太阳能光伏发电原理及关键设备-solarbe文库

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太阳能光伏发电原理及关键设备（中环工程公司新能源事业部史君海） 2009年 10 月 24 日光伏电池、逆变器与跟踪器引言 首先探讨光伏电池原理，重点掌握光伏电池伏安特性。 在此基础上，学习光伏并网逆变器原理，重点把握波形控制、 MPPT 原理和反孤岛控制。 在掌握光电池原理基础上，讨论跟踪器工作原理，重点把握各类跟踪器提高光伏发电量的作用。目目录录一、太阳能光伏发电原理二、光伏并网逆变器三、太阳能跟踪器一一、、太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 1. 典型并网光伏发电系统原理 2. 光伏电池原理 3. 光伏电池电气特性 1.典典型型并并网网光光伏伏发发电电系系统统原原理理太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理与建筑结合的并网光伏发电系统（ BIPV）特点 1、并网点在配电侧； 2、采用 “可逆流 ”并网方式（电流是双向的，可以从电网取电，也可以向电网送电）； 3、分 “上网电价 ”并网方式（双价制）和 “净电表计量 ”方式（平价制）。 ①太阳电池 ②开关 /保护 /防雷 ③电缆 ④并网逆变器 ⑤电度表（光伏电量） 1.典典型型并并网网光光伏伏发发电电系系统统原原理理并网光伏发电站太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 1、光伏电池 2、跟踪器 3、汇流箱 4、直流屏 5、逆变器 6、升压站 7、其它设备 2.光光伏伏电电池池原原理理太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 工作过程太阳电池 solar cell是以半导体制成的，将太阳光照射在其上，太阳电池吸收太阳光后，能透过 p型半导体及 n型半导体使其产生电子负及空穴正，同时分离电子与空穴而形成电压降，再经由导线传输至负载 2.光光伏伏电电池池原原理理太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 1. 光能到电能转换只有在 P-N 结界面活性层发生。并且一个光子只能激发出一个电子 - 空穴对。 2. 具有足够能量的光子进入 P-N 结区附近才能激发电子 -空穴对。（硅电池，光波长小于 1.1um 可见光） 3. 温度升高， P-N 结界面活性层变薄，造成电池电压降低、光能到电能转换能力降低太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 2.光光伏伏电电池池原原理理电电池池 \组组件件 \阵阵列列光光伏伏并并网网逆逆变变器器 3.光光伏伏电电池池组组件件电电气气特特性性 –预预备备知知识识直流电是指方向不随时间发生改变的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。 3.光光伏伏电电池池组组件件电电气气特特性性太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 3.光光伏伏电电池池组组件件电电气气特特性性太阳电池的 I-V特性及功率曲线太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 3.光光伏伏电电池池组组件件电电气气特特性性标准测试条件 STC AM1.5, P01000W/m2,T25C 转换效率 kPm/PaIm*Um/P0*Aa, 填充因子 FF Pm/PcIm*Um/Isc*Voc, 太太阳阳能能光光伏伏发发电电原原理理 3.光光伏伏电电池池组组件件电电气气特特性性二二、、光光伏伏并并网网逆逆变变器器 1. 从 “名字 ”谈起 2. ‘逆变器 ’重要么 3. 相关交流电知识 4. 并网逆变器系统 5. 逆变原理（波形控制） 6. ＭＰＰＴ原理 7. 反孤岛效应 8. 逆变器技术指标光光伏伏并并网网逆逆变变器器１１ .从从 “名名字字 ”谈谈起起逆变器是把直流电能逆变为交流电能的电力电子设备。并网逆变器输出侧接入电网，要求逆变器输出电流波形符合电网要求光伏光伏电能输入逆变器，要求逆变器跟踪光伏电池最大功率点（ＭＰＰＴ）光光伏伏并并网网逆逆变变器器２２ .逆逆变变器器重重要要么么光光伏伏并并网网逆逆变变器器２２ .逆逆变变器器重重要要么么光光伏伏并并网网逆逆变变器器２２ .逆逆变变器器重重要要么么结论具有逆变、并网、光伏 MPPT、监测控制、网络通信等功能 ,工作特性决定电站性能，非常重要，是光伏并网发电系统核心部件 ,具有很高经济价值。 3.相相关关的的交交流流电电知知识识光光伏伏并并网网逆逆变变器器交流电也称 “交变电流 ” ，简称 “交流 ”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。锯齿形波 sawtooth wave 正弦波 sine wave 方形波 square wave 3.相相关关的的交交流流电电知知识识光光伏伏并并网网逆逆变变器器 ut  2U sin2ft  对任意交流电压频率固定，例如 f 50Hz . U U         同样，对任意交流电流，频率固定 . t  2I sin2ft  Im sin2ft  I I 3.相相关关的的交交流流电电知知识识光光伏伏并并网网逆逆变变器器          U˙ RI˙ 3.相相关关的的交交流流电电知知识识光光伏伏并并网网逆逆变变器器 X L L 2fL 3.相相关关的的交交流流电电知知识识 C 光光伏伏并并网网逆逆变变器器 1 1 XC C 2fC U˙ jX I˙ 90o XcI90o U 0o 3.相相关关的的交交流流电电知知识识 R L C 光光伏伏并并网网逆逆变变器器 U˙ U˙ U˙ U˙ RI˙ jX L I˙ jXC I˙ RI˙  ZI˙ j X L  XC I˙ arctan X L X C R 3.相相关关的的交交流流电电知知识识       ）光光伏伏并并网网逆逆变变器器将电压三角形的各个边乘以电流 I，就可得到功率三角形。 P＝ UR I＝ S cos （ W） Q＝ QL－ QCS sin （ var） P S＝ U I＝ P 2 Q 2 ＝（ VA cos 阻抗三角形、电压三角形和功率三角形是分析计算 R、 L、 C串联或其中两种元件串联的重要依据。功率因数   P S  cos  4.光光伏伏并并网网逆逆变变器器系系统统光光伏伏并并网网逆逆变变器器 4.光光伏伏并并网网逆逆变变器器系系统统光光伏伏并并网网逆逆变变器器 5.逆逆变变原原理理（（输输出出电电流流波波形形控控制制））光光伏伏并并网网逆逆变变器器图逆变器简化原理图