學(xué)習(xí)情境六　獨(dú)立光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.1獨(dú)立光伏系統(tǒng)組成

基于獨(dú)立光伏系統(tǒng)的電力系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)由地點(diǎn)、氣候、地理特征和設(shè)備選擇所決定。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池方陣、蓄電池、控制器、逆變器等基本部分組成。圖6-1為獨(dú)立光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖6-2為獨(dú)立光伏系統(tǒng)示意圖，同時(shí)還有整流器和二極管等其他輔助器件。

圖6-1獨(dú)立光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖6-2獨(dú)立光伏系統(tǒng)示意圖

6.2電池組件

▲點(diǎn)擊全屏查看

太陽能電池單體（圖6-3）是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，尺寸一般為4～100cm2。太陽能電池單體的工作電壓約為0.5V，工作電流約為20～25mA/cm2，一般不能單獨(dú)作為電源使用。將太陽能電池單體進(jìn)行串并聯(lián)封裝后，就成為太陽能電池組件，其功率一般為幾瓦至幾十瓦，是可以單獨(dú)作為電源使用的最小單元。太陽能電池組件再經(jīng)過串并聯(lián)組合安裝在支架上，構(gòu)成太陽能電池方陣，可以滿足負(fù)載所要求的輸出功率，如圖6-4所示。

圖6-3太陽能電池單體

圖6-4太陽能電池方陣

在一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)中，電池組件通常是用來為蓄電池充電的。一般而言，基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)或柵硅太陽能電池技術(shù)的36片電池組件，能夠串聯(lián)起來為一個(gè)12V蓄電池充電。

每個(gè)單體（絲網(wǎng)印刷）太陽能電池的典型性能如下：

開路電壓（Uoc）=600mV（25℃）

短路電流（Isc）=3.0A

填充因子（FF）=75%

最大功率電壓（Ump）=500mV（25℃）

最大功率電流（Imp）=2.7A

電池面積=100cm2

因此，36片電池片串聯(lián)得到：

開路電壓（Uoc）=21.6V（25℃）

短路電流（Isc）=3.0A

填充因子（FF）=75%

最大功率電壓（Ump）=18V（25℃）

最大功率電流（Imp）=2.7A

實(shí)際上，由于玻璃的表面反射、電池與密封材料之間的界面反射及電池之間的失諧損失等原因，封裝到組件中的電池比未經(jīng)封裝的電池平均效率要低一些。

為一個(gè)12V的鉛酸蓄電池充電，需要使用Ump=18V的組件，這是因?yàn)椋?/p>

①當(dāng)太陽能電池工作溫度升到60℃時(shí)電壓損失約2.8V；

②通過阻塞二極管時(shí)電壓下降0.6V；

③通過穩(wěn)壓器時(shí)通常電壓下降1.0V；

④光照強(qiáng)度不足的情況下電壓也會(huì)下降；

⑤要使蓄電池完全充足電，需要0～14.5V的電壓。

太陽能電池的使用壽命主要取決于封裝質(zhì)量，尤其是防潮保護(hù)。組件設(shè)計(jì)和材料選擇能夠?qū)﹄姵氐墓ぷ鳒囟燃?/p>