【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 光組成。另一種是微粒輻射，它是帶正電荷的質(zhì)子和大致等量的帶負(fù)電荷的電子以及其他粒子所組成的粒子流，微粒輻射平時(shí)較弱，能量也不穩(wěn)定，在太陽(yáng)活動(dòng)極大期最為強(qiáng)烈，對(duì)人類和地球高層大氣有一定的影響，但是一般來(lái)說(shuō)不等它輻射到地球表面上來(lái)，便在漫長(zhǎng)的日地遙遠(yuǎn)的路途中逐漸消失了。為此太陽(yáng)輻射主要是光輻射。太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層而到達(dá)地面時(shí)，由于大氣中空氣分子、水蒸氣和塵埃等對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和散射，不僅使輻射強(qiáng)度減弱，還會(huì)改變輻射的方向和輻射的光譜分布。因此實(shí)際到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射通常是由直接輻射和散射輻射兩部分組成。直接輻射是指直接來(lái)自太陽(yáng)輻射方向不發(fā)生改變的輻射；散射輻射則是被大氣反射和散射后方向發(fā)生了改變的太陽(yáng)輻射。由于大氣層的存在，真正到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能的大小，則受多種因素的影響，一般來(lái)說(shuō)太陽(yáng)高度、大氣質(zhì)量、大氣透明度、地理緯度、日照時(shí)間及海拔高度是影響的主要因素。（1）太陽(yáng)高度即太陽(yáng)位于地平面以上的高度角。常常用太陽(yáng)光線和地平線的夾角表示（h）。太陽(yáng)高度角大，太陽(yáng)高，太陽(yáng)輻射強(qiáng)；反之，太陽(yáng)高度角小，太陽(yáng)低，太陽(yáng)輻射弱。太陽(yáng)高度在一天中是不斷變化的。早晨日出時(shí)最低，到正午時(shí)最高；下午又逐漸減小，到日落時(shí)最低。太陽(yáng)高度在一年中也是不斷變化的，這是由于地球不僅在自轉(zhuǎn)，而且又在圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)；地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面不是垂直的，176。上半年，太陽(yáng)從低緯度到高緯度逐漸升高，夏至太陽(yáng)高度角達(dá)到最大，反之，冬至太陽(yáng)高度角達(dá)到最小。對(duì)于某一平面來(lái)說(shuō)，當(dāng)太陽(yáng)高度低時(shí)，光線穿過(guò)大氣的路程較長(zhǎng)，所以能量被衰減的就較多；同時(shí)，又由于光線以較小的角度投影到該地平面上，到達(dá)地面的能量也較小。反之，則較多。（2）大氣質(zhì)量太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層的路徑長(zhǎng)短與太陽(yáng)輻射的方向有關(guān)。參看圖24所示，A為地球海平面上的一點(diǎn)，當(dāng)太陽(yáng)在天頂位置S時(shí)，太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層到達(dá)A點(diǎn)的路徑為OA。太陽(yáng)位于S點(diǎn)時(shí)，其穿過(guò)大氣層到達(dá)A點(diǎn)的路徑則為OA。OA與OA之比為“大氣質(zhì)量”。它表示太陽(yáng)輻射穿過(guò)地球大氣的路徑與太陽(yáng)在天頂方向垂直入射時(shí)的路徑之比，通常以符號(hào)m表示，并設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和O℃時(shí)海平面上太陽(yáng)垂直入射時(shí)，大氣質(zhì)量m＝1。同時(shí)由圖可知： (21) 式中，h為太陽(yáng)的高度角。圖24大氣質(zhì)量示意圖（3）大氣透明度在大氣層上界與光線垂直的平面上，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度基本上是一個(gè)常數(shù)；但是在地球表面上，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度卻是經(jīng)常變化的，主要是由于大氣透明程度的不同引起的。大氣透明度是表征大氣對(duì)于太陽(yáng)光線透過(guò)程度的一個(gè)參數(shù)，在晴朗無(wú)云的天氣，大氣透明度高，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射量就多。在天空中云霧很多或灰塵很多時(shí)，大氣透明度就低，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射量就少。可見(jiàn)，大氣透明度是與天空中云量的多少以及大氣中所含灰塵等雜質(zhì)的多少關(guān)系很大的。（4）地理緯度太陽(yáng)輻射量是由低緯度向高緯度逐漸減弱的。由于不同緯度的地區(qū)太陽(yáng)光到達(dá)地面所經(jīng)過(guò)的路程是不同的。緯度越低，太陽(yáng)光到達(dá)地面經(jīng)過(guò)的路徑越短，那么到達(dá)地面的輻射量就大；反之，緯度越高，太陽(yáng)光到達(dá)地面經(jīng)過(guò)的路徑越長(zhǎng)，那么到達(dá)地面的輻射量就越小。第三章 并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的組成和原理光伏系統(tǒng)由以下三部分組成：太陽(yáng)電池組件；充、放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等電力電子設(shè)備和蓄電池或其它蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備。