太陽能發(fā)電方面的電學(xué)(太陽能以及發(fā)電系統(tǒng)有哪些)

1.太陽能以及發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)有哪些

太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式：輻射），主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。

光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點(diǎn)是可靠性高、使用壽命長、不污染環(huán)境、能獨(dú)立發(fā)電又能并網(wǎng)運(yùn)行，受到各國企業(yè)組織的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。

光伏發(fā)電系統(tǒng)（PV System）是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)，利用的是光生伏特效應(yīng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點(diǎn)是可靠性高、使用壽命長、不污染環(huán)境、能獨(dú)立發(fā)電又能并網(wǎng)運(yùn)行，受到各國企業(yè)組織的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。

據(jù)智研咨詢統(tǒng)計(jì)：2012年全球光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)到97GW,2012年全球新增裝機(jī)30GW，中國新增裝機(jī)占全球總量的16%以上 ，隨著國家對(duì)清潔能源產(chǎn)業(yè)的大力扶持，我國光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展高峰期。

是指利用光伏電池的光生伏打效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏組件和配套部件（BOS）。

2.太陽能發(fā)電站的科普知識(shí)

太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽能電池組件、控制器、蓄電池、逆變器、負(fù)載等組成。

其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端。1.太陽能電池組件太陽能電池組件是發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其作用是將太陽的輻射能直接轉(zhuǎn)換為直流電，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。

一般根據(jù)用戶需要，將若干太陽能電池板按一定方式連接，組成太陽能電池方陣（陣列），再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成太陽能電池組件。2.充電控制器在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗、盡量延長蓄電池的使用壽命；同時(shí)保護(hù)蓄電池，避免過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。

高級(jí)的控制器可以同時(shí)記錄并顯示系統(tǒng)各種重要數(shù)據(jù)，如充電電流、電壓等?？刂破髦饕δ苋缦拢?） 過充保護(hù) 避免蓄電池因充電電壓過高而造成損壞。

2） 過放保護(hù) 避免蓄電池因放電到過低的電壓而損壞。3） 防反接功能 避免蓄電池及太陽能電池板因正負(fù)極接反而不能使用甚至釀成事故。

4） 防雷擊功能 避免因雷擊而損壞整個(gè)系統(tǒng)。5） 溫度補(bǔ)償 主要針對(duì)溫差大的地方，保證蓄電池處于最佳的充電效果。

6） 定時(shí)功能 控制負(fù)載的工作時(shí)間，避免能源浪費(fèi)。7） 過流保護(hù) 當(dāng)負(fù)載過大或短路時(shí)，自動(dòng)切斷負(fù)載，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)。

8） 過熱保護(hù) 當(dāng)系統(tǒng)工作溫度過高時(shí)，自動(dòng)停止給負(fù)載供電，故障排除后，自動(dòng)恢復(fù)正常工作。9） 自動(dòng)識(shí)別電壓 對(duì)于不同的系統(tǒng)工作電壓，自動(dòng)識(shí)別，無須另外設(shè)置。

3.蓄電池蓄電池作用是將太陽能電池方陣發(fā)出直流電貯存起來， 供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中， 蓄電池處于浮充放電狀態(tài)。

白天太陽能電池方陣給蓄電池充電，同時(shí)方陣還給負(fù)載用電，晚上負(fù)載用電全部由蓄電池供給。因此， 要求蓄電池的自放電要小， 而且充電效率要高， 同時(shí)還要考慮價(jià)格和使用是否方便等因素。

4.逆變器絕大多數(shù)用電器，如日光燈、電視機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇和絕大多數(shù)動(dòng)力機(jī)械等都是以交流電工作，要想這類用電器能正常工作，太陽能發(fā)電系統(tǒng)需要將直流電變換成交流電，具有這種功能的電力電子設(shè)備稱作逆變器。逆變器還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

下面以100W輸出功率，每天使用6個(gè)小時(shí)為例，介紹一下計(jì)算方法：1.首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)數(shù)（包括逆變器的損耗）：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%，則當(dāng)輸出功率為100W時(shí)，則實(shí)際需要輸出功率應(yīng)為100W/90%=111W； 若按每天使用5小時(shí)，則耗電量為111W*5小時(shí)=555Wh。2.計(jì)算太陽能電池板：按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計(jì)算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。

