【正文】 鎳鎘電池，我們前面已經(jīng)提到過了。、二、 溫度校正：電池對溫度較為敏感，一個溫度較低的電池比一個溫度較高的電池提供的電能要少。而在20℃時凡例C/20速率放電只能提供75%的能量，如果放電速率升高到如圖所示的C/5，則其只能輸出50%的能量。盡管如圖所示,溫度高就可以得到甚至高于額定容量的能量，但是發(fā)熱溫度會減少電池的壽命，所以還是應該避免的，應使蓄電池的工作溫度處于室溫附近。當電池用于光伏系統(tǒng)中，您不可能反復用到額定容量，然而額定容量設置了一個基線用以比較電池的性能。 四、充電狀態(tài)（SOC）：為某一時刻電池所剩容量的百分數(shù)。 五、電池壽命：電池壽命由許多因素決定如放電速率，放電深度，循環(huán)次數(shù)和工作溫度等，所以電池壽命很難預測。鎳鎘電池在相同的條件下可工作更長時間，在最優(yōu)化條件下，可穩(wěn)定地工作15年以上。在較冷的環(huán)境中，鉛酸電池的電解液可能會凍住。當電池完全放電時，在零下幾度電解液就凍住了，而當電池充滿電時（）電解液能耐住零下50℃的低溫。鎳鎘電池在寒冷的天氣中不會損壞。對于電解液電池電解液應始終保持守全浸沒極板的狀態(tài)，同時電壓和標定重量也需要合乎要求。逆變器的選擇的一個重要因素就是您所設定的直流電壓的大小。對于直流輸出我們稱之為變換器，是直流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換，這樣可以提供不同的電壓的直流負載工作所需的電壓。在輸入端須注意逆變器所要求的直流電壓和所能承受的浪涌能力的電壓的變化。通常除了陣列和蓄電池，逆變器是最貴的了。 總的說來其特性參數(shù)有：輸出波形，功率轉(zhuǎn)換效率，標稱功率，輸入電壓，電壓調(diào)整，電壓保護，頻率，調(diào)制性功率因子，無功電流，大小及重量，音頻和RF噪音，表頭和開關，有些逆變器還具有電池充電遙控操作，負載轉(zhuǎn)換開關，并聯(lián)運行的功能。選擇逆變器輸入電壓非常重要，這在后面的設計中介紹。方形波逆變器相對較便宜，效率可達90%以上，高諧波，小的輸出電壓調(diào)整，它們的適用于阻抗型負載和白熾燈。然而它們在帶動電機時由于諧波能量損失而比正弦波逆變器帶動效率低。它們可以驅(qū)動任何交流負載（在功率范圍內(nèi)）。對于小負載需求，所有逆變器的效率都是比較低的；當負載需求超過標稱負載的50%以上，逆變器的效率即可達標稱效率（大約90%左右）。（2）輸入電壓：由交（直）流負載所需的功率和電壓決定。（3）抗浪涌能力：大多數(shù)逆變器可超過它的額定功率有限的時間（幾秒鐘），有些變壓器和交流電機需要比正常工作高幾倍的起動電流（一般也僅持續(xù)幾秒鐘）對這些特殊負載的浪涌要求應測量出來。（5）電壓調(diào)整：這意味著輸出電壓的多樣性。（6）電壓保護：逆變器在直流電壓過高時就會損壞。所以作控制器來控制蓄電池的充電狀態(tài)是十分必要的。（7）頻率：我國的交流負載是在50Hz的頻率下進行工作的。（8）調(diào)制性：在有些系統(tǒng)中用多個逆變器非常有利，這些逆變器可并聯(lián)起來帶動不同的負載。增加此開關提高了系統(tǒng)的可靠性。功率因子由負載確定而不是由逆變器確定。按振蕩方式可分為他激式和自激式兩大類。他激式電路的優(yōu)點是頻率穩(wěn)定，抗干擾能力強；缺點是逆變器效率不高，工作點調(diào)整困難。LL2是輸出變壓器，L3是反饋線圈。174。174。正反饋使T1進入飽和。當I1達到飽和值時，電感電流I3187。