1. 光伏发电太阳能系统组成
光伏组件又称太阳电池组件( Solar Cell module),是指具有封装及内部联结的,能单独提供直流电输出的,最小不可分割的光伏电池组合装置。
光伏组件(俗称太阳能电池板)由太阳能电池片(整片的两种规格125*125mm、156*156mm、124*124mm等)或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的太阳能电池组合在一起构成。由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小,然后我们把他们先串联获得高电压,再并联获得高电流后,通过一个二极管(防止电流回输)然后输出。
2. 太阳能光伏系统的组成
太阳能优点
(1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,便于采集,且无须开采和运输。
(2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。
(3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
(4)长久:根据太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。
太阳能作用:
(1)光热利用
它的基本原理是将太阳辐射能收集起来,通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置,主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器(槽式、碟式和塔式)等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同,而把太阳能光热利用分为低温利用(<200℃)、中温利用(200~800℃)和高温利用(>800℃)。目 前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能采暖(太阳房)、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等,中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等,高温利用主要有高温太阳炉等。
(2)发电利用
新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。已实用的主要有以下两种。
1、光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽,然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换,后一过程为热—电转换。这种方式简单易行,成本低廉回报大,适合在中国大面积推广。
2、光—电转换。其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能,它的基本装置是太阳能电池。可惜这种发电方式效率只有10%,其成本大于寿命,没有任何经济价值。在制造太阳能电池的过程中,往往会产生二次污染。
(3)太阳能电池
材料要求:耐紫外光线的辐射,透光率不下降。钢化玻璃作成的组件可以承受直径25毫米的冰球以23米/秒的速度撞击。
用途:太阳能发电广泛用于太阳能路灯、太阳能杀虫灯、太阳能便携式系统,太阳能移动电源,太阳能应用产品,通讯电源,太阳能灯具,太阳能建筑等领域。
太阳能在2050年前可能将成为电力的主要来源,受助于发电设备成本大跌。IEA报告表示,2050年前太阳能光伏(PV)系统将最多为全球贡献16%的电力,来自太阳能发电厂的太阳能热力发电(STE)将提供11%的电力。
(3)光化利用
这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。
光化转换就是因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程。其基本形式有植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的光化反应。
植物靠叶绿素把光能转化成化学能,实现自身的生长与繁衍,若能揭示光化转换的奥秘,便可实现人造叶绿素发电。太阳能光化转换正在积极探索、研究中。
通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。巨型海藻。
(4)燃油利用
欧盟从2011年6月开始,利用太阳光线提供的高温能量,以水和二氧化碳作为原材料,致力于“太阳能”燃油的研制生产。截止目前,研发团队已在世界上首次成功实现实验室规模的可再生燃油全过程生产,其产品完全符合欧盟的飞机和汽车燃油标准,无需对飞机和汽车发动机进行任何调整改动。
研制设计的“太阳能”燃油原型机,主要由两大技术部分组成:第一部分利用集中式太阳光线聚集产生的高温能量,辅之ETH Zürich 自主知识产权的金属氧化物材料添加剂,在自行设计开发的太阳能高温反应器内将水和二氧化碳转化成合成气(Syngas),合成气的主要成分为氢气和一氧化碳;第二部分根据费-托原理(Fischer-Tropsch Principe),将余热的高温合成气转化成可商业化应用于市场的“太阳能”燃油成品.
3. 太阳能光伏发电系统的组成及各部分的作用
光伏发电系统是由太阳能光伏板、安装支架、逆变器,以及光伏直流电电缆等几部分组成!
