太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

1、太陽(yáng)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(hào): 班級(jí):一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電基本原理。2、熟悉太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本組成。3、掌握太陽(yáng)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2.1發(fā)電部分發(fā)電部分主要包括由220V市電、太陽(yáng)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(duì)太陽(yáng)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)，

2、在啟用220V市電。太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生直流電，可選用多晶硅太陽(yáng) 電池組件，要求用高透光率低鐵鋼化玻璃，外加陽(yáng)極化優(yōu)質(zhì)鋁合金邊框，具有效率高、壽命 長(zhǎng)、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(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定、維護(hù)量低、在惡劣的天氣情況下 自動(dòng)偏航保護(hù)等特性。市電、太陽(yáng)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(duì)太陽(yáng)能發(fā)電部分加以分析a.太陽(yáng)能發(fā)電原理及等效電路太陽(yáng)能發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池將

3、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，太陽(yáng)能發(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。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(yáng)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(yáng)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(yáng)光子的沖擊，通過光輻射獲取到超過禁帶寬度Eg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

4、空穴對(duì)。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(duì)外沒有導(dǎo)電作用，屬于光伏電池能量自動(dòng)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(dòng)到P-N結(jié)區(qū)，通過P-N結(jié)勢(shì)壘電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)。如果接通外電路， 就有電能輸出。但由于這種太陽(yáng)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(a)理想模型(b)實(shí)際模型圖2-2毛敏電路模型其中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生 電流值平均為1630mA，一般溫度升

5、高，電流也有所升高，比值約為78uA/1。Is為暗電流， 即無(wú)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(yáng)光下輸出兩端開路時(shí)的電壓，它的值跟輻射度的對(duì)數(shù)成正 比，與溫度成反比。溫度每升高一攝氏度，電壓下降23V。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)的很小，并聯(lián)時(shí)Rsh較大， 所以，可以忽略不計(jì)b.太陽(yáng)能電池板的相關(guān)參數(shù)1.光電轉(zhuǎn)換效率n%評(píng)估太陽(yáng)電池好壞的重要因素。目前：實(shí)驗(yàn)室n 2 24%，產(chǎn)業(yè)化

6、：n 2 15%；(本課題采用前者)2.單體電池電壓V： 0.4V0.6V由材料物理特性決定。.3.填充因子FF%評(píng)估太陽(yáng)電池負(fù)載能力的重要因 素。FF=(ImXVm)/(IscX Voc)；其中：Isc一短路電流，Voc開路電壓，Im一最佳工作電流，Vm一最佳工作電壓；4.標(biāo)準(zhǔn)光 強(qiáng)與環(huán)境溫度地面AM1.5光強(qiáng)，1000W/m2，t = 25C； 5.溫度對(duì)電池性質(zhì)的影響例如：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,AM1.5光強(qiáng)，t=25C某電池板輸出功率測(cè)得為100Wp,如果電池溫度升 高至45C時(shí)，則電池板輸出功率就不到100Wp。C.光伏電池的伏安特性太陽(yáng)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(yáng)

7、能電池板發(fā)電系統(tǒng)，我們首先對(duì)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(jí)管理想因子，Vth=KT/q為溫度電勢(shì)。它的伏安特性曲線如圖2-3所示當(dāng)太陽(yáng)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)，1=0，電壓為 開路電壓Voc.當(dāng)太陽(yáng)能電池兩端的電壓從0上升時(shí)，在光伏恒定的條件下，太陽(yáng)能電池板的 輸出電流幾乎不變，輸出功率不斷增加。當(dāng)電池電壓增到一定值時(shí)，輸出電流又開始變小， 輸出功率達(dá)到一個(gè)最大值，即最大功率點(diǎn)，之后隨著電池電壓的升高，輸出電流和功率都不 斷變小，最后輸出電流減為0.，

8、輸出電壓達(dá)到最大值開路電壓。太陽(yáng)能電池的伏安特性還 與溫度有關(guān)，隨著溫度的上升，開路電壓減小，在最大功率點(diǎn)的典型溫度系數(shù)為0.4%/C。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、參觀相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備聽老師講解相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的參數(shù)、特性、及注意事項(xiàng)。2、檢查相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備并調(diào)整相關(guān)參數(shù)。3、檢查示波器及相關(guān)測(cè)量原件是否位置正確。4、測(cè)量有遮擋時(shí)和沒有遮擋時(shí)組件開路電壓和短路電流。4、記錄數(shù)據(jù)。四、實(shí)驗(yàn)器材1、太陽(yáng)能控制系統(tǒng)2、風(fēng)源控制系統(tǒng)3、室外光伏電池配電柜4、控制系統(tǒng)五、心得體會(huì)通過此次實(shí)驗(yàn)我了解了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的組成和基本原理。同時(shí)我認(rèn)為風(fēng)能和太陽(yáng)能作 為一種可再生、無(wú)污染、零排放的新型能源，已經(jīng)逐漸成為未來(lái)世界利用的主要能源。通過 對(duì)一些相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，可以看出，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為一種新能源的利用系統(tǒng)，完全可