市环境融合。
光伏发电系统教案通常包括以下内容,以便教学和学习光伏发电系统的原理、组成部分、工作原理和应用等方面:
1. 课程简介
-光伏发电系统概述
-光伏发电技术的发展历史和现状
-光伏发电系统在可再生能源中的地位和作用
2. 光伏发电基础知识
-光伏效应原理
-光伏材料和太阳能电池的种类
-光伏组件的结构和工作原理
3. 光伏发电系统组成
-光伏电池组件:单晶硅、多晶硅、非晶硅等
-逆变器和控制器:将直流电转换为交流电
-支架和安装系统:支撑光伏组件安装在适当位置
-电力存储设备:如电池组或其他储能设备
4. 光伏发电系统设计与规划
-光伏发电站设计原则
-现场勘测与资源评估
-光伏阵列布局设计
-系统容量计算和选型
5. 光伏发电系统运行与维护
-光伏组件清洁与维护
-电池组管理和维护
-系统性能监测和故障排除
6. 光伏发电系统应用与示范
-光伏发电系统在不同领域的应用:家庭、商业、工业、农业等
-光伏发电系统的环保与经济效益
-光伏发电技术发展趋势与展望
7. 实践与案例分析
-光伏发电系统的实际搭建与操作演示
-典型案例分析与讨论
-学生实验和课堂互动
这些内容可以根据不同学习阶段和课程设置进行调整和补充,以便全面了解光伏发电系统的相关知识和技术。
光伏发电原理讲解
光伏发电原理是指利用光电效应将太阳光转化为电能的过程。
光电效应是指当光照射到特定物质表面时,光子能量被物质的原子或分子吸收后,使得原子或分子中的电子激发出来并跃迁到高能级,形成自由电子。
这些自由电子可以通过外部电路流动,从而产生电流。
光伏发电系统通常由太阳能电池组成,太阳能电池是由半导体材料制成,其中最常用的是硅。
硅材料中的原子会与光子相互作用,使得光子的能量传递给原子中的电子。
当光子的能量大于或等于硅材料中的禁带能隙(即所需能量),电子被激发至价带上的导带。
这些被激发的电子可以在导带中自由移动,而在原子中留下了一个空位,即所谓的“空穴”。
在太阳能电池中,有两个不同区域的半导体被分割成一个p-n 结构。
一个区域富含电子,被称为n型半导体,另一个区域富含空穴,被称为p型半导体。
当光子入射到p-n结构中时,它们会被吸收并产生电子和空穴。
由于半导体的导电特性,在p-n结构中形成了内建电场。
当电子和空穴被产生时,由于内建电场的存在,它们会沿着相反的方向移动,形成电流。
外部电路连接到太阳能电池上,可以接收由光电效应产生的电流,并供给外部电器使用。
总之,光伏发电就是利用光电效应将太阳能转化为电能的一种技术。
它具有清洁、可再生的特点,是一种环保、可持续发展的能源解决方案。
光伏发电的原理范文光伏发电是指利用太阳能将光能转化为电能的一种发电方式。
它是通过太阳能电池板将太阳辐射的能量转化为直流电能,再经过逆变器转换为交流电能供电使用。
光伏发电的基本构造是太阳能电池板。
这种电池板主要由有P型和N 型半导体材料组成,通常使用的是硅材料。
当太阳光照射到太阳能电池板上时,光子会击中半导体材料的原子,使其原子的电子获得能量,从而提高了电子的能级,使其跃迁到导能带中。
在P-N结的区域,电子和空穴会通过扩散进行相互碰撞和再结合。
这个过程会在P-N结的两端产生一个电势差,形成了正负极。
这种现象被称为光伏效应。
由于电池板的两边形成了电势差,当外电路连接到电池板上时,电子将沿着电路向前流动,形成电流。
这就是太阳能电池板将太阳辐射能量转化为直流电的原理。
然而,太阳能电池板所产生的电流是直流的,而我们日常生活中使用的电力系统都是交流电。
因此,需要经过逆变器的转换才能将光伏发电的直流电转换为交流电。
逆变器通过将直流电转换为交流电,使得光伏发电系统能够连接到电力网络中,为家庭、工业等提供电能。
光伏发电系统通常还包括电池组、充电控制器和电池逆变器等组件。
电池组可以储存光伏电池板产生的电能,在夜间或电池板不够正常工作时供电使用。
充电控制器则可以控制光伏电池板的充电状态,以避免过度充电或过度放电。
电池逆变器将直流电转换为可供电力网络使用的交流电。
总的来说,光伏发电的原理是利用光伏效应将太阳光转化为电能。
通过太阳能电池板的吸收,光子激发导致半导体材料中的电子产生移动,形成电流。
通过逆变器的转换,光伏发电系统可以将直流电转换为交流电供电使用。
光伏发电具有清洁、可再生的优点,成为了可持续发展的重要能源之一。