4. 太阳能光伏发电系统的组成
一套基本的光伏发电系统是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池(组)构成。可以说质量越好,转换效率越高,比如古瑞瓦特的光伏逆变器就可以。
5. 光伏发电太阳能系统组成图
1、太阳能电池片
晶硅组件:由高纯度石英砂制成冶金硅,冶金硅经氯析冶炼制成晶硅,通常晶硅组件效率可达14-16%。分为单晶硅组件和多晶硅组件。
薄膜组件:薄膜电池的主要材料有非晶硅,铜铟镓硒等。非晶硅电池组件效率为6%-8%左右,CIGS电池组件效率8-12%。效率虽然较晶硅低,但具有成本低,弱光性好等优点。太阳能电池片是光电转换的最小单元,常用尺寸一般125mm*125mm或156mm*156mm。太阳能电池片的工作电压约为0.5V左右,一般不能单独使用。将太阳能电池串并联封装后,就成为光伏组件。
2、电池片数目
一块光伏组件通常由60片(6×10)或72片(6×12)电池片组成。
3、组件尺寸
常见面积为1.638m2(0.992m×1.652m)和1.94m2(0.992m×1.956m),组件的尺寸是安装方面考虑的重要因素。
4、组件重量
目前市场上常见的多晶硅组件每平米的重量在12公斤左右(60片单块组件约19公斤) 。
5、背板
对晶硅电池组件背板的性能要求通常包括:
具有良好的耐气候性能
层压温度下不起任何变化
与粘稠材料结合牢固
必须具有很低的热阻,并且能阻止水或水蒸气的进入
所以大家就该知道为什么背板通常选用白色吗?白色有利于电池片之间空隙处的光反射到前表面,有部分光会再反射到太阳能电池,增加了太阳能电池对光能的利用,有利于光电转换效率的提高,目前市场还出现双玻光伏板就是利用背板接受漫反射光线从而更好利用到背面接受提高效率。
6、框架
平板组件必须有框架,以保护组件、方便组件的连接和固定。框架的主要材料有不锈钢、铝合金、橡胶及增强塑料等。常规光伏框架一般是铝材料制作的。框架结构应该是没有突出部位的,以避免水、灰尘或者其他物体的积存。其表面氧化层厚度大于10μm,可以保证在室外环境使用30年以上不被腐蚀,牢固耐用。
7、接线盒
组件的正负极在接线盒内与设计好的电缆相连接,与外部线路连接。具有如下几个主要特性:
外壳具有强烈的抗老化、耐紫外线能力
符合室外恶劣环境条件下的使用要求
优秀的散热模式,有效降低内部温度,满足电气要求良好的防水、防尘 IP是国际用来认定防护等级的代号 IP(Ingress Protection)等级由两个数字所组成,第一个数字表示防尘;第二个数字表示防水,数字越大表示其防护等级越佳:
IP67的防护等级非常高了,可以做到完全防止粉尘进入,可以短时间浸入水中。
三、温度额定值参数
这组参数主要体现了温度对组件的一些参数的影响。
1、额定电池温度
额定电池温度是指当太阳能组件或电池处于开路状态,并在以下具有代表性情况时所达到的温度。
电池表面光强: 800 W /㎡
环境温度: 20℃
风速: 1 m /s
电负荷:无(开路)
倾角:与水平面成45°
支架结构:后背面无建筑物(自然通风)
此值一般为45±2℃(组件工作温度),由于光伏组件的功率温度系数为负值,故此额定电池温度值越低越好。
2、功率温度系数
功率随温度的变化,单位%/℃,为负值
3、电压温度系数
电压随温度的变化,单位%/℃,为负值
4、电流温度系数
电流随温度的变化,单位%/℃,为正值
通常组件温度降低时时,电池片的输出电流会随之降低,而电压随之升高,因而,设计光伏系统组串匹配逆变器,需考虑当地极端低温,防止组串电压超过逆变器的标称范围。
四、极限参数
以下参数体现了组件工作的极限条件:
1、工作温度
组件的工作温度,通常指组件可以工作的外部环境温度范围。
一般光伏组件的工作温度是可以满足环境温度的。但是有一天你的需求变成在南极、北极甚至外太空建立电站,那么请不要忘记这个参数。
2、最大系统电压
系统电压是指若干太阳能板组成一个太阳能发电系统,这个发电系统的最大直流电压;最大可以是1000V.(假设光伏组件开路电压Voc的电压温度系数为-0.32%,STC下的Voc=44.7V,在极端工作低温-40℃下的Voc=44.7*(1+0.32%*(25+40))=54V,一般要求每个组串中设计串联组件数≤1000/54=18)。目前流行太阳能板的标准系统电压是600V(美国标准)和1000V(欧洲标准)。
3、最大保险丝额定电流
该值会大于最大工作点工作电流,用来保护组件及线缆。以典型的集中式电站为例,在当前的集中式电站中,并联的组串数量高达100串,当有一串发生短路故障,所有组串的电流均会反灌故障组串,反灌电流可能超过800A,远远超出了线缆和组件的安全要求,易引发火灾事故,所以必须使用熔丝来切断故障电流,保护线缆和组件。
五、相关认证
光伏认证就是国家认可的认证机构,如TUV(技术检验协会)、IEC (国际电工委员会)、中国质量认证中心(CQC)对光伏企业产品符合是否符合其相关标准的认证。光伏产品的认证可以分为两大类别:安全认证和性能认证。根据光伏产品出口的国家或地区不同,主要包括:欧盟CE认证、TUV/VDE认证、MCS认证、加拿大CSA认证、美国ETL认证、UL认证、澳洲SAA认证、CEC列名要求、日本JET认证等等。
