離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)被廣泛應用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通訊基站等應用場所。系統(tǒng)一般由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能充放電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)型逆變器、直流負載和交流負載等構成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉換為電能,通過太陽能充放電控制器給負載供電,同時給蓄電池組充電;在無光照時,通過太陽能充放電控制器由蓄電池組給直流負載供電,同時蓄電池還要直接給獨立逆變器供電,通過獨立逆變器逆變成交流電,給交流負載供電。
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,空穴由n區(qū)流向p區(qū),電子由p區(qū)流向n區(qū),接通電路后就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。
太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式,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(chǎn)生的熱能發(fā)電,一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質(zhì)的蒸氣,再驅動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光—熱轉換過程;后一個過程是熱—電轉換過程。
(2) 光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應,將太陽輻射能直接轉換成電能,光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏應而將太陽光能直接轉化為電能的器件,是一個半導體光電二極管,當太陽光照到光電二極管上時,光電二極管就會把太陽的光能變成電能,產(chǎn)生電流。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)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。
太陽電池組件是太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的主要部分,也是系統(tǒng)中價值的部件,其作用是將太陽的輻射能量轉換為直流電能。根據(jù)用戶對功率和電壓的不同要求,制成太陽電池組件單個使用,也可以數(shù)個太陽電池組件經(jīng)過串聯(lián)(以滿足電壓要求)和并聯(lián)(以滿足電流要求),形成供電陣列提供更大的電功率。太陽電池組件具有高面積比功率,長壽命和高可靠性的特點,在20年使用期限內(nèi),輸出功率下降一般不超過20%。隨著溫度的變化,電池組件的電流、電壓、功率也將發(fā)生變化,故組件串聯(lián)設計時必須考慮電壓負溫度系數(shù)。
太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。
主要特點:
1、使用了單片機和專用軟件,實現(xiàn)了智能控制;
2、利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點,消除了單純的電壓控制過放的不準確性,符合蓄電池固有的特性,即不同的放電率具有不同的終了電壓。
3、具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制;以上保護均不損壞任何部件,不燒保險;
4、采用了串聯(lián)式PWM充電主電路,使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半,充電效率較非PWM高3%-6%,增加了用電時間;過放恢復的提升充電,正常的直充,浮充自動控制方式使系統(tǒng)由更長的使用壽命;同時具有高精度溫度補償;
5、直觀的LED發(fā)光管指示當前蓄電池狀態(tài),讓用戶了解使用狀況;
6、所有控制全部采用工業(yè)級芯片(僅對帶I工業(yè)級控制器),能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行自如。同時使用了晶振定時控制,定時控制。
7、取消了電位器調(diào)整控制設定點,而利用了E方存儲器記錄各工作控制點,使設置數(shù)字化,消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現(xiàn)誤差降低準確性、可靠性的因素;
8、使用了數(shù)字LED顯示及設置,一鍵式操作即可完成所有設置,使用極其方便直觀的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài),并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項;