光伏发电系统综合实训报告

南京工业职业技术学院 光伏发电系统综合实训 作业文件 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：10.24—11.25 目录 第一章 光伏发电行业调研报告 - 2 - 一、光伏发电是最有前途的可再生能源 - 2 - 二、光伏行业市场现状 - 3 - 三、光伏行业前景 - 4 - 四、中国十大光伏行业 - 5 - 第二章 光伏发电系统简介 - 6 - 一、光伏发电系统概念 - 6 - 二、光伏发电系统的工作原理 - 6 - 三、光伏发电系统的组成结构 - 7 - 四、光伏发电系统的原理框图 - 7 - 五、光伏系统的前景 - 8 - 第三章 康尼光伏发电系统的简介 - 9 - 康尼KNT-SV01光伏发电系统简介 - 9 - 第四章 光伏电池基本知识 - 21 - 一、光伏电池介绍 - 21 - 二、太阳能光伏电池的分类 - 21 - 三、光伏电池工作原理 - 22 - 四、应用领域 - 24 - 第五章 铅蓄电池 - 24 - 一、铅酸蓄电池电极反应式为 - 25 - 二、铅酸蓄电池发展历史和现状 - 25 - 三、铅酸蓄电池分类 - 26 - 1、主要特性 - 28 - 2、产品应用 - 28 - 3、产品结构 - 29 - 4、环境和使用条件 - 30 - 5、铅酸蓄电池注意事项 - 32 - 第六章 光伏逆变器 - 34 - 一、光伏逆变器简介 - 34 - 二、光伏逆变器的分类 - 34 - 三、光伏逆变器行业情况 - 36 - 四、光伏逆变器的结构与工作原理 - 36 - 五、光伏逆变器的功能 - 37 - 六、光伏逆变器的应用 - 38 - 第七章 光伏发电系统的PLC控制程序简介 - 39 - 第一章 光伏发电行业调研报告 一、光伏发电是最有前途的可再生能源 与石油、天燃气、煤炭、核电等能源形式相比，光伏发电除了清洁之外就是资源取之不尽，用之不竭。与风电、水电、生物质能等可再生能源相比，光伏发电最大的优点是可开采资源无限，而水电、风电的可开发数量都是有限的，据测算，全球太阳能可开采资源高达6000 亿千瓦。 我国与世界主要能源可使用年限情况（年） 我国与全球主要可再生能源可开采量 二、光伏行业市场现状 1、国际需求量持续增长 在 2001 年－2008 年期间，全球光伏发电新增容量持续快速增长，年均增速达50.2%，2008 年全球新增光伏发电容量为5.95GW，同比增长110%左右。 在 1996 年－2008 年期间，全球光伏电池产量持续增长，年均增速达43.6%，2008 年全球光伏电池产量为6.85GW，同比增长71%左右。这期间，全球光伏发电累计装机容量也在持续增长，年均增速达31.25%，截止到2008 年末，全球累计光伏发电容量为18.3GW，占全球发电装机容量（约60 亿千瓦）的1%不到。到 2007 年底，全世界光伏总安装量大约12.3GW，其中并网光伏9.84W，占80%左右，是光伏发电的主流应用领域。除此之外，光伏发电还用于偏远乡村、通信和工业以及一些日用光伏产品等。 发达国家非常重视光伏产业发展，目前美国、欧洲和日本制订的光中长期光伏发展目标如表 2所示。按照这一，到2010年全球光伏装机容量将达到28GW，是2008年累计装机18.25GW的1.53倍，相当于需年增4.87GW；2020年将达到200GW，是2008年的10.95倍，相当于在这个1年里需年增17.2GW；2030年将达到1850GW，是2008年的99.72倍，市 场 状 况 6 相当于在这个10年里需年增16.5GW。随着技术的进步，或许未来的实际进程将超出这一规划。 主要国家光伏发展中长期规划累计装机容量 年份 日本 欧洲 美国 中国 其它 世界 2008 1.97 - - 0.14 - 18.25 2010 8 10 5 0.25 4.75 28 2020 30 41 36 1.6 89.8 198.4 2030 205 200 200 50 1195 1850 2、近期发展主要依赖政府支持 德国、日本、美国、西班牙等目前光伏发展较好的国家，对光伏产业发展主要采取了初始安装补贴、上网电价和电力回购等三方面的政策，当然此外还包括一些税收、融资、优先上网等方面的政策。除此外，希腊、澳大利亚、法国、意大利等国家也推出了相关的政策。如希腊：调整光伏强制上网电价，09年新执行的上网电价将维持两年不变，对于2010年8月份之前签订接入电网的业主，可延迟18个月完成安装；对于投资高于10万欧元的光伏项目仍将享受40%的补助；2009年还将推出专门针对屋顶的光伏支持计划，目标是再增加750MW需求；将出台新的10MW以上的光伏系统招标程序。澳大利亚：2009年3月1日启动第一阶段的针对住宅和商业楼宇的可再生能源电力强制购电法案，该计划规定全部可再生能源电力均将享受高额电价，而不是扣除发电者消费量后的部分，电价为50.05澳分/千瓦时，相当于正常供电成本的3.88倍。2009年7月1日启动第二阶段的强制购电法案，主要针对太阳能和风力发电项目。 在2008年的金融危机中，尽管各国光伏市场需求受到 不利影响，但各国政府支持光伏产业发展的决心并没有改变，在此期间仍有多个国家推出了扶持光伏产业发展的相关政策。中国目前还只推出了初始投资补贴政策，后述其他政策尤其是上网电价法政策值得期待。 3、国内的市场情况 2008年中国新增光伏容量40MW，累计装机140MW，分别占世界的0.67%、0.76%。我国太阳能多晶硅产量为4500 吨左右，硅锭产量为1.33 万吨左右，电池片产量为2000MW 左右，光伏组件产量为2000MW左右，占全球产量的29.45%，光伏产业产值为1500 亿元，行业从业人数为12 万人，从业企业达500 多家。由于政策的缺位，2008 年以前我国光伏产业基本处于自生自灭的状态，形成了目前这种生产大国、消费小国、企业产品以出口导向为主的格局。从过去几年的情况来看，我国每年新增光伏发电容量基本在20MW 以内，与同一期间逢勃发展的风电相比，基本处于停滞不前的状态。不过2007 年和2008年连续2年新增容量翻倍，可以说出现了可喜的变化。2009年3与26日，财政部推行《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，为光电建筑示范工程（ 必须大于50kW，即需要至少400平方米的安装面积）提供20元/瓦的财政补贴。据中金估计09年财政补贴很难超过20亿元，新增需求不超过100MW，相当于中国08年需求的3倍，但对于中国08年底光伏总产能2,500MW和全球08年总需求5，800MW而言影响有限。但是，由此看到了中国政府坚定支持光伏行业的态度，相信在顺利走过“示范工程”阶段之后，中国政府的补贴范围和补贴金额会有实质性的扩大，中国光伏应用市场的大门必将开启。 