太阳能光伏发电原理图
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太阳能发电原理1、原理概述太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换成电能的一种可再生清洁发电机制。
当光线照射到太阳能电池表面时,一部分光子被太阳电池板反射掉,另一部分光子被硅材料吸收,光子的能量传递给硅原子,使电子发生越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差。
当外部接通电路时,在该电压的作用下,则会有直流电流流过外部电路产生一定的输出功率。
通常每块太阳能电池组件输出的直流电压较低,一般为35V。
为了提高电压,达到逆变器最佳工作状态的额定输入直流电压,将一定数量的太阳能电池串联到一起形成回路,然后接入逆变器中,逆变器将输入的直流电转换成交流电。
逆变后得到的交流电通过站内的升压变压器升至指定电压后并入电网。
图1 太阳能发电系统原理2、系统部件2.1 太阳电池在太阳能光伏发电系统中,太阳能电池板占据着举足轻重的地位,它是将太阳能转换成电能核心部件。
太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的,这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”,因此太阳能电池又称为“光伏电池”。
用于制造太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质,和任何物质的原子一样,半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成,半导体硅原子的外层有4个电子,按固定轨道围绕原子核转动。
当受到外来能量的作用时,这些电子就会脱离轨道而成为自由电子,并在原来的位置上留下一个“空穴”,在纯净的硅晶体中,自由电子和空穴的数目是相等的。
如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素,由于这些元素能够俘获电子,它就成了空穴型半导体,通常用符号P表示;如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素,它就成了电子型半导体,以符号N代表。
若把这两种半导体结合,交界面便形成一个P-N结。
太阳能电池的核心技术就在这个“结”上,P -N结就像一堵墙,阻碍着电子和空穴的移动。
当太阳能电池受到阳光照射时,电子接受光子的能量,向N型区移动,使N型区带负电,同时空穴向P型区移动,使P型区带正电。
2.1 太阳能电池板部分太阳能电池包括一个p-n 接点,光能(光子)在此使得电子和空穴重新组合,从而产生电流。
由于p-n 接点的特性类似于二极管,因此我们通常将图 1 所示的电路用作太阳能电池特性的简化模型。
太阳能电池包括一个p-n 接点,光能(光子)在此使得电子和空穴重新组合,从而产生电流。
由于p-n接点的特性类似于二极管,因此我们通常将图 2 所示的电路用作太阳能电池特性的简化模型。
图 2 太阳能电池的简化电路模型电流源IPH 生成的电流与太阳能电池接收的光照量成正比。
在不接负载时,几乎所有生成的电流都流经二极管D,其正向电压决定着太阳能电池的开路电压(VOC)。
VOC 因不同类型太阳能电池的具体特性而有所差异。
但对大多数硅电池来说,VOC 值都在0.5V~0.6V 之间,这也是p-n 接点二极管的正常正向电压范围。
并行电阻(RP) 表示实际电池发生的较小漏电流,而Rs 则表示连接损耗。
随着负载电流的增加,太阳能电池生成的电流会有更多一部分偏离二极管而进入负载。
对大多数负载电流值来说,这对输出电压仅产生很小的影响。
图 3 显示了太阳能电池的输出特性。
太阳能电池的输出随着二极管的I-V 特性不同而略有变化,且串联电阻(RS) 也会造成较小的压降,但输出电压基本保持为常量。
不过,在某一时刻,通过内部二极管的电流会非常小,导致偏置不足,这样二极管上的电压会随负载电流的上升而快速下降。
最后,当所有生成的电流都流经负载而不通过二极管时,输出电压为零。
这种电流称作太阳能电池的短路电流(ISC),它与VOC 都是决定电池工作性能的主要参数,因此,我们将太阳能电池视为“电流有限的”电源。
当输出电流增加时,输出电压会下降,最后降为零,这时负载电流为短路电流。
图 3 典型的太阳能电池I-V 特性在大多数应用中,理想情况是尽可能从太阳能电池获得最大电力。
由于输出功率是输出电压与电流的乘积,因此我们应明确电池哪部分工作区能实现最大的输出电压与电流乘积值,即所谓的最大功率点(MPP)。
光伏发电系统由哪些部分构成?其作用分别是什么?光伏发电系统由哪些部分构成,其作用分别是什么,离网型光伏发电系统组成:典型的光伏发电系统主要由光伏阵列、充放电控制器、储能装备或逆变器、负载等组成。
其构成如图所示。
光照射到光伏阵列上,光能转变成电能,光伏阵列的输出电流由于受环境影响,因此是不稳定的,需要经过DC-DC转换器将其转变成稳定的电流后,才能加载到蓄电池上,对蓄电池充电,蓄电池再对负载供电。
如果是并网售电,则不需要蓄电池,而是通过并网逆变器,将直流电流转换成交流电流,并到电网上进行出售。
也就是说,离网型光伏发电系统必须使用到蓄电池储能,而并网型则不一定需要。
控制系统对光伏阵列的输出电压和电流进行实时采样,判断光伏发电系统是否工作在最大功率点上,然后根据跟踪算法,改变PWM信号的占空比,进而控制光伏阵列的输出电压使其工作点向最大功率点逼近。
在蓄电池过充过放控制模块中,当蓄电池电压充电或放电到一定的设定值后,就会自动关闭或打开。
光伏阵列组件光伏发电系统利用以光电效应原理制成的光伏阵列组件将太阳能直接转换为电能。
光伏电池单体是用于光电转换的最小单元,一个单体产生的电压大约为0.45V,工作电流约为20~25mA/cm2,将光伏电池单体进行串、并联封装后,就成了光伏电池阵列组件。
当受到光线照射的太阳能电池接上负载时,光生电流流经负载,并在负载两端建立起端电压,这时太阳能电池的工作情况可以用下图所示的太阳能电池负载特性曲线来表示。
它表明在确定的日照强度和温度下,光伏电池的输出电压和输出电流以及输出功率之间的关系,简称I-V特性和P-V特性。
从图中可以看出,光伏发电系统的特性曲线具有强烈的非线性,既非恒压源也非恒流源。
从其P-V特性曲线可以看出,在日照强度一定的前提下,其输出功率近似于一个开口向下的抛物线。
该抛物线顶点对应的功率即为该日照强度下的P-V曲线的最大功率点,对应的电压称为最大功率点电压。
为了提高光伏发电系统的转化效率,就必须使系统保持运行在P-V曲线最大功率点附近。
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图随着生态环境的日益恶化,人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路,太阳能必须完成从补充能源向替代能源的过渡。
光伏并网是太阳能利用的发展趋势,光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。
在光伏并网系统中,并网逆变器是核心部分.目前并网型系统的研究主要集中于DC—DC和DC-AC两级能量变换的结构。