光伏发电的文案
光伏发电是一种利用太阳能的光伏效应将光能转化为直流电的技术。
以下是关于光伏发电的宣传文案:
1. "拥抱阳光,点亮生活!使用光伏发电,让您的家庭成为绿色能源的领导者。
"
2. "光伏发电,未来已来!利用无尽的太阳能资源,为地球做出贡献。
"
3. "高效、环保、持久!选择光伏发电,为您的家庭和企业提供可靠的电力供应。
"
4. "改变世界,从光伏开始!用太阳能点亮每一个角落,共创美好未来。
"
5. "让太阳为您赚钱!光伏发电为您带来可观的收益,实现能源独立。
"
6. "选择光伏,选择可持续发展!为地球的未来贡献一份力量,让蓝天常在。
"
7. "与大自然和谐共生,使用光伏发电。
让清洁能源成为您日常生活的一部分。
"
8. "引领潮流,开创未来!光伏发电带给您无限可能,为人类的可持续发展铺平道路。
"
9. "用科技改变生活,用光伏点亮世界。
让每一缕阳光都成为您生活中的能量之源。
"
10. "享受阳光的恩赐,体验绿色的生活。
光伏发电带给您宁静与和谐,让美好常伴左右。
"。
光伏发电课件光伏发电课件随着能源危机的日益严重,人们对可再生能源的关注度也越来越高。
在众多可再生能源中,光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式,受到了广泛的关注和应用。
光伏发电利用太阳能将光能转化为电能,是一种环保、高效的能源解决方案。
为了更好地了解光伏发电,让我们来看一下光伏发电课件的内容。
一、光伏发电的原理光伏发电的原理是利用光伏效应将太阳能转化为电能。
光伏效应是指当光线照射到半导体材料上时,光子能量被电子吸收,使电子从价带跃迁到导带,形成电子空穴对。
这些电子空穴对在半导体内部的电场作用下产生电流,从而实现了太阳能到电能的转换。
二、光伏发电的组成部分光伏发电系统由太阳能电池板、逆变器、电池、电网等组成。
太阳能电池板是光伏发电系统的核心部件,它将太阳能转化为直流电能。
逆变器则将直流电能转化为交流电能,以供电网或家庭用电。
电池则用于储存多余的电能,以便在夜间或阴天使用。
三、光伏发电的优势光伏发电具有许多优势。
首先,光伏发电是一种清洁能源,不产生污染物和温室气体,有助于减少环境污染和气候变化。
其次,光伏发电具有可再生性,太阳能是一种取之不尽的能源,可以持续供应电能。
此外,光伏发电系统结构简单,维护成本低,使用寿命长,具有较高的可靠性和稳定性。
四、光伏发电的应用光伏发电在各个领域都有广泛的应用。
在农村地区,光伏发电可以为偏远地区提供电力,改善人们的生活条件。
在城市地区,光伏发电可以用于建筑物的供电,减少对传统电网的依赖。
此外,光伏发电还可以应用于交通工具、太阳能灯具等领域,为人们的生活提供更多便利。
五、光伏发电的发展前景光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式,具有广阔的发展前景。
随着科技的进步和成本的降低,光伏发电的效率将不断提高,成本将进一步下降,使得光伏发电更加普及和可行。
同时,政府对于可再生能源的支持和鼓励也将推动光伏发电的发展。
预计未来几十年内,光伏发电将成为主要的能源供应方式。
总结:光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式,具有巨大的潜力和前景。
光伏原理课件教案教案标题:光伏原理课件教案教学目标:1. 了解光伏原理的基本概念和工作原理2. 掌握光伏电池的结构和材料3. 理解光伏发电系统的应用和发展趋势教学内容:1. 光伏原理的基本概念2. 光伏电池的结构和工作原理3. 光伏材料的种类和特性4. 光伏发电系统的应用和发展趋势教学重点:1. 光伏原理的基本概念和工作原理2. 光伏电池的结构和材料3. 光伏发电系统的应用和发展趋势教学方法:1. 课堂讲授2. 实例分析3. 互动讨论教学过程:1. 导入:通过展示光伏发电系统的图片或视频,引出光伏原理的话题,激发学生的学习兴趣。
2. 讲解:介绍光伏原理的基本概念和工作原理,重点讲解光伏电池的结构和材料,以及光伏发电系统的应用和发展趋势。
3. 实例分析:通过实际案例分析,让学生了解光伏发电系统在实际生活中的应用和作用。