2008 年我国光伏应用主要分布在农村电气化、通信和工业、并网发电和光伏产品等几个领域，这几个领域分别占2.5%、13.9%、57.8%和25.7%。与发达国家并网发电占近80%相比，我国光伏发电应用相对来说还比较分散，处于初级阶段。 三、光伏行业前景 1、全球光伏趋向多元化 从过去几年的情况来看，传统市场德国依然保持增长，但增速放缓；日本近几年基本停滞；后起之秀西班牙和美国发展迅速，尤其是西班牙市场2008 年一举超越德国，成为全球最大的市场，全球光伏市场需求趋于多元化。 电池生产呈现出由美、日等发达国家向中国等发展中国家转移的趋势，美国和日本电池产量占比呈下降趋势，欧洲基本稳定，中国占比大幅上升。到2008 年，中国电池产量占全球产量的29%，成为全球第一大生产基地。 2、看好光伏行业的长期发展 光伏发电行业短期虽难以避免金融危机的影响，但长期来看仍保持快速发展的趋势。 一方面欧美传统市场将随着数量型放松政策和剥离银行不良资产政策而逐步走出低谷。我们注意到09年2月美国新屋销售量环比上涨4.7%，超过市场预期，房地产市场的走好加强了市场对信贷恢复以及光伏复苏的信心；另一方面政府长期扶持光伏的态度不会动摇，08年10月份，欧盟、德国、法国、英国等都已经纷纷表态，金融危机后要大力发展新能源，要进一步加大对新能源的投资与扶持力度，把新能源作为启动实体经济的重要引擎。美国当选总统奥巴马更是在当选后提出以新能源发展为主的能源新政策——"新阿波罗计划"，计划在十年内投入5000亿美元，把新能源在美国电力中的比重从不足10％提升到25％。政府支持光伏的动力不仅在于部分替代传统能源，还在于1）防止全球变暖；2）促进就业以及；3）维系能源独立和能源安全。油价的涨跌不会对政策走向产生短期的影响。 3、中国光伏行业的前景 2009年中国首个光伏发电示范项目动工，标志着中国长期发展滞缓的光伏发电市场开始启动，同时中国正式跻身世界十大光伏市场之列 由于国内光伏发电应用匮乏，90％以上的光伏组件都出口国外。从2009年开始，国家相继出台了“金太阳”示范工程、“屋顶工程”等一系列支持光伏产业发展的政策希望借此带动 了我国光伏发电的大规模应用。欧洲光伏工业协会（EPIA）也非常看好中国光伏发电的应用市场，它在近日发布的《2014年全球光伏市场展望》中指出， 12吉瓦的超大输电线路工程为中国的光伏发电并网提供了极大便利，中国具备快速成长为亚洲乃至世界主要市场的实力，并预测今年中国的装机规模可突破600兆瓦。到2014年，这个数字有望达到2.5吉瓦。在今后的十年中，中国光伏发电的市场还将由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。 四、中国十大光伏行业 尚德电力控股有限公司 常州天合光能有限公司 晶澳太阳能控股有限公司 保利协鑫能源控股有限公司 阿特斯阳光电力集团 韩华新能源有限公司 英利绿色能源控股有限公司 江西赛维LDK太阳能高科技有限公司 杜邦光伏 南德意志集团 第二章 光伏发电系统简介 一、光伏发电系统概念 太阳能可谓取之不尽，用之不竭。本太阳能光伏发电应用为白天将太阳能通过光伏电池板转换成电能，后存储与蓄电池中，在夜间需要时取用。系统由太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池、用电设备4个部分组成。 二、光伏发电系统的工作原理 白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。太阳能→电能→化学能→电能→光能　光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜、自动太阳能跟踪系 三、光伏发电系统的组成结构 1、太阳能电池方阵 　　在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生"光生电压"，这就是"光生伏特效应"。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 2、蓄电池组 　　其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。目前我国与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。配套200Ah以上的铅酸蓄电池，一般选用固定式或工业密封式免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为2VDC；配套200Ah以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为12VDC。 3、充放电控制器 是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。 4、逆变器 是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。 逆变器保护功能：a、 过载保护；b、短路保护；c、接反保护；d、欠压保护；e、过压保护；f、过热保护。 5、交流配电柜 其在电站系统的主要作用是对备用逆变器的切换功能，保证系统的正常供电，同时还有对线路电能的计量。 四、光伏发电系统的原理框图 五、光伏系统的前景 目前，中国光伏设备企业从硅材料生产、硅片加工到太阳能电池芯片的生产以及相应的纯水制备、环保处理、净化工程的建设，已经初步具备成套供应能力，部分产品如扩散炉、等离子刻蚀机、单晶炉、多晶铸锭炉等开始少量出口，可提供10种太阳能电池大生产线设备中的8种，其中有6种（扩散炉、等离子刻蚀机、清洗/制绒机、石英管清洗机、低温烘干炉）已在国内生产线上占据主导地位，2种（管式PECVD、快速烧结炉）与进口设备并存但份额正逐步增大。此外，全自动丝网印刷机、自动分拣机、平板式PECVD则完全依赖进口。组件生产用的层压机、太阳能模拟器等在行业获得广泛应用。硅材料加工设备中单晶炉以优良的性价比占据了国内市场的绝对统治地位并批量出口亚洲，多线切割机已取得突破，多晶硅铸锭炉已经开始大量在国内企业中使用。 根据业内前十名的发展规划，至2010年，中国将再增加3000MW以上的生产能力。即使采用目前成熟的国产设备和进口设备混合搭配的国内主流配置方案，也至少为设备厂家提供了36亿元的市场。若以全进口设备计算，则需设备投资84亿元。这一切为光伏设备企业的发展提供了极好的发展机遇。 提升国产设备的技术水平，强化已有产品的性价比优势，供更快捷更优质的技术服务，加快研发国产空白产品，尽早提供国产装备的整套解决方案是国内太阳能装备厂家的努力方向。