0電源又通過R1給C1充電，當電容端電壓達到一定值時T1管重新導通，這樣T1管周期性地從飽和區(qū)進入截止區(qū)，在線圈L2上產(chǎn)生了交流電輸出。當V0為正時（T1，T4導通），i0可能為負（電流通過與T1和T4平行的兩個二極管）。脈沖波形比較容易得到，但它卻包括大量的三次諧波和五次諧波。脈沖波形包括含較少的諧波，特別是它不含三次諧波。T1 T4T2 T3T1 T4T1 T4T2 T3T1 T4T1 T3T2 T4TTTV01800脈沖1200脈沖脈沖寬度調(diào)制 輸出波形 如果用上晶體管的第三條腿和二極管，這個電路還能產(chǎn)生三相交流電?？刂破? 在大多數(shù)光伏系統(tǒng)中都用到了控制器以保護蓄電池免于過充或過放。過充過放均有可能損害負載?？刂破餍蕿橛?減去控制器在系統(tǒng)中引起損耗的百分數(shù)。當電池快要充滿時控制器就會斷開部分或全部的陣列電流；當電池放電低于預設水平時，全部或部分負載就會被斷開（此時控制器包含有低壓斷路功能）。SOCV(v))151250100% 10% 典型的電池充電狀態(tài)曲線 電池的溫度，使用年限、類型和充/放電速率也影響這個曲線。如果電池與環(huán)境溫度相差+5176。 控制器有兩個動作設定點，使控制器動作以保護電池。如，一個12V的電池，控制器的陣列斷路電壓通常設定在14V，這樣當電池電壓達到這個值時，控制器就會把陣列斷開，一般此時電池電壓會迅速降到13V；，控制器動作，把陣列接到電池上繼續(xù)對電池充電。有些控制器的這些接通/斷電壓在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，這一性能非常有用，可監(jiān)控電池的使用。（根據(jù)《獨立光伏系統(tǒng)和國家電氣標準》）這個最大電流和系統(tǒng)電壓是購買控制器所必要考慮的兩個參數(shù)，而控制器的其它特性參數(shù)有：效率,溫度補償，反向電流保護，顯示表或狀態(tài)燈，可調(diào)設置點（高壓斷路，高壓接通，低壓斷路，低壓按通），低壓報警，最大功率跟蹤等。大多數(shù)控制器用阻塞二極管來阻止這個電流。用促發(fā)燈，蜂鳴器可以警示用戶采取措施或者打開另一電力供應裝置。對于用在12V（24V）電流達到30A的系統(tǒng)中的控制器價格還可以接受，而當所需電流達到100A時控制器的價格就要貴5倍左右。為此，一種用以控制超過100A的方法是把控制器并聯(lián)起來，用5個20A的控制器，比用一個100A的控制器要便宜得多。各個控制器的促動水平會有所差異，但影響不大。 在光伏系統(tǒng)中有兩種基本的控制器類型：一是分路控制器，用以更改或分路電池充電電流。大多數(shù)的分路控制器是為30A以下電流的系統(tǒng)設計的。分路控制器和串聯(lián)控制器也可分許多類，但總的說來這兩類控制器都可設計成單階段或多階段工作方式。當電池接近滿充電狀態(tài)時，其內(nèi)阻增加，用小電流充電，這樣減少了能量損失。 獨立光伏電站是獨立光伏系統(tǒng)中規(guī)模較大的應用。用這種方式供電便于統(tǒng)一管理和維護。獨立光伏系統(tǒng)的設計 ，所示，系統(tǒng)設計工作從收集太陽能數(shù)據(jù)和計算負載大小開始，然后確定系統(tǒng)各部分規(guī)格，（蓄電池、控制器、逆變器），然后選擇適當?shù)膶Ь€進行安裝，這才是整個的設計過程，當然一個完整的系統(tǒng)設計還應包括操作和維修的計劃。