光伏組件與陣列設計(編輯修改稿)
2025-07-26 21:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 因此，使組件上下方的空氣流動非常重要，因為這樣可以將熱量帶走，避免太陽能電池溫度升高。這里介紹的是溫度對晶體硅太陽電池性能的影響，非晶硅太陽電池則不同，根據(jù)美國Uni—Solar公司的報道，該公司三結(jié)非晶硅太陽電池組件的功率溫度系數(shù)只有－％。 光照強度與太陽電池組件的光電流成正比，在光強由100～1000W／m2范圍內(nèi)，光電流始終隨光強的增長而線性增長；而光照強度對光電壓的影響很小，在溫度固定的條件下，當光照強度在400～1000W／m2范圍內(nèi)變化，太陽電池組件的開路電壓基本保持恒定。正因為如此，太陽電池的功率與光強也基本成正比。組件的最大輸出功率隨著太陽輻射強度的增強而增大；隨著太陽輻射強度的減弱而減小，如圖4－5所示。圖4－5最大輸出功率隨著太陽輻射強度的變化陰影對太陽電池組件性能的影響不可低估，甚至光伏組件上的局部陰影也會引起輸出功率的明顯減少。某些組件比其他組件更易受陰影影響，有時僅僅一個單電池上的小陰影就產(chǎn)生了很大影響。一個單電池被完全遮擋時，太陽電池組件可減少輸出75％。所以陰影是場地評價中非常重要的部分。雖然組件安裝了二極管以減少陰影的影響，但由于低估了局部陰影的影響，建成的光伏系統(tǒng)性能和用戶的投資效果都將大為遜色。 光伏陣列 陣列的基本構(gòu)成太陽能電池陣列的基本電路構(gòu)成是由太陽能電池組件集合體的太陽能電池組件串、防止逆流元件、旁路元件和接線箱等構(gòu)成的。太陽能電池組件串，是指由太陽能電池組件串聯(lián)連接構(gòu)成的太陽能電池陣列滿足所需輸出電壓的電路。在電路中，各太陽能電池組件串通過防止逆流元件相互并聯(lián)連接。光伏陣列的任何部分不能被遮蔭，如果有幾個電池被遮蔭，則它們便不會產(chǎn)生電流且會成為反向偏壓，這就意味著被遮電池消耗功率發(fā)熱，久而久之，形成故障。但是有些偶然的遮擋是不可避免的，所以需要用旁路二極管來起保護作用。如果所有的組件是并聯(lián)的，就不需要旁路二極管，即如果要求陣列輸出電壓為12V，而每個組件的輸出恰為12V，則不需要對每個組件加旁路二極管，如果要求24V陣列（或者更高），那么必須有2個（或者更多的）組件串聯(lián)，這時就需要加上旁路二極管，如圖4－5所示,組件組件組件組件+DC24V……圖4－5帶旁路二極管的串聯(lián)電池組件組件組件組件+DC24V……圖4－6 對于24V陣列阻塞二極管的接法阻塞二極管是用來控制光伏系統(tǒng)中電流的，任何一個獨立光伏系統(tǒng)都必須有防止從蓄電池流向陣列的反向電流的方法或有保護或失效的單元的方法。如果控制器沒有這項功能的話，就要用到阻塞二極管，如圖4－6阻塞二極管既可在每一并聯(lián)支路，又可在陣列與控制器之間的干路上，但是當多條支路并聯(lián)接成一個大系統(tǒng)，則應在每條支路上用阻塞二極管（如圖4－6）以防止由于支路故障或遮蔽引起的電流由強電流支路流向弱電流支路的現(xiàn)象。在小系統(tǒng)中，在干路上用一個阻塞二極管就夠了，不要兩種都用，~，是一個12V系統(tǒng)的6%，這也是不小的一個比例。 陣列設計光伏陣列的設計，一般來說，就是按照用戶的要求和負載的用電量及技術條件，計算太陽能電池組件的串聯(lián)、并聯(lián)數(shù)。串聯(lián)數(shù)由太陽能電地方陣的工作電壓決定，應考慮蓄電池的浮充電壓、線路損耗以及溫度變化對太陽能電池的影響等因素。在太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)確定之后，即可按照氣象臺提供的太陽能年總輻射量或年日照時數(shù)的10年平均值計算，確定太陽能電池組件的并聯(lián)數(shù)。太陽能電池方陣的輸出功率與組件的串聯(lián)、并聯(lián)數(shù)量有關。組件的串聯(lián)是為了獲得所需要的電壓，組件的并聯(lián)是為了獲得所需要的電流。太陽電池陣列設計的基本思想就是滿足年平均日負載的用電需求。將系統(tǒng)的標稱電壓除以太陽電池組件的標稱電壓，就可以得到太陽電池組件需要串聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些太陽電池組件串聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負載所需要的電壓：串聯(lián)組件數(shù)量＝用負載平均每天所需要的能量（安時數(shù)）除以一塊太陽電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量（安時數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些組件并聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負載所需要的電流。并聯(lián)的組件數(shù)量＝ 在實際情況工作下，太陽電池組件的輸出會受到外在環(huán)境的影響而降低。根據(jù)上述基本公式計算出的太陽電池組件，在實際情況下通常不能滿足光伏系統(tǒng)的用電需求，為了得到更加正確的結(jié)果，有必要對上述并聯(lián)的組件數(shù)量公式進行修正。 并聯(lián)的組件數(shù)量＝ 衰減因子是考慮泥土，灰塵的覆蓋和組件性能的慢慢衰變都會降低太陽電池組件的輸出，通常的做法就是在計算的時候減少太陽電池組件的輸出10％來解決上述的不可預知和不可量化的因素。可以將這看成是光伏系統(tǒng)設計時需要考慮的工程上的安全系數(shù)。庫侖效率指在蓄電池的充放電過程中，鉛酸蓄電池會電解水，產(chǎn)生氣體逸出，這也就是說著太陽電池組件產(chǎn)生的電流中將有一部分不能轉(zhuǎn)化儲存起來而是耗散掉。所以可以認為
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