进入2009年，在国内一些具有自主创新能力和较强的科研实力的公司（如河北某光伏发电设备有限公司就拥有：“太阳能跟踪系统”，“聚焦发电”等多项国家发明专利的光伏发电技术）的有力推动下，光伏发电技术有了较快革新和发展；再加上二〇〇九年七月十六日国家三部委财政部、科技部、国家能源局联合印发了《关于实施金太阳示范工程的通知》，决定综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式，加快国内光伏发电的产业化和规模化发展，并计划在2－3年内，采取财政补助方式支持不低于500兆瓦的光伏发电示范项目；各种利好都给中国光伏发电产业注入了强劲的生命活力！希望在不远的将来，我国的光伏发电整体竞争力能够达到国际领先水平，光伏发电电力供应量在国内总电力供应中的占比能够达到更高水平，从而更加有力的推动我国经济结构转型和能源结构优化！ 第三章 康尼光伏发电系统的简介 康尼KNT-SV01光伏发电系统简介 KNT-SPV01光伏发电实训系统由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统组成，如图所示： （a） (b) (c) (d) (e) （a）光源模拟跟踪装置（b）光源模拟跟踪控制系统 （c）能量转换控制存储系统（d）离网逆变负载系统 （e）监控系统 1、光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统 1. 光源模拟跟踪装置 光源模拟跟踪装置由4块太阳能电池板组件、3盏300W投射灯、追日跟踪传感器、X和Y方向运动机构、直流电动机和支架组成。 2. 光源模拟跟踪控制系统 光源模拟跟踪控制系统由母线单元（SPV01-GE01）、电源组件（SPV01-PO02）、GE可编程序控制器（IC200UDR040）、按钮单元（SPV01-BU03）、继电器、12V开关电源（DR-120-12）和端子排等低压电器等组成。 3. 追日系统 光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成追日系统，控制灯光来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制X和Y方向运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统结构框图如图2所示。 （a） （b） 图2 光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统结构框图 PLC主电路接线图 主电路安装接线图 2、能量转换控制存储系统 能量转换控制存储系统主要由母线单元（SPV01-GE01）、光伏输入直流单元（SPV01-DC05）、断路器、蓄电池直流单元（SPV01-DC09）、汇流箱（SPV01-CO06）、电源组件（SPV01-PO02）、可调电阻、直流电压采集模块（KNWS-DV-01）、直流电流采集模块（KNWS-DI-03）、温度采集模块（KNWS-TEMP-14）、MOSFET驱动模块（KNWS-MOS-09）、继电器驱动模块（KNWS-RELAY-10）、通信模块（KNWS-COM-12）、LCD人机对话模块（NWS-DIALOGUE-16）、CPU模块（KNWS-CPU-17）、控制主电路单元（KNWS-SMIN-24）、直流负载、蓄电池组、直流电压表、直流电流表等单元和模块组成。能量转换控制存储系统结构框图如图3所示。 蓄电池（阀控密封式铅酸蓄电池）主要参数： 容量 12V 18Ah/20HR 重量 19kg 尺寸 345×195×20mm 能量转换控制存储系统是将太阳能电池板发出的电量提供给直流负载或存储到蓄电池中，并且可以输送给逆变器使用。该系统具有温度检测，充、放电检测、PWM脉宽调制、最大功率点跟踪（MPPT）功能以及过冲、过放等保护功能。 能量转换控制存储系统结构框图 能量转换控制存储系统的原理结构图 能量转换电路原理图 能量转换单元安装接线图 3、离网逆变负载系统 离网逆变负载系统由母线单元、直流单元、断路器、交流单元、交流互感器、变压器单元、电源组件、直流电压采集模块、交流电压采集模块、交流电流采集模块、IGBT驱动模块、继电器驱动模块、LCD人机对话模块、通信模块、CPU模块、逆变器主电路模块、频率采集模块、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流谐波表、交流负载和端子排等组成。离网逆变负载系统结构框图如图4所示。 该系统将太阳电池方阵产生的直流电或蓄电池释放的直流电通过逆变器进行SPWM调制，逆变为单相220V交流电，供交流负载使用。系统具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等功能。具有逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波检测和调整功能。 离网逆变负载系统结构框图 离网逆变负载电气原理图 离网逆变单元安装接线图 4、监控系统 监控系统由后台主机、显示器、打印机、组态软件、端子排等组成。监控系统框图如图5所示。监控系统主要完成显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池放电功率、蓄电池运行状态；显示负载电压、负载电流、负载功率、负载状态；显示当前温度、温度补偿系数等；各种参数保护、实时数据显示与处理、详细的事故、报警参数设定、对用户提供权限管理、密码登录等。 监控系统框图 监控画面 系统状态 储能单元 模拟光源信息 单相离网逆变单元 第四章 光伏电池基本知识 一、光伏电池介绍 　　　太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池按照应用需求，太阳能电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏电池，叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模，由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。本公司光伏组件，采用高效率单晶硅或多晶硅光伏电池、高透光率钢化玻璃、Tedlar、抗腐蚀铝合多边框等材料，使用先进的真空层压工艺及脉冲焊接工艺制造。即使在最严酷的环境中也能保证长的使用寿命。组件的安装架设十分方便。组件的北面安装有一个防水接线盒，通过它可以十分方便地与外电路连接。对每一块太阳电池组件，年以上的使用寿命。