4. 互动讨论:组织学生进行小组讨论,分享对光伏原理的理解和应用,激发学生的思维和创新能力。
5. 总结:对本节课的重点内容进行总结,并展望光伏发电系统的未来发展。
教学资源:1. 光伏原理相关的课件和教学视频2. 光伏发电系统的实例案例3. 相关的教学参考书籍和资料教学评估:1. 课堂提问:通过提问学生对光伏原理的理解和应用情况,检查学生的学习效果。
2. 课堂讨论:观察学生在小组讨论中的表现,评价学生的思维和表达能力。
3. 作业布置:布置相关的作业,检验学生对光伏原理的掌握程度。
教学反思:根据学生的学习情况和反馈意见,及时调整教学内容和方法,不断优化教学效果。
光伏发电原理光伏发电原理1.光伏发电系统组成及运行方式1.1离网型光伏发电系统的组成一般来说,离网型太阳能光伏发电系统由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等部分组成。
1.1.1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2cm×2cm到15cm×15cm不等,单体工作电压为0.45-0.5V,工作电流为20-25mA/cm2。
太阳能组件是将太阳能电池单体进行串并联封装后形成的,其功率一般为几瓦、几十瓦、可以单独使用。
当应用领域需要较高的电压电流而单个组件不能满足要求时,可把多个组件连成太阳能电池方阵,以获得需要的电压电流。
单体组件阵列1.1.2防反充二极管又称阻塞二极管,其作用是避免由于太阳能电池方阵在阴雨天和夜晚不发电时或出现短路故障时,蓄电池组通过太阳能电池方阵放电。
它串联在太阳能电池方阵电路中,其单向导通作用,一般选用合适的整流二极管即可。
1.1.3蓄电池组蓄电池的作用是储存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并随时向负载放电。
对其的基本要求有:(1)自放电率低(2)使用寿命长(3)深放电能力强(4)充电效率高(5)少维护或免维护(6)工作温度范围宽(7)价格低廉。
目前我国与太阳能系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池。
1.1.4控制器光伏发电系统的核心部件之一,其一般具备如下功能:(1)信号检测检测光伏发电系统各装置和各单元的状况与参数,检测的物理量有输入电压、充电电流、输出电压、输出电流以及蓄电池温升。
(2)最优充电控制根据当前太阳能资源情况和电池状态确定最佳充电方式,实现高效快速的充电。
(3)蓄电池放电管理对蓄电池放电过程进行管理,如负载控制自动开关机,实现软启动、防止负载接入时蓄电池端电压压降而导致的错误保护。
(4)设备保护控制系统中因逆变器故障而出现的过电压和负载短路引起的过电流。
(5)运行状态指示通过指示灯、显示器等方式指示光伏系统的运行状态和故障信息。
关于光伏的文案(一)光伏发电的重要性与优势光伏发电是什么?•光伏发电是利用光能直接转换为电能的一种发电方式•利用太阳能产生的光子,通过光伏电池将光子能量转化为直流电光伏发电的重要性1.节能环保–光伏发电不消耗燃料,减少对化石能源的需求–没有排放污染物,对环境不产生污染2.可再生性–太阳能是永无休止的可再生能源–因为光伏发电利用太阳能转换为电能,所以不会枯竭3.分布式发电–光伏发电设备可分布在各个地方,降低输电损耗–也避免了传统发电设施的大规模建设,节省资源4.能源供给的多样性–光伏发电与其他可再生能源如风力发电等相辅相成,形成多元化能源供给光伏发电的优势•长寿命:正常使用条件下,光伏电池寿命可达20年以上;•维护简单:光伏电池组件几乎无需维护,只需定期清洗;•非常安全:光伏发电不涉及燃烧过程,不存在火灾、煤气泄漏等安全风险;•零噪音:光伏发电过程中不会产生噪音污染;•适应性强:光伏发电设备适用于各种场所,如屋顶、草坪、大棚等。
光伏发电的应用前景1.家庭光伏发电–安装光伏发电设备,自家发电满足家庭用电需求,节省能源开支–可以将多余发电的电能卖给电力公司,获得额外收益2.商业/工业领域–商业用电量大,利用光伏发电减少电费支出,降低企业运营成本–工业领域可以采用大型光伏电站,为工厂提供可靠的电力供应3.农村地区发展–农村地区较为分散,建设光伏电站可解决部分电力供应问题–提供当地的电力需求,促进农村地区的经济发展结论通过光伏发电,我们能够实现节能环保、使用可再生能源、多样化能源供给的目标,同时还能享受光伏发电的诸多优势。
