太陽能發電系統培訓教材2013年12月11日太陽能系統概況太陽能電源相當于一個接著負載的大充電器。白天，太陽能電池方陣將日照輻射能轉換成電能，控制器將不穩定的光伏電能轉換成穩定的電能，驅動負載并給蓄電池充電；夜間由蓄電池放電為負載供電，如此往復。太陽能電源的組成：太陽能方陣+太陽能控制器+蓄電池組。常用的太陽能電源有兩個種類，是兩種完全不同的工作模式，即:子陣投撤PWM撤型（蓄電池穩壓式）和直流變換DC-DC型（獨立穩壓型）太陽能發電系統框圖太陽能控制柜高頻開關整流器監控器充電控制器負荷穩壓器移動油機太陽電池方陣直流負荷蓄電池組太陽能發電原理

太陽能電池芯片是具有光電效應的半導體器件，半導體的PN結被光照后產生電流，當光直射太陽能電池芯片，其中一部分被反射，一部分被吸收。一部分透過電池芯片、被吸收的光激發被束縛的高能級狀態下的電子，使之成為自由電子，這些自由電子在晶體內向各方向移動，余下空穴（電子以前的位置）?？昭ㄒ矅@晶體飄移，自由電子（－）在N結聚集，空穴（＋）在P結聚集，當外部環路被閉合，電流產生電池單元

由于技術和材料原因，單一電池的發電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經串、并聯組成的電池系統，稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管，根據半導體材料的電子學特性，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的P-N結上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，在導帶和價帶中產生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結勢壘區存在著較強的內建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。

若在內建電場的兩側面引出電極并接上負載，理論上講由P-N結、連接電路和負載形成的回路，就有"光生電流"流過，太陽能電池組件就實現了對負載的功率P輸出。

理論研究表明，太陽能電池組件的峰值功率Pk，由當地的太陽平均輻射強度與末端的用電負荷(需電量)決定。

太陽能電源系統

太陽能電池與蓄電池組成系統的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統工作特性。

電能儲存單元太陽能電池產生的直流電先進入蓄電池儲存，蓄電池的特性影響著系統的工作效率和特性。蓄電池技術是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時間(發電時間)的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預定的連續無日照時間決定。西氣東輸的是按5天無日照設計的，一般閥室是1500安時，待陰保設備的閥室是2000安時

控制器

控制器的主要功能是使太陽能發電系統始終處于發電的最大功率點附近，以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調制技術即PWM控制方式，使整個系統始終運行于最大功率點Pm附近區域。放電控制主要是指當電池缺電、系統故障，如電池開路或接反時切斷開關。目前日立公司研制出了既能跟蹤調控點Pm，又能跟蹤太陽移動參數的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。

DC-AC逆變器

逆變器按激勵方式，可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經過調制、濾波、升壓等，得到與照明負載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統終端用戶使。太陽能極板以深藍為主色突顯沉靜穩重的色調。由于電池高效率化的實現，確保了相同面積發電量的增加。京瓷太陽能電池裝置“d.Blue”，在電池表現方面，依靠等離子體與反應性氣體形成以微米為單位的細小凹凸，使太陽光的反射減少，提高了發電效率太陽能日射計日射計是測量日照強度的設備，它的數據為系統的運行提供參考。太陽能控制柜警示標志交流輸入開關監控模塊負荷開關充電控制器蓄電池開關太陽能輸入開關整流模塊充電控制器太陽能充電控制器能夠將整個電池方陣的輸入電壓通過高頻大功率的變換器件，變成穩定的蓄電池均充或浮充電壓值，從而可保證蓄電池免受靠切換方陣充電時的電流沖擊，使蓄電池的使用壽命延長。監控器根據蓄電池的運行情況，向太陽能充電控制器發出均充或浮充信號，實現了對蓄電池的自動管理的目的。負荷穩壓器負荷穩壓器使用來講蓄電池的電壓變換為負荷所需要的直流24V電壓。當蓄電池電壓低于21.6V時，負荷穩壓器將切斷，停止向負荷供電。多個負荷穩壓器并聯還具有均流的功能。數據采集監控模塊監控模塊顯示功能：可顯示太陽電池電流和電壓、日射量、蓄電池充放電電流和電壓、溫度（蓄電池和環境）、負荷電流和電壓、年月日時分及系統參數。控制功能：對太陽能充電控制器的開機/停機控制，蓄電池的均充/浮充自動控制。設定功能：在前面板,設定撥碼開關向上搬為設定狀態,此時可修改狀態值或設定值;設定撥碼開關向下搬為非設定狀態,此時可查詢狀態值或設定值,但不能修改。遠端監控功能整流模塊控制保護功能；并聯均流功能；控制保護功能

維護檢修

日常請進行以下方面的檢查。請確認1.1項的使用環境是否維持。確認太陽電池方陣架臺應無傾斜、斷裂情況發生。請確認太陽電池表面應無碎裂、背面無破損、邊框無明顯變形。確認太陽能組合電源柜體沒有出現腐蝕，生銹。請確認在中午充電控制器應有輸出電流給蓄電池和負荷。太陽能組合電源監控器的[報警]指示燈閃亮時，請參照9項中的[異常處理]。請確認太陽能組合電源柜體內是否有不同于以往的雜音。通氣口堵塞會造成冷卻系統的不良，請注意清掃周圍。蓄電池端子處應無酸液滲出，殼體應無變形，請注意及時清掃灰塵。定期維護(四年一次)每四年應進行一次定期維護，定期維護也可與日佳公司進行商談。異常處理

顯示異常名稱運行模式內容處理方法太陽能方陣異常充電運行日射量≤0.05kW/m2且太陽電池側的電壓≥36.55V。太陽電池側的輸入及蓄電池空開重新閉合一次再運行，若不能解除，請與我公司聯絡。整流器輸出過電壓充電運行整流器內部的保護功能動作。重新起動，若不能解除，請與我公司聯絡。充電控制器輸出過電壓充電運行充電控制器內部的保護功能動作。重新起動，若不能解除，請與我公司聯絡。蓄電池充電過電壓充電運行充電控制器和整流器側的輸出穩壓失控，它們內部的保護功能動作，運行停止。重新起動，若不能解除，請與我公司聯絡。蓄電池充電低電壓充電運行充電控制器故障或連續陰雨天過長，負荷穩壓器的保護功能動作，停止供電。重新起動或用整流器充電，若不能解除，請與我公司聯絡。蓄電池過溫充電運行充電控制器側的蓄電池溫度補償失控，導致蓄電池溫度升高。重新起動，若不能解除，請與我公司聯絡。負荷過電壓充電運行負荷穩壓器失控，監控器向外部出告警信號。降低充電控制器和整流器側的輸出電壓，若不能解除，請與我公司聯絡。負荷低電壓充電運行負荷穩壓器失控或蓄電池放電保護，監控器向外部出告警信號。重新起動，若不能解除，若不能解除，請與我公司