光伏发电工程技术 教学课件 作者 詹新生 光伏发电工程技术习题答案.doc

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1、《光伏发电工程技术》教材习题答案习题11.简述太阳能电池的工作原理。答：光生伏特效应简称为光伏效应，指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。其工作原理如下：当太阳光照射到半导体表面，半导体内部N区和P区中原子的价电子受到太阳光子的冲击，通过光辐射获取到超过禁带宽度Eg的能量，脱离共价健的束缚从价带激发到导带，由此在半导体材料内部产生出很多处于非平衡状态的电子—空穴对。结合图1-7所示，光生电子－空穴对在耗尽区产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推向N区，光生空穴被推向P区：在N区中光生电子－空穴对

2、向P－N结的边界扩散，一旦达到耗尽区的边界，立即受到内电场的作用，空穴推入P区，而光生电子则被留在N区；P区中的光生电子（少子）则同样的先扩散，后在电场力的作用下被推入N区，光生空穴则留在P区。因此，在P区有过剩的空穴，在N区有过剩的电子，如此便在P－N结两侧形成了正负电荷的积累，产生与势垒电场方向相反的光生电动势，也就是光生伏特效应。将半导体做成太阳能电池并外接负载后，光电流从P区经负载流至N区，负载即得到功率输出，太阳能便变成了电能。2.说明光伏发电系统的组成及各个部分的作用。答：光伏发电系统通常由太阳能电池组件（太阳能电池

3、板或光伏组件）、蓄电池组、控制器、逆变器等几部分构成。太阳能电池组件也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统中的核心部分，是能量转换的器件，其作用是将光能转换成电能。蓄电池的作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。控制器的作用是使太阳能电池和蓄电池高效、安全、可靠的工作，以获得最高效率并延长蓄电池的使用寿命，能自动防止蓄电池过充电和过放电。逆变器的作用是将直流电转换成交流电的设备。3.光伏发电系统的一般分类如何？各种类型光伏发电系统的工作原理如何？答：光伏发电系统分为独立系统、并网系统。独立光伏发电也叫离网光伏发

4、电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器，结合图1-10所示。其工作原理：白天在太阳光的照射下，太阳能电池组件产生的直流电流通过控制器一部分传送到逆变器转化为交流电，一部分对蓄电池进行充电；当阳光不足时，蓄电池通过直流控制系统向逆变器送电，经逆变器转化为交流电供交流负载使用。并网太阳能光伏发电系统是将光伏阵列产生的直流电经过并网逆变器转换成符合公共电网要求的交流电之后直接接入公共电网。有逆流并网发电系统如图1-11所示。当太阳能光伏发电系统发出的电能充裕时，可将剩余的电能送入公共电网

5、；当太阳能光伏发电系统提供的电力不足时，由电网向负载供电。由于向电网供电时与电网供电的方向相反，所以称为有逆流光伏发电系统。无逆流并网发电系统如图1-12所示。当太阳能光伏发电系统即使发电充裕时，也不向公共电网供电，但当太阳能光伏发电系统供电不足时，则由公共电网供电。4.光伏发电站根据容量如何分类的？答：光伏发电站根据容量大小可分为小型光伏发电站（100kW以下）、中型光伏发电站（100kW～1MW）、大型光伏发电站（1～10MW）和超大型光伏发电站（10MW以上）。5.简述光伏发电站的组成及原理。答：光伏电站主要由光伏阵列、防

6、雷汇流箱、直流防雷配电柜、并网逆变器、交流配电柜等组成。光伏阵列将太阳能转换成直流电能，通过汇流箱汇流，再经逆变器将直流电转换成交流电，根据光伏发电站接入电网技术规定的光伏发电站容量，确定光伏发电站接入电网的电压等级，由变压器升压后，接入公共电网。6.光伏组件的安装方式如何？各有什么特点。答：固定式指的是阵列朝向固定不变，不随太阳位置变化而变化，这种安装方式简单快捷，光伏支架部分的成本较低，但由于光伏组件固定不动，不能随阳光的移动而转动，无法保证获取到最大的阳光辐射，所以发电量相对偏低。优点是抗风能力强，安装方式简易，工作可靠，

7、造价低。跟踪式光伏阵列通过相应的机电或液压装置使光伏阵列随着太阳的高度和方位角的变化而移动，使得在接近全日照过程中太阳光线都与光伏阵列垂直，由此提高太阳能光伏阵列的发电能力。与固定式相比，在相同日照条件下，光伏阵列效率提高达20～30％。单轴跟踪式只能围绕一个旋转轴旋转，光伏阵列只能跟踪太阳运行的方位角或者高度角两者之一的变化。双轴跟踪式可沿两个旋转轴运动，能同时跟踪太阳能的方位角与高度角的变化。但也存在结构复杂、造价相对较高、维护成本高等问题。7.光伏阵列、防雷汇流箱、并网逆变器、交直流配电柜的作用各是什么？答：光伏阵列的作用

8、：将光能转换成电能。防雷汇流箱的作用：了减少太阳能光伏阵列与逆变器之间的连线，方便维护，提高可靠性。并网逆变器的作用：将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电流，馈入公共电网。交流配电柜的作用：将逆变器输出的交流电接入后，经过断路器接入电网，保证系统的正常供电，同