其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實(shí)際使用功率。3.充電控制器的選擇：130W的太陽能電池板它的最大輸出電流是7.7A。

因此應(yīng)該選取充電電流至少為8A的充電控制器。4.蓄電池的選擇：若采用12V的蓄電池，其放電深度為50%，則應(yīng)使用555Wh/12V/50%=90Ah的蓄電池；若選擇24V的蓄電池，則蓄電池的容量應(yīng)為555Wh/24V/50%=45Ah。

太陽能電池的額定輸出功率與轉(zhuǎn)換效率有關(guān)，一般來講，單位面積的電池組件，轉(zhuǎn)換效率越高，其輸出功率越大。太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率一般在14~17%之間，每平方厘米的電池片，其輸出功率在14~16mW，每平方米的太陽能電池組件輸出功率約120WP.太陽能電池組件的測試，需用專門的檢測設(shè)備，在標(biāo)準(zhǔn)的條件下檢測。

由于檢測設(shè)備非常昂貴，一般的檢測方法是：利用碘鎢燈或白熾燈，模擬太陽光，比較樣品作對(duì)比測試，主要檢測其開路電壓與短路電流，檢測的時(shí)候注意控制溫度，不能超過25℃。 太陽能光伏發(fā)電需要綜合考慮各種因素，只有掌握了準(zhǔn)確的資料后，才能確定電池板的安裝方式、最低功率、規(guī)格（太陽能電池板每天的有效發(fā)電量必須太于負(fù)載的用電量）及蓄電池的容量、性能及控制方式。

使產(chǎn)品達(dá)到最佳性價(jià)比。如果對(duì)相關(guān)因素的估算失誤，就會(huì)直接影響到獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)性能和造價(jià)。

（1）現(xiàn)場的地理位置.。包括：地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度、海拔等。

（2）安裝地點(diǎn)的氣象條件。包括：逐月太陽能總輻射量，直接輻射量（或日照百分比），年平均氣溫，最長連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風(fēng)速及冰雹、降雪等特殊氣象情況。

（3）最大負(fù)載量。包括：負(fù)載每天工作時(shí)間及平均耗電量，連續(xù)陰雨天需工作的時(shí)間。

（4）負(fù)載用電特性由于太陽能電池陣列輸出的電流是直流，如果負(fù)載是交流的話，需要經(jīng)過逆變器的轉(zhuǎn)換，才能正常工作，這樣太陽能最終供給負(fù)載的能量損耗就增大，從而所需太陽能電池就會(huì)增大，導(dǎo)致太陽能供電系統(tǒng)造價(jià)增大。（5）交流負(fù)載對(duì)電源的要求交流負(fù)載除了需要更大的太陽能電池板外，對(duì)逆變器的要求也會(huì)因負(fù)載的不同而不同。

一般來講純電阻性質(zhì)的負(fù)載例如電熱絲，對(duì)逆變器要求不高，可用普通的修正波逆變器。而電視、電動(dòng)機(jī)對(duì)電源要求相對(duì)要高，需要的逆變器功率及輸出特性都要高，需用大功率的正弦波的逆變器，才能保證負(fù)載能正常工作，不受干擾。

負(fù)載要求不同，造價(jià)也不。

3.請(qǐng)問一下太陽能發(fā)電工程這樣一門課大概要什么基礎(chǔ)知識(shí)

太陽能發(fā)電原理及應(yīng)用工程需要學(xué)習(xí)的知識(shí)很多，多大的說強(qiáng)弱電理論知識(shí)都要撐握；一、硅片的型成：硅礦、拉晶、切片、成型、組裝；二、發(fā)電：太陽能電池（單晶、多晶、非晶、薄膜）光電轉(zhuǎn)換原理；三、控制：電子基礎(chǔ)、程序應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集；四、逆變：電子基礎(chǔ)、程序應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集、電工基礎(chǔ)；五、儲(chǔ)電：電池原理（蓄電池、鋰電池、鎳氫電池、鐵鋰電池）性能原理，容量及充放電保護(hù)；六、并網(wǎng)：電工基礎(chǔ)、高低壓配電、數(shù)據(jù)采集；七、太陽能幅射量：幅射量轉(zhuǎn)換光功率；其實(shí)很多人說太陽能很簡單，很容易，那只是表面現(xiàn)象，真想弄懂不是那么容易的。

