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光伏電池及其特性
光伏電池( PV cell )主要功能是將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換成電能,當(dāng)前是以硅材料為基地的硅太陽(yáng)能電池,包括單晶硅、多晶硅、非晶硅 、多元化合物電池 。影響太陽(yáng)能電池板壽命的因素:熱斑效應(yīng)熱斑效應(yīng)是指正常工作的電池組件在某一時(shí)刻,一個(gè)單體電池片被小的物體遮蓋。在效率和 壽命 方面單晶硅和多晶硅優(yōu)于非晶硅,多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低,但多晶硅價(jià)格便宜 。 晶體磕太陽(yáng)電池、薄膜太陽(yáng)電池、硅異質(zhì)結(jié) (HIT) 太陽(yáng)電池 等 。光伏組件是由多個(gè)太陽(yáng)能電池組合而成,根據(jù)實(shí)際的功率需求,電壓等級(jí)由光伏電池 串聯(lián) 實(shí)現(xiàn), 電流輸出由光伏電池并聯(lián)實(shí)現(xiàn),光伏陣列是根據(jù)電站規(guī)模的大小有若干個(gè)光伏組件構(gòu)成。
B :光伏電池特性包括光電特性和光化學(xué)特性,光化學(xué)特性還在萌芽階段,暫不學(xué)習(xí)。是一種利用太陽(yáng)電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。 太陽(yáng)能電池工作是基于光電效應(yīng)原理下, 如下圖所示: A 是 N 型硅, B 是 P 型硅,當(dāng)材料接觸的時(shí)候生成一個(gè)內(nèi)部電勢(shì),使得電子只能從 B 區(qū)到 A 區(qū),當(dāng)太陽(yáng)光照射到光伏電池板時(shí),光子帶有足夠的能量使得電子脫離形成空穴或者說是電子 — 空穴對(duì)現(xiàn), 此時(shí)內(nèi)部電勢(shì)會(huì)將光子釋放的電子送到 A 區(qū),空穴送到 B 區(qū),打破了開始的平衡, A 區(qū)的電子越來越多,當(dāng)在 PN 結(jié)外部接上回路,就能夠形成電流。 實(shí)際上只是電子在移動(dòng),這個(gè)也取決于半導(dǎo)體材料的特性,半導(dǎo)體材料禁帶較窄,電子只需要較小的能量即可脫離束縛,留下空穴,這樣使得周圍的電子區(qū)填補(bǔ)空穴,形成電流。 (注釋:來源于物理學(xué),赫茲發(fā)現(xiàn),愛因斯坦正確解釋,某些物質(zhì)在光照的情況下可以生成電子)
以 100W 輸出功率,每天使用 5 個(gè)小時(shí)為例,介紹一下計(jì)算方法:
1. 首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)數(shù) ( 包括逆變器的損耗 ) :若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為 90 %,則當(dāng)輸出功率為 100W 時(shí),則實(shí)際需要輸出功率應(yīng)為 100W/90 % =111W ;若按每天使用 5 小時(shí),則耗電量為 111W*5 小時(shí) =555Wh 。
2. 計(jì)算太陽(yáng)能電池板:
按每日有效日照時(shí)間為 6 小時(shí)計(jì)算,再考慮到充電效率和充電過程中的損耗,太陽(yáng)能電池板的輸出功率應(yīng)為 555Wh/6h/70%=130W 。其中 70 %是充電過程中,太陽(yáng)能電池板的實(shí)際使用功率。
負(fù)載 2個(gè) 50w 負(fù)載輸入電壓 24v 連續(xù)3個(gè)陰雨天 每天工作8小時(shí)
請(qǐng)求所需系統(tǒng)太陽(yáng)能電池板以及蓄電池計(jì)算
1、太陽(yáng)能板2*50W*8H/0.6/4H=340W(耗電總量/系統(tǒng)利用系數(shù)/有效日照時(shí)間)
2、蓄電池2*50/24*8*(3 1)/0.7=200AH(總電流*自持時(shí)間/余量系數(shù))
(太陽(yáng)能板功率=負(fù)載功率*工作時(shí)間/損耗0.6/平均有效光照)
(蓄電池容量=負(fù)載功率*工作時(shí)間*連續(xù)陰雨天氣/電池電壓/充放電系數(shù))
以日射量來計(jì)算
年發(fā)電量(EP)=PAS * HA * K * 365(天)
PAS:太陽(yáng)電池組列容量
HA:設(shè)置場(chǎng)所及設(shè)置條件的累計(jì)日射量(kWh/m2 *日)
K:總和設(shè)計(jì)系數(shù)(0.65~0.8 ≒ 0.7程度)
以系統(tǒng)利用率來計(jì)算
年發(fā)電量=太陽(yáng)電池陣列模板的發(fā)電量*系統(tǒng)利用率 * 8760(小時(shí))
系統(tǒng)利用率=0.1~0.15 ≒ 0.12程度
一年總時(shí)數(shù)=24(小時(shí))* 365(天)=8760小時(shí)。4若發(fā)現(xiàn)熱板溫度有異常(比設(shè)置溫度高5℃以上),該層壓機(jī)應(yīng)暫停使用,將異常情況作好記錄,并及時(shí)反應(yīng)給生產(chǎn)部領(lǐng)導(dǎo)或保障部有關(guān)人員。
檢測(cè)與維護(hù)
9 、大風(fēng)天氣應(yīng)對(duì)電池板及支架進(jìn)行重點(diǎn)檢查。
10 、大雪天應(yīng)對(duì)電池板進(jìn)行及時(shí)清理,避免電池板表面積雪凍冰。
11 、大雨應(yīng)檢查所有的防水密封是否良好,有無漏水現(xiàn)象。
12 、檢查是否有動(dòng)物進(jìn)入電站對(duì)電池板進(jìn)行破壞。
13 、冰雹天氣應(yīng)對(duì)電池板表面進(jìn)行重點(diǎn)檢查。
14 、對(duì)電池板溫度進(jìn)行檢測(cè),與環(huán)境溫度相比較進(jìn)行分析。
15 、對(duì)所檢查出來的問題要要及時(shí)進(jìn)行處理,分析、總結(jié)。
16 、對(duì)每次檢查要做詳細(xì)的記錄,以便于以后的分析。
17 、做分析總結(jié)記錄并歸檔。