1.太阳能光伏发电简介
光伏(PV)发电是利用光伏效应将太阳辐射能量转化为电能的发电方式,是当今太阳能发电的主流。太阳能发电是一种不经过热过程直接将光能转化为电能的发电方式,包括光伏发电、光化学发电、光致发电和光生物发电。
2.太阳能光伏发电系统的类型。
太阳能发电系统可以分为两类,一类是独立系统,一类是系统连接系统(或与交流电网相连的系统)。独立系统是太阳能发电系统最基本的形式,也称为太阳能发电原型系统。该系统主要用于远离市区的海上灯塔、浮标和山顶无线中继站的供电。太阳能电池阵列输出的DC功率直接提供给负载。
如果负载是交流的,DC电源必须通过逆变器转换成交流电源。此外,输出的DC能量也用于给蓄电池充电。因为负载的电压经常波动,所以应该设置控制器来调节电压。用电力系统术语来说,通俗点叫“逆潮流”运行或“卖电”。
相反,对于电力公司来说,正常运行就是给用户供电,这叫“正向趋势”。系统接入式太阳能发电系统的优点是在雨天或夜间太阳能发电不足时,可以通过系统接入直接从商业电网购电。系统连接系统的另一个重要优点是可以省去蓄电池,降低了成本,增强了电源的稳定性和可靠性。
3.太阳能光伏发电系统的发电模式。
太阳能发电有两种方式,一种是光热电转换,一种是光热电直接转换。
3.1、光热电转换模式。
太阳能集热器利用太阳辐射产生的热能发电,一般是将吸收的热能转化为工质的蒸汽,然后驱动汽轮机发电。前者过程是光热转换过程;后一个过程是热电转换过程,就像普通的火力发电一样。
3.2.光电直接转换模式。
这样,利用光电效应将太阳辐射能量直接转化为电能,光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光伏效应直接将太阳能转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当阳光照射在光电二极管上时,光电二极管会将太阳能转化为电能并产生电流。当许多电池串联或并联时,它们可以成为输出功率相对较大的太阳能电池阵列。
4.影响太阳能光伏发电的主要因素。
太阳能的利用主要利用到达地面的太阳辐射。太阳辐射有两种。一种是光球层表面发出的光辐射,也称为电磁辐射,因为它以电磁波的形式传播光和热。这种辐射由可见光和不可见光组成。
另一种是粒子辐射,它是由带正电荷的质子、大致等量的带负电荷的电子和其他粒子组成的粒子流。粒子辐射通常能量较弱且不稳定,在太阳活动最大时最强,对人类和地球高层大气都有一定影响。但是,一般来说,它在辐射到地球表面之前,在从太阳到地球的漫长道路上逐渐消失。
因此,太阳辐射主要是光辐射。由于大气的存在,真正到达地球表面的太阳辐射能量的大小受到很多因素的影响。一般来说,太阳高度、大气质量、大气透明度、地理纬度、日照时间、海拔高度是主要因素。
5.并网太阳能光伏发电系统的组成。
光伏系统由以下三部分组成:太阳能电池组件;充放电控制器、逆变器、测试仪器和计算机监控等电力电子设备,以及蓄电池或其他储能和辅助发电设备。
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