每一块太阳电池组件，都保证20年以上的使用寿命 　　太阳能电池=光伏电池他们都是一小块一小块，电流和电压都很小，然后我们把他们先并联获得高电压，再串联获得高电流后，通过一个二极管(防止电流回输)然后输出并且把他们封装在一个不锈钢金属体壳上，安装好上面的玻璃，密封，然后充入氮气，最后密封然后这个整个包括架子在内的东西，就是组件，也就是太阳能电池组件或说是光伏电池组件 　　太阳能电池和光伏电池是同一个东西，前者是俗称，后者是学名而在他们之后加个组件，就是产品， 二、太阳能光伏电池的分类 　　太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,aSixGel-x:H等SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、(GaAs,InP等ⅡⅥ族(Cds系ⅡⅥ族(Cds系)和磷化锌(Zn 3 p 2 )等。)等。 1、结晶系薄膜式太阳能电池 　　（1）单晶硅太阳能电池 　　单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。 　　（2）多晶硅太阳能电池 　　多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。 从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。 2、非结晶系薄膜式太阳能电池 　　非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。 3、多元化合物太阳电池 　　多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a) 硫化镉太阳能电池b) 砷化镓太阳能电池c) 铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池) Cu(In, Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙（导带与价带之间的能级差）多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光谱范围，进而提高光电转化效率。以它为基础可以出光电转换效率比硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化率为18%，而且，此类薄膜太阳能电池到目前为止，未发现有光辐射引致性能衰退效应（SWE），其光电转化效率比目前商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。 三、光伏电池工作原理 1、光伏电池工作原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴--电子对。在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。 2、光伏效应 光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内电子吸收的能量足够大，电子吸收的能量足够大部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。“光生伏特效应，简称光伏效应。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位光生伏特效应”，简称“光伏效应光伏效应”。光生伏特效应差的现象。差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电池是阳光发电的关键。太阳能电池，通常称为光伏电池。 光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成光伏发电系统主要由太阳能电池板)、控制器和逆变器三大部分组成构成，不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片)，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。 目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过，2008年北京奥运会部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供 3、太阳能电池板 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。 （三）蓄电池：一般为铅酸电池，一般有12V和24V这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。 4、晶体硅太阳能电池制造步骤 “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。 四、应用领域 1.用户太阳能电源：(1)小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等。(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统。(3)光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。 2.交通领域：如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。 3.通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。 4.石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。 5.家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。 6.光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车场充电站等。 7.太阳能建筑：将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。 8.其他领域包括：(1)与汽车配套的太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等。(2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统。(3)海水淡化设备供电。(4)卫星、航天器、空间太阳能电站等。 目前，美国、欧洲各国特别是德国及日本、印度等都在大力发展太阳电池应用，开始实施的“十万屋顶”计划“百万屋顶”计划等，极大地推动了光伏市场的发展，前途十分光明。 第五章 铅蓄电池 定义：电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。 英语：Lead-acid battery 荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。 