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光伏系统设计与工程培训—光伏系统的组成部分.pdf

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光伏系统设计与工程培训 光伏系统的组成部分 2008BPSunOasis 光伏系统的组成部分 典型的光伏系统 典型的光伏系统包括以下组 成部分： •光伏组件阵列 •附加的电力来源(互补系 统) •储能蓄电池(离网系统&并网光伏系统示意图 并网系统) •充电控制器(离网系统& 并网系统) 2008BPSunOasis 2 光伏系统的组成部分 典型的光伏系统 •逆变器 •交流与直流相关器 •熔断器与断路器 •导体(电缆与导线) •安装支架 •远程监控设备 离网光伏系统示意图 2008BPSunOasis 3 光伏系统的组成部分 附加的电力来源 •可采用多种不同电力来源 •主要用于互补系统 •包括光伏组件、蓄电池、风力发电机、 柴油或液化气发电机以及公共电网 •电力能量主要来自于光伏部分 •对于没有公共电网的地区，采用互补 系统可获得最大程度的连续电力 •增加了整个系统的复杂程度 2008BPSunOasis 4 光伏系统的组成部分 蓄电池 •可采用不同类型不同电压的蓄电池 •通常采用VRLA阀控铅酸免维护蓄电池 (FloodedLead-Acid,ValveRegulated lead-Acid)，镉镍电池NiCd •通过串联蓄电池得到需要的电压 •再并联蓄电池以满足容量需求 •决定蓄电池选择的因素 •负载工作电压 •负载的容量–Ah 2008BPSunOasis 5 光伏系统的组成部分 蓄电池 •荷电状态(SOC)–蓄电池中留存的能量(Ah)的百分比 •放电深度(DOD)-蓄电池释放的能量(Ah)的百分比 •自给天数–蓄电池可维持负载工作的天数 •放电率或充电率– •C-xx充电率–以该充电电流充电，蓄电池将在‘xx’小时被 完全充满。例如:50Ah的蓄电池,C-10充电率对应的充 电电流为5Amps •循环寿命(Cyclelife)–蓄电池在其使用寿命结束前能够提供的最 大的充-放电循环次数 2008BPSunOasis 6 光伏系统的组成部分 蓄电池 •正负极板发生的化学反应 •放电期间-正极活性物质PbO2与负极活性物质海绵状铅Pb与电 解液H2SO4进行化学反应生产PbSO4，引起H2SO4减少，并在正 极板上生成H2O，引起电解液比重降低。 •充电期间-正极板上PbSO4氧化成PbO2，负极板上PbSO4还原 成海绵状铅，同时生成H2SO4，并消耗水。 2008BPSunOasis 7 光伏系统的组成部分 蓄电池 •易形成酸分层 •充电率低，放电深度大，长期处于欠充状态 •导致蓄电池底部酸浓度高于顶部酸浓度 •负极板底部硫酸盐化，正极板腐蚀和膨胀，寿命缩短 •易形成大结晶 •长期小电流充电易形成较大PbSO4颗粒 •转换为PbO2的效率会降低 •大颗粒减小了PbSO4的有效面积，加速极板的极化 2008BPSunOasis 8 光伏系统的组成部分 蓄电池 •高充电电压设置引起的失效 •日超充足时，易产生过充，引起其寿命缩短 •常工作于低荷电状态 •充电不足或负载超常规放电，也易使蓄电池长期工作在低荷电 状态，使得寿命降低 2008BPSunOasis 9 光伏系统的组成部分 充电控制器 •离网系统或互补系统中使用的电气设备 •保护蓄电池避免过充电与过放电 •提高蓄电池的使用寿命 •提高负载的使用效益 主要类型: •ShuntControl–蓄电池充满时,把光伏 组件阵列的输出分流到内部电阻或功率 模块上，以热的形式消耗掉。一般适用 于小型、低功率系统。 2008BPSunOasis 10 光伏系统的组成部分 充电控制器 •Series/Relaycontrol–当蓄电池电压到达设定值,PV阵列与蓄电池断开连 接(PV组件处于开路状态)。适用于小型系统。 •Multistagecontroller–充电电流根据蓄电池的荷电状态(SOC)而改变,例 如，低SOC时提供大充电电流，蓄电池接近满充状态时则减小充电电流。 满充状态下小充电电流会有益于蓄电池。 •PulsedChargeController–通过控制高频快速的脉冲电流对蓄电池进行充 电。蓄电池接近满充状态时将减小脉冲的宽度。 充电控制器的选择: •控制器的工作电压需要与系统电压相匹配 •依据光伏阵列及负载的最大电流 2008BPSunOasis 11 光伏系统的组成部分 充电控制器 •Series/Relaycontrol–当蓄电池电压到达设定值,PV阵列与蓄电池断开连 接(PV组件处于开路状态)。适用于小型系统。 •Multistagecontroller–充电电流根据蓄电池的荷电状态(SOC)而改变,例 如，低SOC时提供大充电