光伏發電原理是什麽？係統組成有哪些？2019-08-2291网站（dá）光電下載文件：暫時沒有下載文件
光伏發電是利用半導體界麵（miàn）的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術（shù）。這種技術的關（guān）鍵元件是太陽（yáng）能電池。太陽能電池經過串聯後進行封裝保護可形成大麵積的太陽電池組件，再配合（hé）上功率控製器等部件就形成了光伏（fú）發電裝置。 1光伏效應 如（rú）果光線照射在（zài）太陽能電池（chí）上並且光在界麵層被吸收，具（jù）有足夠能量的（de）光子能夠在P型矽（guī）和N型矽中將電子從共價鍵中激發，以致產生電子－空穴對。界（jiè）麵層附近的電子和空（kōng）穴在複合之前，將通（tōng）過空間電荷的電場作用被（bèi）相（xiàng）互分離。電（diàn）子向帶正電的N區（qū）和空穴向帶負電的P區（qū）運動。通過界麵層的電荷分離，將在（zài）P區和N區之間產（chǎn）生一個向外的（de）可測試（shì）的電壓。此時可在矽片的兩邊加上電極並（bìng）接入電壓表。對晶體矽太陽能電（diàn）池來（lái）說，開路電壓的典型數值為0.5～0.6V。通（tōng）過光照在界麵層產生的電（diàn）子－空穴對越多，電流越大。界麵層吸收的光能越多，界麵層即電池麵積（jī）越大，在（zài）太陽能電池中形成的電流也越大。 2、原（yuán）理 太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電場的作用下（xià），空穴由n區流向p區（qū），電子由p區流向n區，接通電路後就形成電流。這就是光電效應（yīng）太陽能電池的工作原理。 太陽（yáng）能發電有兩（liǎng）種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。 （1） 光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽（yáng）能集熱（rè）器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一個過（guò）程（chéng）是光—熱（rè）轉換過程；後一個過程是熱—電轉換過程，與普通（tōng）的火力發電一樣。太陽能熱發電的（de）缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。 （2） 光—電直接轉換方式該方式是利用（yòng）光電效應，將太陽輻射能直接轉（zhuǎn）換成（chéng）電能，光—電轉換的基本裝置就是（shì）太陽能電池。太陽能電池（chí）是一種由於光生伏特（tè）效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個（gè）半導體光電二極管，當太（tài）陽（yáng）光（guāng）照到光電二極管上時，光電二極管就（jiù）會把太陽的光能變成電能，產生電（diàn）流。當許多個電池串聯或並聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池（chí）是一種大有（yǒu）前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈（líng）活性三大優（yōu）點。太陽能電池壽命（mìng）長，隻要太陽（yáng）存在，太陽（yáng）能電池就可以一次投（tóu）資（zī）而長期使用；與火力發（fā）電（diàn）、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境汙（wū）染。 3、係（xì）統組成 光伏發電係統（tǒng）是由（yóu）太陽能電池方陣，蓄（xù）電池組，充放電控製器，逆變器，交流配電櫃，太陽跟蹤控製係統等設備組成。其部分設備的作用是： 電池方陣 在有光照（無論（lùn）是（shì）太陽光，還是其它發光體產生的光（guāng）照）情況下，電池吸收光（guāng）能，電池（chí）兩端出現異號電荷的積累，即產生“光生電壓”，這就是“光生伏特效應（yīng）”。在光生伏特效應的作用下，太（tài）陽能電池的兩端產生電動勢，將光能轉換成電（diàn）能，是能量（liàng）轉換的器件。太陽能電池一般為矽電池，分為單晶矽太陽能電池，多（duō）晶矽太陽能電池（chí）和非晶矽太陽（yáng）能電池三種。 蓄電池組 其（qí）作用是貯存太陽能電池方陣受光（guāng）照時發出的電能並可（kě）隨時向負載（zǎi）供電。太陽（yáng）能（néng）電池發電對所用蓄電池組的基本要（yào）求是：a.自放電率（lǜ）低；b.使用壽命長；c.深放電（diàn）能力強；d.充（chōng）電效率高；e.少（shǎo）維護或免維護；f.工作溫度（dù）範圍（wéi）寬；g.價格低廉。 控製器 是（shì）能自動防止蓄電池過充電（diàn）和過放電的設備。由於蓄電（diàn）池的循環（huán）充放電次數及放電深度是決定蓄電池使用壽命（mìng）的（de）重要因素，因此能控製蓄電池組過（guò）充電或過放電的充放電控製器是必不（bú）可（kě）少的（de）設備。 逆變器 是將直流電轉換成交流電（diàn）的（de）設備。由於太陽能（néng）電池（chí）和蓄電池是直流電源， 而負載是交流負載時（shí），逆變器是必不可少的。逆變器按運行方式（shì），可分為獨立運行（háng）逆變器（qì）和並網逆變器。獨立運行逆變器（qì）用於獨立運行的太陽能電池發電係統（tǒng），為獨立負載供電。並網逆變（biàn）器用於並網運行的太陽能電池發電係統。逆變器按（àn）輸出（chū）波（bō）型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價低，但諧（xié）波分量大，一般（bān）用於幾百瓦以下和對諧波要求不（bú）高的係統。正弦波逆變器成本高，但可以適用於各種負載。 4、係統分類 光（guāng）伏發電係統分為獨立光伏發電係統、並網光伏發（fā）電係統及分布式光伏發電係統（tǒng）。 1、獨立光伏發電（diàn）也叫離網光伏發電。主要（yào）由（yóu）太陽能電池組件（jiàn）、控製器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置（zhì）交流逆變器（qì）。