（2）了解系統(tǒng)的效率，適當設計系統(tǒng)效率，若不合實際地把效率定在99%以上，其成本是昂貴的。（4）反復計算核查當?shù)氐奶鞖赓Y源，獲得該地區(qū)的太陽輻射能資源，對太陽輻射的錯誤估計將會大大影響系統(tǒng)的作用。此外還要做到：仔細安裝系統(tǒng)，安全第一，定期維修。如果由于不現(xiàn)實的要求而使系統(tǒng)過大，將使系統(tǒng)首期成本有不必要的增長。如果在系統(tǒng)設計過程中選擇不正確則很容易使整個系統(tǒng)壽命周期成本翻一番。 對太陽輻照前面已經(jīng)講過這里就不再重復了。這些負載估算是設計及獨立光伏系統(tǒng)成本的重要因素之一。然后把電器每日，每周，每月所用的時間估算出來。實際上，每個電器所估算使用時間須再加裕量（如10%等），不過這將增加光伏系統(tǒng)的規(guī)格和成本。由于使用了逆變器，增加了系統(tǒng)復雜性，在直流變交流過程中產(chǎn)生10~15%的損失，這樣在估算負載時需考慮這一項。 對獨立光做系統(tǒng)的工作電壓的選擇決定于負載所需的電壓和總的電流。然而，對于限制電流為100A的系統(tǒng)的任何部分，在任何電源電路中電流應在20A以下，使電流低于推薦值就可使用標準的、普通的電氣設備和導線。 一些基本的規(guī)則有：（1）直流負載電壓通常是12V或12V的倍數(shù)，如24V、36V，48V等，對直流系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓應為最大負載所需的電壓。此時最大電流應為1000/12=83。、（2）如果負載需不同的直流電壓，選擇具有最大電流的電壓作為系統(tǒng)電壓，對于負載所需電壓與系統(tǒng)電壓不一致時可用直流—直流轉(zhuǎn)換器來提供所需的電壓。研究逆變器的有關說明，會得到關于總的或瞬時所需交流功率的說明。在忽略功率因子和損耗的情況下，下列等式成立： 交流功率=（交流電壓）180。（直流電流） 例如：如果交流負載是2400瓦，交流電壓是120V，則交流電流需20A。用24V或48V逆變器使電流輸入為100A或50A。 選擇逆變器是相當重要的，它影響系統(tǒng)的特性和成本。在確定系統(tǒng)電壓時，應從各方面收集關于逆變器，可用性，成本和容量信息等。例如，一個48V系統(tǒng)有4塊光伏組件串聯(lián)而形成了基本的結(jié)構(gòu)單元。然而高的電壓具有只需小的電流就可以達到同樣功率的優(yōu)點。成本，元件效率和開關對于一個好的系統(tǒng)設計是至關重要的。選擇正確的導線，連接器和保護元件（如開關，保險等）是非常重要的，它們可以保證一個系統(tǒng)工作20年以上。 如果能正確地使用、良好地設計和認真地安裝，那么獨立光伏系統(tǒng)將會成為20年以上的可靠的能量來源。但在安裝中總有一些共同的問題，如陣列是固定式的還是跟蹤式的？是安裝在地上，桿上或是建筑物上？在陣列小系統(tǒng)中必須安裝一個開關或斷路器，這樣在維修陣列時能斷開陣列。為了使光伏陣列安裝的牢固，并且可長年承受各種天氣的考驗。如果陣列是跟蹤式的，建議使用單軸跟蹤系統(tǒng)，它只需要很少的控制和能量。在有大風的地區(qū)，應該使用電力驅(qū)動的跟蹤。 蓄電池的安裝。如果會出現(xiàn)結(jié)冰溫度，那么電池必須安裝在水密性的盒子內(nèi)并埋于地下霜凍線以下或者是將電池置于能保持溫度高于0度的建筑物中。電池不應直接放在水泥面上，因為這樣會增加自放電，這種情況在表面潮濕的水泥面上更為嚴重。