一、铅酸蓄电池电极反应式为 　　当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml 时应停止使用进行充电 充电：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4（电解池） 阳极：PbSO4 + 2H2O－ 2e － === PbO2 + 4H+ + SO42－ 阴极：PbSO4 + 2e －=== Pb + SO42－ 当溶液的密度升到1.28g/ml时，应停止充电 放电：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（原电池） 负极：Pb + SO42－－ 2e － === PbSO4 正极：PbO2 + 4H + SO4－ + 2e －=== PbSO4 + 2H2O 二、铅酸蓄电池发展历史和现状 　蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。 　到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：①充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；②气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，希望实现电池的密封，获得干净的绿色能源。 　1912年ThomasEdison发表专利，提出在单体电池的上部空间使用铂丝，在有电流通过时，铂被加热，成为氢、氧化合的催化剂，使析出的H2与O2重新化合，返回电解液中。但该专利未能付诸实现：①铂催化剂很快失效；②气体不是按氢2氧1的化学计量数析出，电池内部仍有气体发生；③存在爆炸的危险。 　60年代，美国Gates公司发明铅钙合金，引起了密封铅酸蓄电池开发热，世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发。 　1969年，美国登月计划实施，密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源，最后镉镍电池被采用，但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。 　1969-1970年，美国EC公司制造了大约350,000只小型密封铅酸蓄电池，该电池采用玻璃纤维棉隔板，贫液式系统，这是最早的商业用阀控式铅酸蓄电池，但当时尚未认识到其氧再化合原理。 　1975年，GatesRutter公司在经过许多年努力并付出高昂代价的情况下，获得了一项D型密封铅酸干电池的发明专利，成为今天VRLA的电池原型。 　1979年，GNB公司在购买Gates公司的专利后，又发明了MFX正板栅专利合金，开始大规模宣传并生产大容量吸液式密封免维护铅酸蓄电池。 　1984年，VRLA电池在美国和欧洲得到小范围应用。 　1987年，随着电信业的飞速发展，VRLA电池在电信部门得到迅速推广使用。 　1991年，英国电信部门对正在使用的VRLA电池进行了检查和测试，发现VRLA电池并不象厂商宣传的那样，电池出现了热失控、燃烧和早期容量失效等现象，这引起了电池工业界的广泛讨论，并对VRLA电池的发展前途、容量监测技术、热失控和可靠性表示了疑问，此时，VRLA电池市场占有率还不到富液式电池的50%，原来提到的“密封免推护铅酸电池”名称正式被“VRLA电池”取代，原因是VRLA电池是一种还需要管理的电池，采用“免维护”容易引起误解。 　1992年，针对1991年提出的问题，电池专家和生产厂家的技术员纷纷发表文章提出对策和看法，其中DrDaridFeder提出利用测电导的方法对VRLA电池进行监测。I．c．Bearinger从技术方面评述VRLA电池的先进性。这些文章对VRLA电池的发展和推广应用起了很大的促进作用。 　1992年，世界上VRLA电池用量在欧洲和美洲都大幅度增加，在亚洲国家电信部门提倡全部采用VRLA电池；1996年VRLA电池基本取代传统的富液式电池，VRLA电池已经得到了广大用户的认可。 三、铅酸蓄电池分类 　　法国人普兰特（G.Plante）于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近150年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。 1．1根据铅酸蓄电池结构与用途区别 　（1） 起动用铅酸蓄电池；    HYPERLINK "http://baike.baidu.com/albums/450917/450917.html" \l "0$d7c9ca3f2dfcb5f57d1e7184" \t "_blank" 铅酸蓄电池结构图 （2） 动力用铅酸蓄电池； （3） 固定型阀控密封式铅酸蓄电池； （4） 其它类，包括小型阀控密封式铅酸蓄电池，矿灯用铅酸蓄电池等。 1.2铅酸蓄电池在制造方法 　　浇铸板栅和拉网板栅以及铅布板栅等 1.3在维护方面 　　全免维护、少维护、干荷电等 1.4在焊接方面 　　铸焊和手工焊等 2、常用的铅酸蓄电池分类 　　我们常用的铅酸蓄电池主要分为三类,分别为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种。 　　1）普通蓄电池；普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。 　　2）干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。 　　3）免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液. 　　铅酸电池有2.4伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏系列，容量从200毫安时到3000安时。VRLA电池是基于AGM（吸液玻璃纤维板）技术和钙栅板的可充电电池，具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。它在使用中不需加水。 3、VRLA电池用途广泛，可用在电动工具，应急灯，UPS，电动轮椅，计算机和通讯设备等方面。 1、主要特性 　　安全密封 　　在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。 　　没有自由酸 　　特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由酸液，因此电池可放置在任意位置。 　　