光伏发电的应用前景广阔,不仅在家庭、商业和工业领域有着重要作用,也有助于农村地区的发展。
在未来的能源转型中,光伏发电将起到重要的推动作用。
光伏发电原理
光伏发电原理
1.光伏发电系统组成及运行方式
1.1离网型光伏发电系统的组成
一般来说,离网型太阳能光伏发电系统由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等部分组成。
1.1.1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2cm×2cm到15cm×15cm不等,单体工作电压为0.45-0.5V,工作电流为20-25mA/cm2。
太阳能组件是将太阳能电池单体进行串并联封装后形成的,其功率一般为几瓦、几十瓦、可以单独使用。
当应用领域需要较高的电压电流而单个组件不能满足要求时,可把多个组件连成太阳能电池方阵,以获得需要的电压电流。
单体组件阵列
1.1.2防反充二极管
又称阻塞二极管,其作用是避免由于太阳能电池方阵在阴雨天和夜晚不发电时或出现短路故障时,蓄电池组通过太阳能电池方阵放电。
它串联在太阳能电池方阵电路中,其单向导通作用,一般选用合适的整流二极管即可。
1.1.3蓄电池组
蓄电池的作用是储存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并随时向负载放电。
对其的基本要求有:(1)自放电率低(2)使用寿命长(3)深放电能力强(4)充电效率高(5)少维护或免维护(6)工作温度范围宽(7)价格低廉。
目前我国与太阳能系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池。
1.1.4控制器
光伏发电系统的核心部件之一,其一般具备如下功能:(1)信号检测检测光伏发电系统各装置和各单元的状况与参数,检测的物理量有输入电压、充电电流、输出电压、输出电流以及蓄电池温升。
(2)最优充电控制根据当前太阳能资源情况和电池状态确定最佳充电方式,实现高效快速的充电。
(3)蓄电池放电管理对蓄电池放电过程进行管理,如负载控制自动开关机,实现软启动、防止负载接入时蓄电池端电压压降而导致的错误保护。
(4)设备保护控制系统中因逆变器故障而出现的过电压和负载短路引起的过电流。
(5)运行状态指示通过指示灯、显示器等方式指示光伏系统的运行状态和故障信息。
1.1.5逆变器
逆变器是将直流电转换为交流电的设备,由于太阳能电池方阵和蓄电池组发出的是直流电,而当负载是交流负载时,逆变器是不可缺少的。
逆变器按运行方式可分为独立运行逆变器和并网逆变器。
独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。
并网逆变器用于并网运行的太阳能发电
系统,将发出的电馈入电网。
逆变器按输出波形可分方波逆变器和正弦逆变器,方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求的系统,正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。
1.1.6测量设备
对于小型的太阳能发电系统,只要求简单的测量,如蓄电池电压和充放电电流。
对于中大型太阳能光伏电站,往往还要测量太阳辐射、环境气温、充放电电量等。
1.2联网型光伏发电系统的组成
联网型太阳能光伏发电系统可分为集中式大型联网光伏系统(大型联网光伏电站)和分散式小型联网光伏系统(住宅联网型光伏系统)两类。
大型联网光伏电站所发电能直接输送到电网上,由电网统一调配向用户供电,但建设投资大,建设周期长,控制配电复杂,占用大片土地,发电成本高,发展较慢。
住宅联网型光伏系统所发的电能直接分配到住宅的用电负载上,多余或不足的电力通过连接电网来调节。
1.2.1太阳能电池方阵
太阳能电池方阵是联网型光伏系统的主要部件,有其将接收到的太阳光能直接转换为电能,其单体同离网型太阳能电池单体相同。