任何電池均應放在那些非專業(yè)人員接觸不到的地方，尤其是不要讓小孩靠近電池。控制器必須安裝在接線盒中，且能把其他元件如二極管等固定在其上?？刂破鞑灰c電池安裝在一起，因為電池產(chǎn)生的腐蝕氣體可能引起電子元件失效。逆變器也不應同電池安裝在同一盒內(nèi)，因為腐蝕性氣體破壞電子元件而逆變器開關動作時產(chǎn)生的火花可能會引起爆炸。在逆變?yōu)榻涣麟姇r，因為交流電壓通常比直流電壓高，所以逆變器的輸出端的導線尺寸可以縮小一些。這些保險器件應安裝在醒目的位置上，且其上標注清晰。用像促動器這類部件可把浪涌電流旁路入地，這樣，閃電可能會損壞促動器，卻保護了昂貴的逆變器。維修 預防性維修是最好的維修，所以應該定期對獨立光伏系統(tǒng)定期檢查。即使系統(tǒng)是剛安裝不久,感覺系統(tǒng)工作正常也應該開始檢修了。定期檢查可使系統(tǒng)故障前其隱患就能得以清除，應該作以下檢查：（1）檢查系統(tǒng)中所有連接的緊密度、牢固性。（2）檢查電解液水平，如果需要就加入純凈（蒸餾）水，但不要加得太滿。標稱比重是電池充電狀態(tài)（SOC）的反映，但如果電解液分層了，測量就有會誤差。如果電解液分層了，就要對電池充分充電以混合電解液。需要進一步監(jiān)測這個電池的性能看是否需要更換?？赡芫蜁袉栴}了。（4）檢查系統(tǒng)走線。如果需要就更換導線而不能依靠用黑膠布來起長期絕緣的作用。如果電子元件是安裝在接線盒中，檢查盒中通風狀況,更換或清理空氣過濾器。（7）檢查開關的工作，確定開關的動作是否正確。用電壓表檢查保險，若電壓為0則保險正常。 故障檢修。在檢修時建議帶上手套，防護鏡和膠鞋。記住，安全第一，只要有太陽，陣列就會產(chǎn)生電力，而且兩個以上的組件在最壞的天氣狀況下所產(chǎn)生的電能就能死一個人。第三部分 太陽能電池系統(tǒng)應用介紹 對于系統(tǒng)的分類，我們按其規(guī)?？梢苑譃榇笾行∪?，其中大型是指獨立光伏電站；中型是指應用系統(tǒng)；小型是指比戶用系統(tǒng)規(guī)模還要小的類型如太陽能路燈等。 一、 航標燈，無人燈塔的電源航標燈是河流、湖泊、運河、水庫等航道的導航設施，主要作用是：反映符合航運需要的航道條件，指出經(jīng)濟安全的航道方向和界限，以引導船舶安全迅速地航行。解放前，我國只有河段設有標志，航標燈也多使用煤油燈、乙炔燈等。使我國的航運事業(yè)不斷發(fā)展，航道通航能力不斷提高。航標燈按能源供給的方式的不同，可分為：（1） 氣體燈：用氣體為燃料而發(fā)光的燈具，所用氣體有乙炔、丙烷等。（3） 電氣燈：是利用電力為能源發(fā)光的燈。我國解放前采用的是煤油燈，后來改用乙炔、丙烷燈，也試用過鋅空氣電池燈。而應用太陽電池作為航標燈源，技術上可行，經(jīng)濟上合算，得到了較廣泛的應用。到1976年國慶節(jié)前，天津港當時所有的13具浮標燈已采用硅太陽電池作為電源。使用效果良好，穩(wěn)定可靠。的西沙群島，北到北緯34176。從幾年的使用情況中可以看出太陽電池航標燈有如下優(yōu)點：（1）使用可靠，維修簡單。（2）燈光亮度穩(wěn)定，射程得到了保證。（4） 減輕了航標工人的勞動強度。（6） 綜合計算，要比乙炔、丙烷、鋅空干電池燈節(jié)省費用。丙烷燈每座航標燈每年進行檢查補給要多用3個臺班的船，按中型船年平均計算，共需1200元左右。二、在鐵路信號上的應用鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈，鐵路信號燈