鋰電世界

    1 引言

    能源是社會(huì)發(fā)展的根本動(dòng)力，現(xiàn)代建筑對(duì)煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)的能源過(guò)分依賴(lài)，高能耗、低效率的建筑不僅增加了能源的消耗，而且污染環(huán)境。太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，具有安全、無(wú)污染、可再生和分布范圍廣等特點(diǎn)，它是最理想的可再生能源和綠色環(huán)保能源，是所有化石能源及多種可再生能源的源頭，是緩解能源危機(jī)的最可持續(xù)的途徑，是世界各國(guó)爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)的能源產(chǎn)品。太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為一種新的能源形式，在近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。推廣和使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電，對(duì)于節(jié)能減排意義重大。

    太陽(yáng)能光伏發(fā)電是直接將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電形式。由于其具有安全可靠、清潔衛(wèi)生、無(wú)噪聲、無(wú)污染、建設(shè)周期短、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于城市現(xiàn)代化建筑，市政公共工程以及亮化工程等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著對(duì)建筑節(jié)能要求的提高，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化已成為應(yīng)用光伏發(fā)電的發(fā)展方向。

    2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)

    2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成

    太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由太陽(yáng)能電池方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等設(shè)備組成，其各部分設(shè)備的作用是：

    （1）太陽(yáng)能電池方陣。太陽(yáng)電池方陣由太陽(yáng)電池組合板和方陣支架組成。因?yàn)閱蝹€(gè)太陽(yáng)電池的電壓一般比較低，所以通常都要把它們串、并聯(lián)構(gòu)成有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)電池板，作為一個(gè)應(yīng)用單元，然后根據(jù)供電要求，再由多個(gè)應(yīng)用單元的串、并聯(lián)組成太陽(yáng)能電池方陣。太陽(yáng)能電池板（某些半導(dǎo)體材料，目前主要是多晶硅、單晶硅以及非晶硅，經(jīng)過(guò)一定工藝組裝起來(lái)）是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中的最主要組成部分，也是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。太陽(yáng)能電池板在有光照情況下，電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光電效應(yīng)”。在光電效應(yīng)的作用下，太陽(yáng)能電池的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將光能轉(zhuǎn)換成電能，它是能量轉(zhuǎn)換的器件。

    （2）蓄電池組。其作用是貯存太陽(yáng)能電池方陣受光照時(shí)發(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。在太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，可不加蓄電池組。

    （3）控制器。對(duì)電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的裝置。

    （4）逆變器。是將太陽(yáng)能電池方陣和蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備，是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。由于太陽(yáng)能電池和蓄電池是直流電源，當(dāng)負(fù)載是交流負(fù)載時(shí)，逆變器是必不可少的。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，本文主要介紹太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)［1］。如圖1所示，并網(wǎng)逆變器由igbt等功率開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成，控制電路使開(kāi)關(guān)元件有一定規(guī)律的連續(xù)開(kāi)通或關(guān)斷，使輸出電壓極性正負(fù)交替，將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流輸出。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡(jiǎn)單，造價(jià)低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對(duì)諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負(fù)載。

    并網(wǎng)逆變器除具有普通逆變器的功能外，還應(yīng)具有以下功能：

    純正弦波同步并網(wǎng)送電：通過(guò)dc/ac電壓型逆變器實(shí)現(xiàn)電流瞬時(shí)控制，將電流控制成50hz正弦波，自動(dòng)與電網(wǎng)同步后送入電網(wǎng)。以正弦波電流的方式并網(wǎng)送電不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾和過(guò)多的無(wú)功分量。

    太陽(yáng)能電池最大功率追蹤技術(shù)：以晶體硅為基本材料的太陽(yáng)能電池在不同的照射強(qiáng)度和溫度下其i～v特性曲線各不相同，而輸出與i～v特性相應(yīng)存在一個(gè)最大功率輸出點(diǎn)，因此，對(duì)太陽(yáng)電池最大輸出功率點(diǎn)的追蹤mppt（maximum power point trace）成為提高整個(gè)系統(tǒng)效率的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

    反孤島運(yùn)行技術(shù)：并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)因意外情況出現(xiàn)停電時(shí)，并網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備應(yīng)該能夠及時(shí)檢測(cè)出電網(wǎng)停電情況，并與電網(wǎng)解列，停止向電網(wǎng)送電，以保護(hù)人身和設(shè)備安全。