住宅联网型光伏系统的突出特点是与建筑相结合,按结合方式可分为建筑与光伏系统相结合(BAPV)和建筑和光伏组件相结合(BIPV)两种型式。
BAPV是光伏与建筑相结合的第一步,是将现成的平板式光伏组件安装在建筑物的屋顶等处。
BIPV是光伏与建筑相结合的进一步目标,是将光伏器件和建筑
材料集成化,把屋顶、向阳外墙、遮阳板甚至窗户的材料用光伏器件来代替,既能作为建筑材料和装饰材料,又能发电,使光伏系统的造价降低,发电成本下降。
1.2.2联网逆变器
联网逆变器是联网型光伏系统的核心部件和技术关键,联网逆变器于独立逆变器的不同之处在于它不仅可将太阳能电池方阵发出的直流电转换为交流电,并且还可以对转换的交流电的频率、电压、电流、相位、有功与无功、同步、电能品质等进行控制。
联网逆变器包括三部分(1)逆变系统其功能是采用大功率晶体管将直流高速切割,并转换为交流。
(2)控制部分有电子回路组成,作用是控制逆变部分(3)保护部分有电子回路组成,作用是在逆变器内部故障时保护设备。
2.太阳能电池
2.1半导体基础知识
2.1.1本征半导体
完全纯净的具有晶体结构的半导体,用的最多的是硅和鍺,它们各有四个价电子,都是四价元素。
硅的微观结构图
2.1.2N型半导体和P型半导体
N型半导体是在硅和鍺中掺入少量磷,磷原子参加共价键结构只需四个价电子,多余的一个价电子很容易挣脱磷原子核的束缚成为自由电子。
P型半导体是在硅和鍺晶体中掺入少量硼(或其他三价元素),每个硼原子只有三个价电子,在构成共价键结构时将因缺少一个电子而产生一个空位。
P型和N型半导体微观结构图
2.1.3 PN结
在一块N(P)型半导体的局部再掺浓度较大的三价元素使其变为P(N)型半导体,在P型半导体和N型半导体的交界处就形成了一个特殊的薄层,称为PN结。
其微观结构如图,PN结具有单向导电性。
PN结示意图
2.2太阳能电池工作原理
太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应,所谓的光生伏打效应,就是当太阳光照射到太阳能电池时,电池吸收光能,产生光生电子-空穴对,在电池内建电场作用下,电池两端出现异号电荷的积累,从而产生光生电压。
其原理示意图如图所示。
光生伏打效应示意图
当太阳光照射P-N结时,在半导体内的电子由于获得光能而释放电子,相应的便产生电子-空穴对,并在内建电场的作用下,电子被驱向N型区,空穴被驱向P型区,从而在N区有过剩电子,P区有过剩空穴,于是在PN结附近形成了与内建电场相反的光生电场。
光生电场一部分抵消内建电场,其余部分即光生伏打电动势。
2.2太阳能电池的结构
太阳能电池结构图
3.铅酸蓄电池
蓄电池是将电能转换为化学能贮存起来,需要时再把化学能转变为电能的一种贮能装置。
在此介绍VRLA 电池的结构和原理。
3.1结构
VRLA 电池由正极板、负极板、隔板、电池槽盖、硫酸电解质等主要组件组成,其结构图如图所示。
VRLA 电池结构图
3.2基本原理
正极:
O H HSO PbSO PbO 24
4222e 3H +−→−++++- 负极:
H PbSO Pb HSO +
-+−→−-+442e 4.逆变器
逆变器也称逆变电源,是将直流电能转换为交流电能的变流装置,是太阳能发电系统的一个重要部件。
逆变器按输出电压波形可分为方波逆变器、正弦波逆变器、和阶梯波逆变器。
按主电路拓扑结构可分为推挽逆变器、半桥逆变器、全桥逆变器。
按输入直流电源性质可分为电压源型逆变器、电流源行逆变器。
4.1推挽式逆变电路工作原理
图示为单向推挽式逆变器的拓扑结构。
单向推挽式逆变器拓扑结构图
该电路由2只共负极的功率开关元件和1个初级带有中心抽头的升压变压器组成,当t1<t<t2时,T1功率管上加栅极驱动信号Ug1,T1导通,T2截止,变压器输出端感应出正电压。
当t3<t<t4时,T2功率管上加栅极驱动信号Ug2,T2导通,T1截止,变压器输出端感应出负电压。
4.2单相全桥逆变电路工作原理
单相全桥逆变电路也称H桥电路,其电路拓扑结构如图所示,由两个半桥电路组成,功率开关元件Q1和Q4互补,Q2和Q3互补,当Q1和Q3同时导通时,负载两端电压为+Ud,当Q2和Q4同时导通时,负载两端电压为-Ud,Q1、Q3和Q2、Q4轮流导通,负载两端就得到交流电能。
单相全桥逆变电路拓扑结构。