1.0绪论
光伏系统的规模和应用形式各异,如系统规模跨度很大,小到0.3~2W的太阳能庭院灯,大到MW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样,在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一,但其组成结构和工作原理基本相同。本文将简要介绍光伏系统结构,并重点介绍其功率计算方法。
2.0光伏系统的组成
1.太阳能电池组件:由太阳能电池组件(也称光伏组件)按照系统需求串、并联而成,在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出,它是太阳能光伏系统的核心部件。
2.蓄电池:将太阳能电池组件出现的电能储存起来,当光照不足或晚上、或者负载需求大于太阳能电池组件所发的电量时,将储存的电能释放以满足负载的能量需求,它是太阳能光伏系统的储能部件。目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池,关于较高要求的系统,通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅酸蓄电池等。
3.控制器:它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制,并按照负载的电源需求控制太阳能电池组件和蓄电池对负载的电能输出,是整个系统的核心控制部分。随着太阳能光伏产业的发展,控制器的功能越来越强大,有将传统的控制部分、逆变器以及监测系统集成的趋势,如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三种功能。
4.逆变器:在太阳能光伏供电系统中,假如含有交流负载,那么就要使用逆变器设备,将太阳能电池组件出现的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载要的交流电。
太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下,将太阳能电池组件出现的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电,假如日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电,关于含有交流负载的光伏系统而言,还要新增逆变器将直流电转换成交流电。光伏系统的应用具有多种形式,但是其基本原理大同小异。
3.0太阳能电池组件功率计算方法
太阳能发电容量是指太阳能电池组件发电功率WP。发电功率量值取决于负载24h所能消耗的电力H(WH),由负载额定电源与负载24h所消耗的电力,决定了负载24h消耗的容量P(AH),再考虑到平均每天日照时数及阴雨天造成的影响,计算出太阳能电池阵列工作电流IP(A)。
由负载额定电源,选取蓄电池公称电压,由蓄电池公称电压来确定蓄电池串联个数及蓄电池浮充电压VF(V),再考虑到太阳能电池因温度升高而引起的温升电压VT(V)及反充二极管P-N结的压降VD(V)所造成的影响,则可计算出太阳能电池阵列的工作电压VP(V),由太阳电池阵列工作电源IP(A)与工作电压VP(V),便可决定太阳能电池组件发电功率WP(W),从而设计出太阳能电池组件容量,由设计出的容量WP与太阳能电池组件工作电压VP,确定太阳能电池组件的串联块数与并联组数。