2023年太阳能学习总结及体会.docx

太阳能学习总结及体会 太阳能发电系统学习心得 太阳能发电类型 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。 太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。结构和工作原理 太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件（solarcells）是利用半导体材料的电子学特性实现p-v转换的固体装置，在广阔的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些兴旺国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑（照明）一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。 1太阳能发电原理 太阳能发电系统主要包括。太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。 1.1太阳能电源系统 太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。（1）电池单元： 由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由p型和n型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的p-n结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于p-n结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度j，短路电流isc，开路电压uoc。假设在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由p-n结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率p输出。 理论研究说明，太阳能电池组件的峰值功率pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷（需电量）决定。 （2）电能储存单元： 太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间（发电时间）的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。 1.2控制器 控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即pwm控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。 1.3dc-ac逆变器 逆变器按鼓励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流 电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用spwm处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照 明负载频率f，额定电压un等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。2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。几种太阳能电池的转换效率见表1。 表1转换效率 实验室典型电池商品薄膜电池 各种太阳能电池ηmax（%）各种太阳能电池η（%） 单晶硅24.4多晶硅16.6 多晶硅18.6铜铟镓硒18.8 gaas（单结）25.7碲化镉16.0 a-si（单结）13铜铟硒14.1 充分利用太阳能是绿色照明的重要内容之一。而真正意义上的绿色照明至少还包括：照明系统的高效率，高稳定性，高效节能的绿色光源等。 第5页 共5页