泄气系统 　　电池内压超出正常水平后，VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池会放出多余气体并自动重新密封，保证电池内没有多余气体。 　　维护简单 　　由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水，在使用VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池的过程中不需要加水。 　　使用寿命长 　　采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池可浮充使用10-15年。 　　质量稳定，可靠性高 　　采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统，VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池的质量稳定，性能可靠。电压、容量和密封在线上进行100%检验。 2、产品应用 　　备用电源 　　*电信 　　*太阳能系统 　　*电子开关系统 　　*通讯设备：机站，PBX，CATV,WLL,ONU,STB,无绳电话等 　　*后备电源：UPS,ECR,电脑后备系统，sequence，etc 　　*紧急设备：应急灯，火警盗警，防火闸 　　主电源 　　*通讯设备：收发器 　　*电力控制机车：采集车，自动运输车，电动轮椅，清洁机器人，电动车等 　　*机械工具启动器：剪草机，hedge trimmers，无绳电钻，电动起子，电动雪橇，等等 　　*工业设备/仪器 　　*摄像：闪光灯，VTR/VCR，电影灯等 　　其它便携式设备，等等 3、产品结构 　　VRLA电池是这样设计的：在电池中，一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中，以此增加负极吸氧能力，阻止电解液损耗，使电池能够实现密封。 　　VRLA电池结构 　　 Parts组件 材料 作用 正极 正极为铅-锑-钙合金栏板，内含氧化铅为活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电 负极 负极为铅-锑-钙合金栏板，内含海绵状纤维活性物质 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电 隔板 先进的多微孔AGM隔板保持电解液，防止正极与负极短路。隔板采用无纺超细玻璃纤维，在硫酸中化学性能稳定。多孔结构有助于保持活性物质反应所需的电解液 防止正负极短路 保持电解液 防止活性物质从电极表面脱落 电解液 在电池的电化学反应中，硫酸作为电解液传导离子 使电子能在电池正负极活性物质间转移 外壳和盖子 在没有特别说明下，外壳和盖子为ABS树脂 提供电池正负极组合栏板放置的空间 具有足够的机械强度可承受电池内部压力 安全阀 材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。帽状阀中有氯丁二烯橡胶制成的单通道排气阀 电池内压高于正常压力时释放气体，保持压力正常 阻止氧气进入 端子 根据电池的不同，正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。端子的密封为可靠的粘结剂密封。 密封件的颜色：红色为正极，黑色为负极 密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命 电极中的电化学反应 　　阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。 　　当VRLA蓄电池充电将达到顶点时，充电电流只被用来分解电解液中的水，此时，电池正极产生氧气，负极产生氢气，气体会从蓄电池中溢出，造成电解液减少，需不定时加水。 　　另一方面，充电末期或过充条件下，充电能量被用来分解水，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，拟制负极氢气的产生。 4、环境和使用条件 　　（1） 避免将电池与金属容器直接接触，应采用防酸和阻热材料，否则会引起冒烟或燃烧。 　　（2）使用指定的充电器在指定的条件下充电，否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。 　　（3）不要将电池安装在密封的设备里，否则可能会使设备浦破裂。 　　（4）将电池使用在医护设备中时，请安装主电源外的后备电源，否则主电源失效会引起伤害。 　　（5）将电池放在远离能产生火花设备的地方，否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。 　　（6）不要将电池放在热源附近（如变压器），否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。 　　（7）应用中电池数目超过一只时，请确保电池间连接无误，且与充电器或负载连接无误，否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害，某些情况下还会伤人。 　　（8）特别注意别让电池砸在脚上。 　　（9）电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。 　　电池的正常操作范围为：77.F（25℃） 　　电池放电后（装在设备中）：5.F到122.F(-15℃到50℃) 　　充电后：32.F到104.F(0℃到40℃） 　　储存中：5.F到104.F（-15℃到40℃） 　　（10）不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前，否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。 　　（11）不要在充满灰尘的地方使用电池，可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时，应定期检查电池。 　　安装调试 　　（1） 使用带有绝缘套的工具如钳子等。使用不绝缘的工具会造成电池短路、发热或燃烧，损害电池。 　　（2） 不要将电池放置在密闭的房间或近火源的地方，否则可能会由于电池释放的氢气造成爆炸或起火。 　　（3） 不要用稀释剂、汽油、煤油或合成液去清洁电池。使用上述材料会导致电池外壳破裂泄漏或起火。 　　（4） 当处理45伏或更高电压的电池时，要采取安全措施带上绝缘橡皮手套，否则可能会遭到电击。 　　（5） 不要将电池放在可能被水淹的地方。如果电池浸在水中，它可能会燃烧或电击伤人。 　　（6） 拆卸电池时请缓慢处理。不要使电池破裂、泄漏。 　　（7） 将电池装在设备上时，应尽量将它装在设备的最下面，以便检查、保养和更换。 　　