6. 太阳能光伏发电系统构成
太阳能电池板简称“太阳能板”,英文为Solarpanel,它是通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转化为电能的装置,大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”,但因制作成本很大,以至于它还不能被大量广泛和普遍地使用,目前已经出现人造硅材料用于替代。相对于普通电池和可循环充电电池来说,太阳能电池板属于更节能环保的绿色产品。
太阳能电池板由以下几个部分组成:
1)钢化玻璃其作用为保护发电主体(如电池片),透光其选用是有要求的,
1.透光率必须高(一般91%以上);
2.超白钢化处理
2)EVA用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片),透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命,暴露在空气中的EVA易老化发黄,从而影响组件的透光率,从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外,组件厂家的层压工艺影响也是非常大的,如EVA胶连度不达标,EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够,都会引起EVA提早老化,影响组件寿命。
3)电池片主要作用就是发电,发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片,两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低,但消耗及电池片成本很高,但光电转换效率也高,在室外阳光下发电比较适宜;薄膜太阳能电池,相对设备成本较高,但消耗和电池成本很低,但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点,但弱光效应非常好,在普通灯光下也能发电,如计算器上的太阳能电池。
4)EVA作用如上,主要粘结封装发电主体和背板
5)背板作用,密封、绝缘、防水(一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化,大部分组件厂家都质保25年,钢化玻璃,铝合金一般都没问题,关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。)
6)铝合金保护层压件,起一定的密封、支撑作用
7)接线盒保护整个发电系统,起到电流中转站的作用,如果组件短路接线盒自动断开短路电池串,防止烧坏整个系统。接线盒中最关键的是二极管的选用,根据组件内电池片的类型不同,对应的二极管也不相同
8)硅胶密封作用,用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶,国内普遍使用硅胶,工艺简单,方便,易操作,而且成本很低。
7. 光伏发电太阳能系统组成部分
光伏三大件就是指太阳能光伏组件,逆变器和支架,这是光伏系统必备的组成部分,其余还有交直流线缆和汇流箱等。
1.钢化玻璃。其作用为保护发电主体(如电池片),透光的选用要求 :1)透光率必须高(一般91%以上);2)超白钢化处理。
2.EVA。用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片),透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命,暴露在空气中的EVA易老化发黄,从而影响组件的透光率,从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外,组件厂家的层压工艺影响也是非常大的,如EVA胶连度不达标,EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够,都会引起EVA提早老化,影响组件寿命。
3.电池片。主要作用就是发电,发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片,两者各有优劣晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低,但消耗及电池片成本很高,但光电转换效率也高,在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池,相对设备成本较高,但消耗和电池成本 很低,但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点,但弱光效应非常好,在普通灯光下也能发电,如计算器上的太阳能电池。