（如圖31所示）圖31 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖光伏系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：1　 沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不產(chǎn)生噪音；2　 沒(méi)有空氣污染、不排放廢水；3　 沒(méi)有燃燒過(guò)程，不需要燃料；4　 維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低；5　 運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性好；6　 作為關(guān)鍵部件的太陽(yáng)電池使用壽命長(zhǎng)，晶體硅太陽(yáng)電池壽命可達(dá)到25年以上；7　 根據(jù)需要很容易擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模。光伏系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，光伏系統(tǒng)應(yīng)用的基本形式可分為兩大類：獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。應(yīng)用主要領(lǐng)域主要在太空航空器、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)、光伏水泵和無(wú)電缺電地區(qū)戶用供電。隨著技術(shù)發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始有計(jì)劃地推廣城市光伏并網(wǎng)發(fā)電，主要是建設(shè)戶用屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)和MW級(jí)集中型大型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，同時(shí)在交通工具和城市照明等方面大力推廣太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用。光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)模跨度很大，～2W的太陽(yáng)能庭院燈，大到MW級(jí)的太陽(yáng)能光伏電站。其應(yīng)用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)用。盡管光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。(如圖32所示）圖32并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)原理圖 光伏電池的分類及主要參數(shù) 光伏電池的分類如圖33所示，太陽(yáng)電池根據(jù)其使用的材料可分成硅系太陽(yáng)電池、化合物系太陽(yáng)電池以及有機(jī)半導(dǎo)體系太陽(yáng)電池等類型。硅系太陽(yáng)電池可分成結(jié)晶硅系太陽(yáng)電池和非晶硅系太陽(yáng)電池。而結(jié)晶硅系又可分成單晶硅太陽(yáng)電池和多晶硅太陽(yáng)電池?；衔锇雽?dǎo)體太陽(yáng)電池可分為ⅢⅤ族化合物(GaAs)太陽(yáng)電池、ⅡⅥ族化合物(CdS/CdTe)太陽(yáng)電池以及三元(ⅠⅢⅣ族)化合物(CulnS受：CIS)太陽(yáng)電池等。有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池可分成色素增感型太陽(yáng)能電池以及有機(jī)薄膜(固體)太陽(yáng)電池等。根據(jù)太陽(yáng)電池的形式、用途等還可分成民生用、電力用、透明電池、半透明電池、柔軟性電池、混合型電池(HIT電池)以及球狀電池等。太陽(yáng)能電池色素增感太陽(yáng)能電池硅半導(dǎo)體有機(jī)半導(dǎo)體結(jié)晶太陽(yáng)能電池非結(jié)晶太陽(yáng)能電池ⅢⅤ族化合物太陽(yáng)能電池有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池三元(ⅠⅢⅣ)化合物太陽(yáng)能電池ⅡⅥ族化合物太陽(yáng)能電池化合物半導(dǎo)體圖33 太陽(yáng)能電池的分類太陽(yáng)電池的特性一般包括太陽(yáng)電池的輸入輸出特性、分光特性、照度特性以及溫度特性，本文主要討論太陽(yáng)能電池的電學(xué)特性即輸入輸出特性。太陽(yáng)電池的種類多，大小不一。太陽(yáng)電池到底有多大的能力能將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換成電能，從以下的特性可以得知。圖34為太陽(yáng)電池的輸入輸出特性，也稱為太陽(yáng)電池的電壓電流特性。圖中的實(shí)線為太陽(yáng)電池被光照射時(shí)的電壓電流特性，虛線為太陽(yáng)電池未被光照射時(shí)的電壓電流特性。 圖34 太陽(yáng)能電池的UI特性 圖35 UI特性曲線和UP特性曲線圖35顯示了在光照強(qiáng)度G=1000W/M環(huán)境溫度T=25℃時(shí)典型多晶硅光伏電池板的輸出UI和UP曲線。 光伏電池主要參數(shù)由圖34可得光伏電池主要參數(shù)：(1)開路電壓開路電壓為太陽(yáng)能電池組件在負(fù)載電路開路情況下的端電壓，用符號(hào)表示。當(dāng)不存在有效電場(chǎng)時(shí)，光伏效應(yīng)只要靠PN結(jié)內(nèi)建靜電場(chǎng)提供。而內(nèi)建靜電場(chǎng)使光生非平衡電子和空穴各自向反向漂移，因而內(nèi)建靜電場(chǎng)越強(qiáng)，半導(dǎo)體材料兩端形成的光生電動(dòng)勢(shì)就越高，開路電壓也就越高。(2)短路電流短路電流為光伏電池在外電路直接短路情況下流經(jīng)外電路的電流，用符號(hào)表示。光照