太陽(yáng)能家庭發(fā)電系統(tǒng)

當(dāng)前，晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料，其市場(chǎng)占有率在90%以上,而且在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期也依然是太陽(yáng)能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)掌握在美、日、德等3個(gè)國(guó)家7個(gè)公司的10家工廠手中，形成技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的狀況。多晶硅的需求主要來(lái)自于半導(dǎo)體和太陽(yáng)能電池。按純度要求不同，分為電子級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)。其中，用于電子級(jí)多晶硅占55%左右，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅占45%，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2008年太陽(yáng)能多晶硅的需求量將超過(guò)電子級(jí)多晶硅。 1994年全世界太陽(yáng)能電池的總產(chǎn)量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增長(zhǎng)了17倍。專家預(yù)測(cè)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過(guò)核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。

太陽(yáng)能家庭發(fā)電系統(tǒng)分為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng):

1、離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。

2、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就是太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)電站一般都是國(guó)家級(jí)電站，主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、占地面積大，發(fā)展難度較大。而分散式小型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是并網(wǎng)發(fā)電的主流。

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限 制，因?yàn)殛?yáng)光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)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,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)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(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級(jí)電站,小到玩具,光伏電源 無(wú)處不在。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽(yáng)能電池(片)，有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系 統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

一、用戶太陽(yáng)能電源

(1)小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等;(2)3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);(3)光伏水

泵:解決無(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

二、交通領(lǐng)域

如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道班供電等。

三、通訊/通信領(lǐng)域

太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。

四、石油、海洋、氣象領(lǐng)域

石油管道和水庫(kù)閘門陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。

五、家庭燈具電源

如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

六、光伏電站

10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。

七、太陽(yáng)能建筑

將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來(lái)的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來(lái)一大發(fā)展方向。

八、其他領(lǐng)域包括

(1)與汽車配套:太陽(yáng)能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等;(2)太陽(yáng)能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng);(3)海水淡化設(shè)備供電;(4)衛(wèi)星、航天器、空間太陽(yáng)能電站等。

1、太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽(yáng)輻射能，能夠滿足全球能源需求的1萬(wàn)倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，所發(fā)電力就可以滿足全球的需要。太陽(yáng)能發(fā)電安全可靠，不會(huì)遭受能源危機(jī)或燃料市場(chǎng)不穩(wěn)定的沖擊;

2、太陽(yáng)能隨處可處，可就近供電，不必長(zhǎng)距離輸送，避免了長(zhǎng)距離輸電線路的損失;

3、太陽(yáng)能不用燃料，運(yùn)行成本很低;

4、太陽(yáng)能發(fā)電沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，不易用損壞，維護(hù)簡(jiǎn)單，特別適合于無(wú)人值守情況下使用;

5、太陽(yáng)能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物，沒(méi)有污染、噪聲等公害，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響，是理想的清潔能源;

6、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活，而且可以根據(jù)負(fù)荷的增減，任意添加或減少太陽(yáng)能方陣容量，避免浪費(fèi)。

1、地面應(yīng)用時(shí)有間歇性和隨機(jī)性，發(fā)電量與氣候條件有關(guān)，在晚上或陰雨天就不能或很少發(fā)電;

2、能量密度較低，標(biāo)準(zhǔn)條件下，地面上接收到的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1000W/M^2。大規(guī)格使用時(shí)，需要占用較大面積;

3、價(jià)格仍比較貴，為常規(guī)發(fā)電的3~15倍，初始投資高。

太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能家庭發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，太陽(yáng)能電池板的作用是將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能家庭發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部件之一，其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽(yáng)電池是否具有使用價(jià)值的重要因素。 組件設(shè)計(jì):按國(guó)際電工委員會(huì)IEC:1215:1993標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用36片或72片多晶硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類型的組件。該組件可用于各種戶用光伏系統(tǒng)、獨(dú)立光伏電站和并網(wǎng)光伏電站等。

太陽(yáng)能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關(guān)功率管等組成。

蓄電池的作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。太陽(yáng)能蓄電池是'蓄電池'在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中的應(yīng)用，主要采用鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池四種。 國(guó)內(nèi)廣泛使用的太陽(yáng)能蓄電池主要是:鉛酸免維護(hù)蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池，因?yàn)槠涔逃械?quot;免"維護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較少污染的特點(diǎn),很適合用于性能可靠的太陽(yáng)能電源系統(tǒng),特別是無(wú)人值守的工作站。

太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能家庭發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

太陽(yáng)能家庭發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮的因素:

1、 太陽(yáng)能家庭發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用?該地日光輻射情況如何?

2、 系統(tǒng)的負(fù)載功率多大?

3、 系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流?

4、 系統(tǒng)每天需要工作多少小時(shí)?

5、 如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天?

6、 負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動(dòng)電流多大?

7、 系統(tǒng)需求的數(shù)量。