獨立光（guāng）伏電站包括邊遠地（dì）區（qū）的村莊供電係統，太陽能戶用電源係統（tǒng），通信信號電源、陰極保護、太（tài）陽能路燈等各種帶有蓄（xù）電池的可以獨立運行（háng）的光伏發電係統。 2、並網光伏發電就是太（tài）陽能組件產生的直流電經過並（bìng）網逆變器轉（zhuǎn）換成符合市電電網要求的交流電之（zhī）後（hòu）直接接入公共電網。 可以分為帶蓄（xù）電池的和不帶蓄電（diàn）池的（de）並網（wǎng）發電係統。帶有蓄電池的並網發電係統具有可調度性，可以根據需（xū）要並入或退（tuì）出電網，還（hái）具有備用電源的功能，當電網因（yīn）故（gù）停電時可緊急供電。帶有蓄電（diàn）池的光伏並網發電係統常（cháng）常（cháng）安裝在居（jū）民建築；不（bú）帶蓄電池的並網發電係統不具備可（kě）調度（dù）性和備用電源的功能，一（yī）般（bān）安裝在較大（dà）型的係（xì）統上。 並網光伏發電有集中式大型並網光伏電站一般都是國家級（jí）電站，主要特點是（shì）將所發電能直接輸送到電網（wǎng），由電網統一調配向（xiàng）用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占（zhàn）地麵積大（dà），還沒有太（tài）大發展。而分（fèn）散式小型並網光伏，特別（bié）是光伏建築一體化光伏發（fā）電，由於（yú）投資小、建（jiàn）設快、占地（dì）麵積小、政策支持力度大等優點（diǎn），是並網光伏發電的主（zhǔ）流。 3、分布式光（guāng）伏發電係（xì）統，又稱分（fèn）散式發電或分布式供能（néng），是指在用戶（hù）現場或靠近用電現場（chǎng）配置（zhì）較小的光伏發電供（gòng）電係（xì）統，以（yǐ）滿足（zú）特定（dìng）用戶的需求，支持（chí）現存配（pèi）電（diàn）網的經濟運（yùn）行，或者同時滿足這兩個方（fāng）麵的要求。 分布式（shì）光伏發電係統的（de）基本設備包括光伏（fú）電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電櫃、並網逆變器、交流配電櫃等設備，另外（wài）還有供電係（xì）統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發電係統的太陽能電池（chí）組件陣（zhèn）列將太陽能轉換輸出（chū）的電能，經（jīng）過直流匯流箱集中送入直流配電櫃，由並網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載，多餘或不（bú）足（zú）的電力通過聯（lián）接電網來調節。 5、優（yōu）缺點（diǎn） 與常用的（de）發電（diàn）係統相比，太陽能光伏發電的優點主要體現在： 太陽能發電被稱為最理想的新能源。①無（wú）枯竭（jié）危險；②安全可靠，無噪聲，無（wú）汙染排（pái）放外，絕對幹淨（jìng）（無公害）；③不受資源分布地域的限製，可（kě）利用建築屋麵的優勢；④無（wú）需（xū）消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電；⑤能源（yuán）質量高；⑥使用者從（cóng）感情上容易接受；⑦建（jiàn）設周期短，獲取能源花費的時間短。 缺點： ①照射的能（néng）量分布密度小，即要占用巨大（dà）麵積；②獲得（dé）的（de）能源同四季、晝夜（yè）及陰晴（qíng）等氣象條（tiáo）件有關。利用太陽能來發電，設備成本高，卻太陽能利用率較低，不能廣泛應用（yòng），主要用（yòng）在一些特殊環境下，如（rú）衛（wèi）星等。 6、應用領域 一（yī）、用戶太（tài）陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用於邊（biān）遠無電地（dì）區如（rú）高原、海島、牧區、邊防哨（shào）所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂並網發電係統（tǒng）；（3）光伏水泵：解決（jué）無電地區的深水井飲用、 灌溉。 二（èr）、交通（tōng）領域如（rú）航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。 三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣（guǎng）播（bō）/通訊/尋呼電源係統；農村（cūn）載波電話光伏係統、小型通信（xìn）機、士兵GPS供（gòng）電等。 四、石油、海洋、氣象領域：石油管道（dào）和水庫閘門陰（yīn）極（jí）保護太陽能電源係統、石油鑽井平台生活及應急電源（yuán）、海（hǎi）洋檢測（cè）設備、氣象/水文（wén）觀測設備等 五、家庭燈具電源：如（rú）庭院燈、路（lù）燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂（chuí）釣燈（dēng）、黑光燈（dēng）、割膠燈、節能燈等。 六、光伏電站：10KW-50MW獨立（lì）光伏（fú）電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。 七、太陽（yáng）能建築將太陽（yáng）能發電（diàn）與建築材料相結合，使得未來（lái）的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。 八、其他領域包括：（1）與汽車（chē）配套（tào）：太陽能汽車/電（diàn）動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱（xiāng）等；（2）太陽能製氫加燃料電池的再生發電（diàn）係統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、航天器、空間太陽能電站等。
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