太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng).docx

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1、太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：學(xué)號：班級：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電基本原理。2、熟悉太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本組成。3、掌握太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的基本方法，和步驟。二、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的組成及基本原理2．系統(tǒng)組成一套完整的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)由發(fā)電部分、控制部分、負(fù)載部分、蓄電池和泄荷單元等組成。如圖1.1所示2.1發(fā)電部分發(fā)電部分主要包括由220V市電、太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)三部分發(fā)電源組成。由于風(fēng)力發(fā)電部分如今已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，本研究課題主要對太陽能電池板發(fā)電部分行研究。由于白天光照強(qiáng)時(shí)風(fēng)弱，夜間或陰天光弱時(shí)風(fēng)強(qiáng)，時(shí)間上的互補(bǔ)性使得風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源分

2、布上具有很好的匹配性，為風(fēng)光互補(bǔ)電源系統(tǒng)的建立提供了能源保障。如果風(fēng)能和光能不能提供所需供電時(shí)，在啟用220V市電。太陽能電池板產(chǎn)生直流電，可選用多晶硅太陽電池組件，要求用高透光率低鐵鋼化玻璃，外加陽極化優(yōu)質(zhì)鋁合金邊框，具有效率高、壽命長、安裝方便、抗風(fēng)、抗冰雹能力等特性；風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電，在選型時(shí)要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)是低速型風(fēng)機(jī)，具有發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量穩(wěn)定、維護(hù)量低、在惡劣的天氣情況下自動偏航保護(hù)等特性。市電、太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)三者的有機(jī)結(jié)合，既達(dá)到了節(jié)能的目的，也為電路的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。本次課題，我們根據(jù)本地的實(shí)際情況，依托于風(fēng)力發(fā)電的基礎(chǔ)，我們就主要針對太陽能發(fā)

3、電部分加以分析a.太陽能發(fā)電原理及等效電路太陽能發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件,所以,光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉,可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。其中，主要依靠光伏電池進(jìn)行光電的轉(zhuǎn)化。光伏電池以半導(dǎo)體P-N結(jié)上接受太陽光照產(chǎn)生伏特效應(yīng)為基礎(chǔ)，直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換介質(zhì)，它的工作原理是利用半導(dǎo)體的特性，當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體表面，半導(dǎo)體內(nèi)部N區(qū)和P區(qū)中原子的價(jià)電子受到太陽光子的沖擊，通過光輻射獲取到超過禁帶寬度Eg

4、的能量，脫離共價(jià)鍵的束縛從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，由此在半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生出很多處于非平衡狀態(tài)的電子空穴對。這些被激發(fā)的電子和空穴自由碰撞或在半導(dǎo)體中復(fù)合恢復(fù)到平衡狀態(tài)。其中復(fù)合過程對外沒有導(dǎo)電作用，屬于光伏電池能量自動損耗部分。如果有更多的光激發(fā)載流子中的少數(shù)載流子能夠運(yùn)動到P-N結(jié)區(qū)，通過P-N結(jié)勢壘電場方向相反的光生電場。如果接通外電路，就有電能輸出。但由于這種太陽能電池太小，所以，要將許多這樣的光伏電池通過串并聯(lián)的方式組合在一起，構(gòu)成PV組件，提高輸出功率。光伏電池的理想等效電路模型和實(shí)際電路模型如圖2-2所示其中Is為光生電流，它的值與光伏電池的面積和入射光的輻射度成正比.光伏電池的光

5、生電流值平均為16~30mA，一般溫度升高，電流也有所升高，比值約為78uA/1。Is為暗電流，即無光情況下，光伏電池在外電壓作用下的P-N結(jié)所流過的單向電流，反應(yīng)一定溫度下光伏電池P-N結(jié)自身所能產(chǎn)生的總的擴(kuò)散電流情況。I為光伏電池的輸入負(fù)載電流。光伏電池的輸出電壓是指把光伏電池放在陽光下輸出兩端開路時(shí)的電壓，它的值跟輻射度的對數(shù)成正比，與溫度成反比。溫度每升高一攝氏度，電壓下降2~3V。Rs為串聯(lián)電阻，Rsh為旁路電阻，兩者為光伏電池的固有電阻，即內(nèi)阻。理想狀態(tài)下，串聯(lián)的Rs很小，并聯(lián)時(shí)Rsh較大，所以，可以忽略不計(jì)b.太陽能電池板的相關(guān)參數(shù)?1．光電轉(zhuǎn)換效率?η%?評估太陽電池

6、好壞的重要因素。??目前：實(shí)驗(yàn)室?η?≈?24%，產(chǎn)業(yè)化：η?≈?15%；（本課題采用前者）?2．單體電池電壓?V：0.4V——0.6V由材料物理特性決定。?.?3．填充因子FF%?評估太陽電池負(fù)載能力的重要因素。?FF=(Im×Vm)/(Isc×Voc)?；?其中：Isc—短路電流，Voc—開路電壓，Im—最佳工作電流，Vm—最佳工作電壓；?4.標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)與環(huán)境溫度地面?AM1.5光強(qiáng)，1000W/m2?，t?=?25℃；??5．溫度對電池性質(zhì)的影響?例如：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,AM1.5光強(qiáng)，t=25℃某電池板輸出功率測得為100Wp,如果電池溫度升高至45℃時(shí)，則電池板輸出功率就不到10

7、0Wp。C．光伏電池的伏安特性太陽能電池板由多個(gè)單光伏電池串并聯(lián)而成，為了更高的理解太陽能電池板發(fā)電系統(tǒng)，我們首先對光伏電池的伏安特性進(jìn)行分析。在實(shí)際情況下，加入旁路電阻和串并聯(lián)電阻，光伏電池向外提供的電流可以用公式（2.1）所表示：其中，n是二級管理想因子，Vth=KT/q為溫度電勢。它的伏安特性曲線如圖2-3所示：當(dāng)太陽能電池板短路時(shí)，即負(fù)載V=0時(shí)，電流為短路電流Isc，當(dāng)電路開路時(shí)，I=0，電壓為開路電壓Voc.當(dāng)太陽能電池兩端的電壓從0上升時(shí)，在