【正文】 系統(tǒng)而 言，與商用電力系統(tǒng)連接（并網(wǎng)）的系統(tǒng)稱為并網(wǎng)系統(tǒng)。由于太陽能電池及蓄電池的容量有富余，因此可以提供更加穩(wěn)定的電力系統(tǒng)。如果采用交流負(fù)荷的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，就必須有將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變器。 第 7 頁 共 24 頁 7 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 對(duì)于不能得到充分日照量而暫時(shí) 停止工作影響不大的情況，如灌溉系統(tǒng)以及叢井中汲水儲(chǔ)存到水箱所用的水泵系統(tǒng)等，用獨(dú)立型不帶蓄電池的太陽能發(fā)電系統(tǒng)非常合適。包括遠(yuǎn)離商用電力系統(tǒng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的電力供應(yīng)、可移動(dòng)的便攜電源等都是獨(dú)立系統(tǒng)的有效形式。此外還可以作為設(shè)備的輔助直流電源、輔助交流電源等外部電源，以及與商用電力系統(tǒng)并網(wǎng)。由這些電力變換裝置的控制、保護(hù)系統(tǒng)組成的一體化單元，稱為電力 調(diào)節(jié)系統(tǒng)。將這些模塊串聯(lián)起來形成電池鏈，再將它們集中用電線連接起來組成太陽能電池陣列。 第 6 頁 共 24 頁 6 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 31 太陽能發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成要素 太陽能電池陣列將太陽能電池的光能轉(zhuǎn)換成直流電能。 3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理 圖 31 為太陽能發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成要素圖。聚光式方陣，加有匯聚陽光的收集器，通常采用平面反射鏡、拋物面反射鏡、或菲涅爾透鏡等裝置來聚光，以提高入射光譜輻照度。由于 sR 和 shR 是分別串聯(lián)合并連在 第 5 頁 共 24 頁 5 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電路中的，所以在進(jìn)行理想電路設(shè)計(jì)時(shí)他們都可以忽略不計(jì)。 shR 為旁側(cè)電阻，它是由硅片邊緣不清潔或體內(nèi)的缺陷引起的。太陽能電池的開路電壓與光譜輻照度有關(guān)，與電池面積的大小無關(guān)。所謂開路電壓即是將太陽能電池置于 2100mW/cm 的光源照射下，在兩端開路時(shí) ，太陽能電池的輸出電壓值，叫做太陽能電池的開路電壓。 scI 值與太陽能電池的面積大小有關(guān)，面積越大 scI 值越大。所謂短路電流即是將太陽能電池置于標(biāo)準(zhǔn)光源照射下，在輸出端短路時(shí)，流過太陽能電池兩端的電流，叫做太陽能電池的短路電流。 太陽能電池的電壓電流特性 太陽能電池的電路及等效電路如下圖所示 圖 22 光照是太陽能電池的電路圖 其中， LR 為電池的外負(fù)載電阻。這就是 pn結(jié)接觸性單晶硅太陽能電池工作基本原理。光生電場(chǎng)一部分抵消勢(shì)壘電場(chǎng)，其余部分使 P 型區(qū)帶正電， N 型區(qū)帶負(fù)電；于是，就使得在 N 區(qū)與 P 區(qū)之間的薄層產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，即光生伏打電動(dòng)勢(shì)。由于此處電子特別高，所以也成為阻擋層。如果在硅晶體中摻入能夠釋放半導(dǎo)體的磷、砷等雜質(zhì)元素，他們就會(huì)成為電子型半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱 N 型半導(dǎo)體。在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。它們?cè)谕鈦黼娮拥募せ?，如在太陽光輻射時(shí)就會(huì)擺脫原子核的束縛成為自由電子，并同時(shí)在他原來的位置留下一個(gè)空穴。單晶硅的原子是按照一定的規(guī)律排列的。原子核帶正電電子帶負(fù)電。使 pn 結(jié)短路，就會(huì)產(chǎn)生電流。所謂光生伏打效應(yīng)，簡(jiǎn)言之，就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種現(xiàn)象。太陽能電池是如何把光能轉(zhuǎn)化成電能的？下面以單晶硅太陽能電池為例做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。 2 太陽能光伏電池的基本理論知識(shí) 太陽能電池的工作原理 太陽能是一種輻射能，它必須借助于能量 轉(zhuǎn)換器才能變換為電能。 目前太陽能的主要利用形式是太陽能光熱和太陽能光電兩種形式。 自 “ 六五 ” 計(jì)劃以來，我國政府一直把研究開發(fā)太陽能和可再生能源技術(shù)列入國家科技攻關(guān)計(jì)劃，大大推動(dòng)了我國太陽能和可再生能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 90 年代以來聯(lián)合國召開了一系列有各國領(lǐng)導(dǎo)人參加的高峰會(huì)議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃、國際太陽能公約，設(shè)立國際太陽能基金等，推動(dòng)全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利用。日本在 70 年代制定了 “ 陽光計(jì)劃 ” ， 1993 年將 “ 月光計(jì)劃 ” （節(jié)能計(jì)劃）、 “ 環(huán)境計(jì)劃 ” 、 “ 陽光計(jì)劃 ” 合并成 “ 新陽光計(jì)劃 ” 。 1973 年，美國制定了政府級(jí)的陽光發(fā)電計(jì)劃， 1980 年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，累計(jì)投入達(dá) 8億多美元。這兩項(xiàng)技術(shù)的突破，為太陽能利用進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期奠定了技術(shù)基礎(chǔ) 。通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術(shù)，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域；通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的， 因此又稱太陽能光伏技術(shù)。s world solar photovoltaic technology The main trend. Especially working rooftop solar photovoltaic cells bined with the construction of photovoltaic power generation system, a number of developed countries peting for the development of hot spots, the rapid development of the broad market, are enticing. Key Words： Solar photovoltaic power generation Inverter； Monocrystalline silicon Solar system ponents System design 5 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 1 引言 .................................................................. 1 2 太陽能光伏電池的 基本理論知識(shí) .......................................... 2 太陽能電池的工作原理 ................................................ 2 太陽能電池的電壓電流特性 ............................................ 3 太陽能電池方陣 ...................................................... 4 3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理 ................................................ 4 系統(tǒng)概述 ............................................................ 4 獨(dú)立系統(tǒng) ............................................................ 6 并網(wǎng)系統(tǒng) ............................................................ 7 混合系統(tǒng) ............................................................ 8 4 并網(wǎng)型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................... 9 設(shè)計(jì)總則 ............................................................ 9 電池組件與方陣支架設(shè)計(jì) .............................................. 9 電池組件 ......................................................... 10 方陣支架及光電場(chǎng)設(shè)計(jì) ............................................. 10 并網(wǎng)逆變器 ....................................................... 11 配電室設(shè)計(jì) ....................................................... 11 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的防雷 ............................................... 12 5 利用 PVsyst 模擬設(shè)計(jì)的系統(tǒng) ............................................ 12 PVsyst 簡(jiǎn)介 ........................................................ 12 利用 PVs