太陽(yáng)能光伏發(fā)電
Solar Photovoltaic Energy

太陽(yáng)能是最清潔的能源,太陽(yáng)能資源非常豐富,太陽(yáng)電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射光通過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N新型的器件,太陽(yáng)電池又稱(chēng)為“光伏電池”,太陽(yáng)電池經(jīng)過(guò)串并聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件,配上功率控制器、儲(chǔ)能裝置、變換器等就組成了光伏發(fā)電系統(tǒng)。近年來(lái)隨著太陽(yáng)電池效率的提高與成本下降,太陽(yáng)電池發(fā)電開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用。

本欄目主要介紹太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與相關(guān)設(shè)備的技術(shù)常識(shí),基礎(chǔ)部分可作為中學(xué)物理課外活動(dòng)小組的參考資料。

 
    轉(zhuǎn)太陽(yáng)能電池原理
太陽(yáng)能電池由半導(dǎo)體材料制造,利用PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?yáng)電池分單晶硅太陽(yáng)電池、多晶硅太陽(yáng)電池、非晶硅太陽(yáng)電池。
 
太陽(yáng)能電池原理
         
    轉(zhuǎn)太陽(yáng)能電池組件
硅太陽(yáng)能電池采用硅晶體薄片制作,主要工藝流程為制絨面,制結(jié),絲印電極。硅太陽(yáng)能電池組件由多個(gè)電池片串并組成,并加鋼化玻璃板與鋁框架等封裝而成。
 
太陽(yáng)能電池組件
         
    轉(zhuǎn)光電子器件
利用半導(dǎo)體光-電子轉(zhuǎn)換效應(yīng)制成的功能器件稱(chēng)為半導(dǎo)體光電子器件,介紹利用光電導(dǎo)效應(yīng)與光生伏特效應(yīng)制作的器件。
 
光電子器件
         
    轉(zhuǎn)光伏電池固定安裝
大多數(shù)太陽(yáng)電池采用固定安裝,電池板應(yīng)向南方傾斜(包括在屋頂安裝),用支架支撐固定。
 
光伏電池固定安裝
         
    轉(zhuǎn)光伏電池單軸跟蹤
為提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率,在緯度低的地區(qū)可采用平單軸跟蹤陣列,在緯度高的地區(qū)可采用斜單軸跟蹤陣列。
 
光伏電池單軸跟蹤
         
    轉(zhuǎn)光伏電池雙軸跟蹤

雙軸跟蹤式太陽(yáng)電池有最好的轉(zhuǎn)換效率,雙軸跟蹤主要有極軸式雙軸跟蹤與高度角和方位角雙軸跟蹤兩種。

 
光伏電池雙軸跟蹤
         
   
太陽(yáng)跟蹤傳感器(太陽(yáng)位置傳感器)主要有三種形式,隔板式太陽(yáng)位置傳感器,金字塔式太陽(yáng)位置傳感器,光筒式太陽(yáng)位置傳感器。
 
太陽(yáng)跟蹤傳感器
         
    轉(zhuǎn)光伏電池跟蹤控制
介紹太陽(yáng)能電池板的方位跟蹤,主要有視日運(yùn)動(dòng)跟蹤法、光電跟蹤法、混合控制法三種控制方式。
 
光伏電池方位跟蹤
         
    轉(zhuǎn)最大功率點(diǎn)跟蹤
介紹太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)跟蹤方法,常用的有恒電壓跟蹤法,擾動(dòng)觀察法,電導(dǎo)增量法等方法。
 
最大功率點(diǎn)跟蹤
         
    轉(zhuǎn)直流變換器
把直流電轉(zhuǎn)換成不同電壓直流電的裝置稱(chēng)為DC-DC變換器或直流變換電路,有單象限變換(斬波)電路、雙象限電路、四象限電路。
 
DC-DC變換器原理
         
    轉(zhuǎn)SPWM逆變電路原理
把直流電轉(zhuǎn)換成正弦波交流電是根據(jù)根據(jù)面積等效原理,通過(guò)全橋逆變電路把直流電轉(zhuǎn)換成和正弦波等效的PWM波形,也稱(chēng)SPWM波形。
 
SPWM逆變電路原理
         
    轉(zhuǎn)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)也稱(chēng)為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng),是能夠獨(dú)立提供供電能力的光伏發(fā)電系統(tǒng),由太陽(yáng)能電池板、控制器、蓄電池、逆變器、用電設(shè)備組成。
 
離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
         
   
與電力網(wǎng)相連接的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)稱(chēng)為光伏并網(wǎng)系統(tǒng),并網(wǎng)逆變器是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件和技術(shù)關(guān)鍵,主要有集中逆變器、組串逆變器、組件逆變器。
 
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
         
    轉(zhuǎn)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電
風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池方陣、風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能集中提供用戶(hù)使用,富余的電能則送入外電網(wǎng)。系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器、太陽(yáng)能電池控制器與逆變器組成。
 
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)
         
    轉(zhuǎn)光伏電池其他應(yīng)用
太陽(yáng)電池在航天器中是不可缺少的發(fā)電設(shè)備,目前在交通、航空、領(lǐng)域有一些成功的應(yīng)用,有廣泛應(yīng)用市場(chǎng)。
 
太陽(yáng)電池其他應(yīng)用
         
       
         
         
 
 
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