4.關(guān)于太陽能發(fā)電的知識(shí)

太陽能是一種干凈的可再生的新能源，越來越受到人們的親睞，在人們生活、工作中有廣泛的作用， 其中之一就是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，太陽能電池就是利用太陽能工作的。而太陽能熱電站的工作原理則是利用匯聚的太陽光，把水燒至沸騰變?yōu)樗魵?，然后用來發(fā)電。

照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費(fèi)?？梢哉f，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。

從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進(jìn)行光電變換來實(shí)現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①無枯竭危險(xiǎn)；②絕對(duì)干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國的重視。

要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

目前，太陽能電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽電池變換效率最高，已達(dá)20%以上，但價(jià)格也最貴。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低，但價(jià)格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到10%，每瓦發(fā)電設(shè)備價(jià)格降到1-2美元時(shí)，便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式競爭。估計(jì)本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。

當(dāng)然，特殊用途和實(shí)驗(yàn)室中用的太陽電池效率要高得多，如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體同銻化鎵半導(dǎo)體重疊而成的太陽電池，光電變換效率可達(dá)36%，快趕上了燃煤發(fā)電的效率。但由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。

太陽能電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結(jié)。 當(dāng)光線照射太陽能電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。

5.光伏發(fā)電基本常識(shí)

我就是做光伏發(fā)電了，基本常識(shí)太多了 我就列舉幾個(gè)：1.光伏指的是光生伏特效應(yīng)，一定條件下光能產(chǎn)生電壓，從而產(chǎn)生電流，電能2.光伏發(fā)電是發(fā)的是直流電，一般都需要逆變器轉(zhuǎn)化才能并到國家電網(wǎng)或者自己使用3.太陽能電池板主流的分為 晶硅和薄膜兩大類，薄膜以漢能為代表，晶硅的有多晶硅和單晶硅之分，目前市場的太陽能電池板以晶硅類的為主，廠家較多，在此不列舉了4，光伏發(fā)電主要有 ：組件（太陽能電池板），逆變器，支架，三大部分組成5，光伏發(fā)電效率受 光照強(qiáng)度和溫度影響很大，溫度過高過低都會(huì)影響發(fā)電效率 25度為宜6，前幾年做光伏的企業(yè)都賺翻了，但是今年受政策影響，會(huì)死一批光伏企業(yè)，7，光伏發(fā)電有很多形式，戶用分布式，工商業(yè)屋頂，集中地面電站，農(nóng)光互補(bǔ)，漁光互補(bǔ)，等等8.光伏發(fā)電的電價(jià)全國不一樣，太多了，這里就不一一列舉了，有問題，歡迎加關(guān)注，私信我。

6.太陽能的基礎(chǔ)知識(shí)

太陽能基礎(chǔ)知識(shí)

要求：制熱快、保溫好、價(jià)格適中

太陽能熱水器通常由集熱器、鏈接管道、支架和控制系統(tǒng)組成

太陽能按使用分類一般分為：普通式太陽能熱水器、全天候太陽能熱水器、全自動(dòng)太陽能熱水器

按集熱原理一般分為：平板型熱水器和真空管熱水器

按工質(zhì)流動(dòng)方式分為：悶曬型、循環(huán)型和直流型

按結(jié)構(gòu)分：一體式、分體式

按制作工藝分：承壓式、非承壓式

普通式太陽能熱水器：普通的太陽能熱水器

全天候太陽能熱水器：裝有電加熱的太陽能熱水器，配一個(gè)小型的電熱水效果更好

全自動(dòng)太陽能熱水器：能夠?qū)崴黜樌M(jìn)行簡單管理的熱水器，裝有定時(shí)電加熱和定時(shí)上水裝置，打開既有熱水

太陽能熱水器的溫度一般能達(dá)到50-70度

太陽能水管最好使用優(yōu)質(zhì)鋁塑管，交聯(lián)聚乙烯管（PEX）

上水時(shí)間一般為早晨日出前或晚上太陽落山兩小時(shí)以后