（8） 电池充电时不要搬动电池。不要低估电池的重量，不细心的处理可能会对操作者造成伤害。 　　（9） 不要用能产生静电的材料覆盖电池。静电会引发起火或爆炸。 　　（10）在电池端子、连接片上使用绝缘盖，以防电击伤人。 　　（11）电池的安装和维护需要合格的专人进行。不熟练的人进行那样的操作可能会造成危险。 　　使用前注意事项 　　（1） 确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。 　　（2） 充电应用充电器，直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。 　　（3） 由于自放电，电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前，请重新对电池充电。 5、铅酸蓄电池注意事项 　　（1）使用环境与安全 　　1. 铅酸蓄电池使用在自然通风良好,环境温度最好在25±10℃的工作场所。 　　2.铅酸蓄电池在这些条件下使用将十分安全:导电连接良好，不严重过充，热源不直接辐射，保持自然通风。 　　（2）安装注意事项 　　1.蓄电池应离开热源和易产生火花的地方,其安全距离应大于0.5m。 　　2.蓄电池应避免阳光直射，不能置于大量放射性、红外线辐射、紫外线辐射、有机溶剂气体和腐蚀气体的环境中。 　　3.安装地面应有足够的承载能力。 　　4.由于电池组件电压较高，存在电击危险，因此在装卸导电连接条时应使用绝缘工具，安装或搬运电池时应戴绝缘手 套、围裙和防护眼镜。电池在安装搬运过程中，只能使用非金属吊带，不能使用钢丝绳等。 5.脏污的连接条或不紧密的连接均可引起电池打火，甚至损坏电池组，因此安装时应仔细检查并清除连接条上的脏污，拧紧连接条。 　　6.不同容量、不同性能的蓄电池不能互连使用，安装末端连接件和导通电池系统前，应认真检查电池系统的总电压和正、负极，以保证安装正确。 　　7.电池外壳，不能使用有机溶剂清洗，不能使用二氧化碳灭火器扑灭电池火灾，可用四氯化碳之类的灭火器具。 　　8.蓄电池与充电器或负载连接时，电路开关应位于“断开”位置，并保证连接正确:蓄电池的正极与充电器的正极连接，负极与负极连接。 　　（3）运输、储存 　　1. 由于有的电池重量较重，必需注意运输工具的选用，严禁翻滚和摔掷有包装箱的电池组。 　　2.搬运电池时不要触动极柱和安全阀。 　　3.蓄电池为带液荷电出厂，运输中应防止电池短路。 　　4.电池在安装前可在0～35℃的环境下存放，但存放不能超过六个月，超过六个月储存期的电池应充电维护，存放地点应清洁、通风、干燥。 　　（4）使用与注意事项 　　1. 蓄电池荷电出厂，从出厂到安装使用，电池容量会受到不同程度的损失，若时间较长，在投入使用前应进行补充充电。如果蓄电池储存期不超过一年，在恒压2.27V/只的条件下充电5天。如果蓄电池储存期为1～2年，在恒压2.33V/只条件下充电5天。 　　2.蓄电池浮充使用时，应保证每个单体电池的浮充电压值为2.25～2.30V，如果浮充电压高于或低于这一范围，则将会减少电池容量或寿命。 　　3.当蓄电池浮充运行时，蓄电池单体电池电压不应低于2.20V,如单体电压低于2.20V，则需进行均衡充电。均衡充电的方法为:充电电压2.35V/只，充电时间12小时。 　　4.蓄电池循环使用时，在放电后采用恒压限流充电。充电电压为2.35～2.45V/只，最大电流不大于0.25C10 具体充电方法为:先用不大于上述最大电流值的电流进行恒流充电，待充电到单体平均电 压升到2.35～2.45V时改用平均单体电压为2.35～2.45V恒压充电，直到充电结束。 　　5.电池循环使用时充电完全的标志: 　　（5）在上述限流恒压条件下进行充电，其充足电的标志，可以在以下两条中任选一条作为判断依据: 　　（1）充电时间18～24小时（非深放电时间可短） 。 　　（2）充电末期连续三小时充电电流值不变化。 　　（3） 恒压2.35～2.45V充电的电压值，是环境温度为25℃的规定值。当环境温度高于25℃时，充电电压要相应降低，防止造成过充电。当环境温度低于25℃时，充电电压应提高，以防止充电不足。通常降低或提高的幅度为每变化1℃每个单体增减0.005V。 　　6.蓄电池放电后应立即再充电，若放电后的蓄电池搁置时间太长，即使再充电也不能恢复其原容量。 　　7.电池使用时，务必拧紧接线端子的螺栓，以免引起火花及接触不良。 　　（6）电池运行检查和记录 　　1.电池投入运行后，应至少每季测量浮充电压和开路电压一次，并作记录: 每个单体电池浮充电压或开路电压值; 　　2.蓄电池系统的端电压（总压）; 　　3.环境温度。 　　4.每年应检查一次连接导线是否有松动和腐蚀污染现象，松动的导线必须及时拧紧，腐蚀污染的接头应及时作清洁处理。 　　5.运行中，如发现以下异常情况，应及时查找故障原因，并更换故障的蓄电池: 　　6.电压异常; 　　7.物理性损伤（壳、盖有裂纹或变形）; 8.电池液泄漏; 　　9.温度异常。 第六章 光伏逆变器 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。 一、光伏逆变器简介 如上所述，逆变器有多种类型，因此在选择机种和容量时需特别注意。尤其在太阳能发电系统中，逆变器效率的高低是决定太阳电池容量和蓄电池容量大小的重要因素。 二、光伏逆变器的分类 光伏逆变器按宏观可分为： 1.普通型逆变器 2.逆变/控制一体机 3.邮电通信专用逆变器 4.航天、军队专用逆变器 １．按逆变器输出交流电能的频率分： （1）工频逆变器 工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器 （2）中频逆器 中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ （3）高频逆变器 高频逆变器的频率一般为十几KＨｚ到ＭＨｚ · 按逆变器输出的相数分可分为： （1）单相逆变器 （2）三相逆变器 （3）多相逆变器 · 按照逆变器输出电能的去向分可分为： （1）有源逆变器 （2）无源逆变器 · 按逆变器主电路的形式分可分为： （1）单端式逆变器 （2）推挽式逆变器 （3）半桥式逆变器 （4）全桥式逆变器 · 按逆变器主开关器件的类型分可分为： （1）晶闸管逆变器 （2）晶体管逆变器 （3）场效应逆变器 （4）绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器 · 按直流电源分可分为: （1）电压源型逆变器（VSI） （2）电流源型逆变器（CSI） · 按逆变器控制方式分可分为： （1）调频式（PFM）逆变器 （2）调脉宽式（PWM）逆变器 · 按逆变器开关电路工作方式分可分为： （1）谐振式逆变器 （2）定频硬开关式逆变器 （3）定频软开关式逆变器 2.