DC—DC 变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC—AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位,同时获得单位功率因数。
其中DC—AC是系统的关键设计.太阳能光伏并网系统结构图如图1所示.本系统采用两级式设计,前级为升压斩波器,后级为全桥式逆变器.前级用于最大功率追踪,后级实现对并网电流的控制。
控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。
图1 光伏并网系统结构图逆变器的设计太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分,其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电,并送入电网。
同时实现对中间电压的稳定,便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。
并且具有完善的并网保护功能,保证系统能够安全可靠地运行。
图2是并网逆变器的原理图。
图2 逆变器原理框图控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心,可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。
实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。
控制板主要包括:CPU及其外围电路,信号检测及调理电路,驱动电路及保护电路.其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能,以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。
太阳能光伏发电光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。
不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。
理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源可以无处不在。
目录1分类发电模式输送方式独立光伏发电并网光伏发电分布式光伏发电2理论3组成4电池型号5设置原理6应用领域7光伏现状引言发展现状8中国现状资源分布发展现状相关政策未来趋势分类发电模式英文名称:Solar photovoltaics (PV)太阳能发电分光热发电和光伏发电。
不论产销量、发展速度和发展前景、光热发电都赶不上光伏发电。
可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少,通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电,简称光电。
太阳能光伏发电原理图:输送方式太阳能光伏发电分为独立光伏发电、并网光伏发电、分布式光伏发电独立光伏发电独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。
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。
并网光伏发电并网光伏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这后直接接入公共电网。
并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏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,发展难度相对较大。
而分散式小型并网光伏系统,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,是并网光伏发电的主流。
[1]分布式光伏发电分布式光伏发电系统,又称分散式发电或分布式供能,是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统,以满足特定用户的需求,支持现存配电网的经济运行,或者同时满足这两个方面的要求。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
太阳能电池基本原理基本原理——光生伏特效应太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理,直接把太阳辐射能转变为电能的发电方式。
典型太阳电池是一个p-n 结半导体二极管。
光子把电子从价带(束缚)激发到导带(自由),并在价带内留下一个空穴(自由)——产生了自由电子-空穴对(光生载流子),p型材料中的电子与n型材料中的空穴将在与少子寿命相当的时间内,以相对稳定的状态存在,直到复合。
当载流子复合后,光生电子空穴对将消失,没有电流和功率产生。
光生电子-空穴对在耗尽层中产生后,立即被内建电场分离,光生电子被送进n区,光生空穴则被送进p区。
光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能。
内建电场当把N型和P型材料放在一起的时候,在N型材料中,费米能级靠近导带底,在P型材料中,费米能级靠近价带顶,当P型材料和N型材料连接在一起时,费米能级在热平衡时必定恒等,由于在P型材料中有多得多的空穴,它们将向N型一边扩散。
与此同时,在N型一边的电子将沿着相反的方向向P型区扩散。
由于电子和空穴的扩散,在p-n结区产生了耗尽层,即空间电荷区电场,又称为内建电场。
(1)光子吸收:在大部分有机太阳能电池中,因为材料的带隙过高,只有一小部分入射光被吸收,吸收只能达到30%左右。
(2)激子扩散:激子的扩散长度应该至少等于薄膜的厚度,否则激子就会发生复合,造成吸收光子的浪费。
(3)电荷分离:对于单层器件,激子在电极与有机半导体界面处离化,对于双层器件,激子在施主-受主界面形成的p-n结处离化。
(4)电荷传输:在有机材料中,电荷的传输是定域态间的跳跃,而不是能带内的传输,这意味着有机材料和聚合物材料中载流子的迁移率通常都比无机半导体材料的低。
(5)电荷收集:电荷的收集效率也是影响光伏器件功率转换效率的关键因素,金属与半导体接触时会产生一个阻挡层,阻碍电荷顺利地到达金属电极。
等效电路模型太阳能电池等效电路无光照时类似二极管特性,外加电压时单向电流I D称为暗电流;有光照时产生光生电流I L;R s、R sh分别为太阳电池中的串、并联电阻R L为负载。
精品资料
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1. 太阳能电池板发出的电是直流电,不能直接供交流负荷(灯
具,家用电器等) 使用,所以需要转换成交流电才能供交流负荷使用。
其中逆变器的作用就是将直流电转换成交流电的装置。 见图一、图二。
2. 转换以后的交流电不仅可以供用电负荷使用,并且可以并入
国家电网,也就是卖掉多余的电能。见图三、图四。
3. 我所做的工作一个是给太阳能组件(厂家提供,包括电池板
和逆变器的成套设备,需要很小的电,大概 1KW )供电,另一个就
是设计末端配电箱给负载供电。
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