设为主页 加入收藏 繁體中文

探讨光伏发电系统原理

    随着世界经济的飞速发展,人类对于能源的需求越来越大,造成了能源供需的矛盾与环境问题的压力已经不断的暴露问题,能源结构也急需调整来面临重大的挑战。目前地球上的石能源已经被超额开采,日渐紧缺,核动力发电的发展也因为核辐射的安全技术遇到瓶颈,能源发展问题日益制约着社会经济的发展,能源压力不断增加,大力发展可再生的能源系统已经成为世界各国促进经济发展的当务之急。太阳能的取之不尽用之不竭,作为可再生的安全环保的新能源越来越受人们追捧。我国的太阳能资源非常的丰富,全国的国土面积约占2/3的日照时间在2200小时以上,也就是说我国陆地表面每年接受的太阳能辐射能量相当于4900亿吨标准煤燃烧释放的能量,如果将太阳能全部都用于发电,则相当于上万个三峡工程发电量的总和,所以利用太阳能发电的项目前景十分广阔。随着新技术和新材料的不断发展,对与太阳能的利用水平将越来越成熟,太阳能光伏发电也受到我国前所未有的重视。 

    1、光伏效应概述 
    光伏发电系统是利用半导体材料介质的光生伏打效应,该效应的存在将照在半导体上的光能直接转变为电能的。所谓的光生伏打效应,即当物体吸收光子时产生电动势的现象,是指在物体受到光照时,物体内的电荷分布状态发生了变化因而产生了电动势和电流的一种效应。光生伏打效应主要应用在半导体的PN结上,将辐射能转换成电能。大量的研究主要集中在太阳能的转换效率上,理论预期的效率为24%,仍需要不断研究提高转换效率。太阳能电池技术是太阳能光伏发电技术应用的关键元件,目前主要使用阳光下的光电转换效率最高的半导体PN结器件,将太阳能电池经过串联后对其进行封装保护,就可以制造出大面积的太阳电池组件,同时使用调节控制器等部件就形成了太阳能光伏发电系统。 
    2、太阳能光伏发电系统的原理及组成 
    太阳能光伏发电系统一般可以分为独立系统、并网系统和混合系统等三类。根据其应用的形式、规模以及负载的类型可以细分为:简单直流系统;大、小型太阳能供电系统;交、直流供电系统;并网系统和并网混合系统。 
    (1)简单直流系统中的负载为直流负载,同时对于负载的使用时间没有特别的要求,该类型负载主要是在白天时使用,直接用太阳能光伏发电组件给负载供电。常常用于光伏水泵系统以及一些白天使用的临时设备设施中。 
    (2)小型太阳能供电系统主要使用在直流负载且负载功率比较小的设备上,比较适用于解决偏远无电地区家庭基本的照明问题。大型太阳能供电系统的负载功率一般比较大,因此需要使用比较大的光伏电池组件和蓄电池组,常常使用在通信遥测监测设备等领域。 
    (3)交、直流供电系统能够同时为直流和交流的负载提供电能。交流电能是通过在系统结构上增加逆变器将直流电转换为交流电来满足交流负载的需求。 
    (4)并网系统是将太阳能光伏电池组件产生的直流电通过并网逆变器,将直流电转换成符合市电电网要求的交流电后,接入公共电网提供给用户电能。 
    (5)并网混合供电系统是将太阳能光伏电池组件、市电和备用燃油发电机等发电技术的优点综合利用,其是将市电和太阳能光伏电池组件进行并行的工作,对于用户负载如果光伏电池组件所产生的电能能够满足负载的使用,则该系统将直接使用光伏电池组件产生的电能来供给负载使用,同时将多余的电能反馈到电网。如果太阳能光伏电池组件不能够产生足够的电能给负载,则将启动市电来满足要求。如果市电发生故障同时光伏电池组件产生的电能不能够供负载使用,则系统将自动断开市电并启动燃油发电机组来满足负载。 

TAG:探讨光伏发电系统原理