按隔离方式光伏逆变器可分为： （1）独立光伏系统逆变器 独立逆变器包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源，阴极保护，太阳能路灯等带有蓄电池的独立发电系统。 （2）并网光伏系统逆变器 · 并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流 · 逆变器的特点： 逆变器的主要特点包 （1）要求具有较高的效率 由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。 （2）要求具有较高的可靠性 目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如 ：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 （3）要求输入电压有较宽的适应范围 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 三、光伏逆变器行业情况 目前光伏逆变器行业国际领军者是德国艾斯玛（SMA）公司，技术处在行业的顶点。国内比较有实力的并网逆变器企业有：合肥阳光电源、三 晶新能源、中达电通、山亿新能源、北京科诺伟业、艾索新能源等；而离网逆变器的技术发展相对较成熟，国内已拥有一批技术较领先的企业。 四、光伏逆变器的结构与工作原理 逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关（ON-OFF），使直流输入变成交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。 五、光伏逆变器的功能 逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。归纳起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、防单独运行功能（并网系统用）、自动电压调整功能（并网系统用）、直流检测功能（并网系统用）、直流接地检测功能（并网系统用）。这里简单介绍自动运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能。 1、自动运行和停机功能 早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输出也随之增大，当达到逆变器工作所需的输出功率后，逆变器即自动开始运行。进入运行后，逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出，只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率，逆变器就持续运行，直到日落停机，即使阴雨天逆变器也能运行。当太阳电池组件输出变小，逆变器输出接近0时，逆变器便形成待机状态。 2、最大功率跟踪控制功能 太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度（芯片温度）而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是在变化的。相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一功能。 六、光伏逆变器的应用 第七章 光伏发电系统的PLC控制程序简介 PLC信号定义如图： 名称 数据 类型 描 述 IO地址 备注 E_Stop BOOL 紧停按钮 %I00001 紧停 start BOOL 手动调试下启动按钮 %I00002 手动调试下启动追踪 Manual_Auto BOOL 模式选择开关（手/自动） %I00003 模式转换 MorningSun_Contr BOOL 按钮_晨日模拟太阳 %I00004 手动调试下控制任一灯光 NoonSun_Contr BOOL 按钮_午日模拟太阳 %I00005 AfternoonSun_Contr BOOL 按钮_晚日模拟太阳 %I00006 NorthLimit BOOL 北限位开关（常开） %I00007 触及任一限位后向相反方向运动 SouthLimit BOOL 南限位开关（常开） %I00008 WestLimit BOOL 西限位开关（常开） %I00009 EastLimit BOOL 东限位开关（常开） %I00010 Signal_North BOOL 向北信号（高电平要向北运动） %I00011 任一或两个为高电平时，向为高点平方向侧运动，知道4个信号全为0，最佳点找到 Signal_South BOOL 向南信号（高电平要向南运动） %I00012 Signal_West BOOL 向西信号（高电平要向西运动） %I00013 Signal_East BOOL 向东信号（高电平要向东运动） %I00014 Q00001 WORD SPARE %Q00001 空 SouthMove BOOL 向南运动 %Q00002 向南运动 NorthMove BOOL 向北运动 %Q00003 向北运动 EastMove BOOL 向东运动 %Q00004 向东运动 WestMove BOOL 向西运动 %Q00005 向西运动 SunMorning_ BOOL 晨日灯光控制 %Q00006 晨日灯光控制 SunNoon_ BOOL 午日灯光控制 %Q00007 午日灯光控制 SunAfternoon_ BOOL 晚日灯光控制 %Q00008 晚日灯光控制 R00110 INT 向南运动 %R00110 向南运动 R00111 INT 向北运动 %R00111 向北运动 R00112 INT 向东运动 %R00112 向东运动 R00113 INT 向西运动 %R00113 向西运动 R00115 INT 上位机控制启动追踪 %R00115 上位机控制启动追踪 R00116 INT 上位机控制晨日 %R00116 上位机控制晨日 R00117 INT 上位机控制午日 %R00117 上位机控制午日 R00118 INT 上位机控制晚日 %R00118 上位机控制晚日 总 结 经过五周的实训之后，我们学会了很多。首先要谢谢老师的教导，其次是同学之间的相互交流，让我们互相之间都有进步。这五周的实训是主要以光伏发电系统为主的，主要学习了光伏行业的调研，光伏电池的概念，性能，光伏发电系统简介，主要是基于尼康公司的KNT-SPV01光伏发电系统，然后就是对尼康公司开发的光伏发电系统进行深入学习，分别对每个单元进行分析研究，这五个单元分别是光伏发电跟踪装置，光伏发电跟踪控制系统，能量转换单元，离网逆变控制单元，监控系统。最后是对每个单元的调试和总结测试等。 PAGE - 1 -