浅谈并网运行光伏发电站系统集成.pdf

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1、浅谈并网运行光伏发电站系统集成汤继东陈正国擒美本文主要介绍光伏发电站的系统组成、各主要元件选择原则、并网要求、接地保护、主接线、并网、经济核算及计算机测控等。是相等的，如果在纯净硅中掺人能俘获电子的硼或前言镓、钼等元素，它就成为空穴型半导体，称P型半导光伏发电，即太阳能发电，之所以常称光伏发体。如果在硅中加入能释放电子的磷，砷等元素，电，是有些半导体材料制成品，在日光照射下，产生它就能成为电子型的半导体，亦称N型半导体。如伏打电池效应。即Photovoltaic(pv)，有的简称pv发果这两种半导体作紧密接触，形成P—N结，由于两电系统

2、。边的电子空穴浓度不一样，互相向对方扩散，在界太阳能是人类利用的可再生绿色能源之一，用面处，P型半导体有多余电子，N型半导体有多余的太阳能发电对减少碳排放有重要意义。在我国内空穴。电子带负电，空穴带正电。当扩散达到动态地，太阳能发电站已投入运行的有多个lOMw级，平衡后，在界面处建立稳定的内部电场，亦称势垒50MW级也在积极筹建中。电场。电子空穴的扩散示意图，见图1。光伏发电，有并网与离网运行两种。在偏远地nD区，电网伸人不到的区域，光伏电站离网运行，这+)就要有贮能蓄电池与之配套。无阳光照射时，由蓄f‘．工l_，一+电池贮能经逆变向用

3、户提供交流电流。本文只谈专向系统送电的并网太阳能发电系统集成问题。、一～太阳能电池片，太阳能电池板，太阳能：+j电池板串j图1光生伏打效应示意图1太阳能电池片太阳能电池片，亦称光伏电池，所用材料多种图中小圆表示扩散带电粒子，大圆表示光生带多样，各有千秋，也各有利弊。目前大都由硅材料电粒子。制作。如：单晶硅、多晶硅、无晶硅。当阳光照射在P—N结后，由于光子的激发，P太阳能电池片的光生电的原理就是半导体材型及N型半导体中产生电子——空穴对，电子——料的P—N结的光生伏打效应(PhotovoltaicEffect)。空穴对在内部势垒电场作用下

4、，电子向N区飘移，在纯净的硅晶体中，自由电子与相对应的空穴数量空穴向P区飘移，从而形成与势垒电场相反的电2电气工程应用2010．3场，即光生伏打电场。此电场抵消内部势垒电场后IP65。太阳能电池板示意图，见图2。剩余强度也在使P区带正电，N区带负电，在P—N结上产生电势，即光生伏打电势，当有外电路连接P及N区后，在此电势作用下，有电流沿回路流动，从而输出电能。带电粒子在无电场作用之下，因浓度不同相互移动称之扩散，在电场作用下移动称之为飘移。图2太阳能电池板结构示意图由此可知，硅太阳能电池基本单元就是由掺杂l一钢化玻璃盖板2一阳能电池片3

5、一底板不同元素的硅晶体结合后，形成的P—N结。此结4一粘合剂5一互连条6一衬底7一引出电极分为P层与N层，若以P层为基体则厚度较厚，一般达到0．5mm以上，此层为基层区，在其上就是N太阳能电池片输出电压约为0．5V，功率1—层区了，也称为上层区，约为0．51xm厚，只能在基层4W。某型号太阳能电池板每块嵌人太阳能电池72区上采用扩散的办法制成。上层面接受日光照射，只，每只电压0．5V，峰值wp=2W，则峰值电流Imax亦称照面。上下层均有电极引出，电极由许多栅=2／0．5=4A，若完全进行串联，则每只电池板电压状的丝状金属导体组成，栅状

6、电极再汇集于母线。为72×0．5=36V，峰值电流4A不变，输出功率栅状电极直径约0．2mm，母线电极直径0．5mm以Pmax=36×4=144W。峰值电压与电流常称为工作上，由此可见，P—N结上下引出电极均有很细的金电压与工作电流。属栅组成，在P—N结上层，又加盖了一层反射膜，2．太阳能电池的选用以便吸收更多的光能。为了减少反射带来的负面目前采用的太阳能电池通常为单晶硅太阳能影响，对单晶硅太阳能电池片，上层表面作成绒状电池及多晶硅太阳能电池，生产工艺比较成熟，有面，即上面布满金字塔型微粒，使表面有绒布一样，多年的运行经验。使表面对光多

7、次反射与折射，吸收更多的光能。绒工业硅的纯度大约为98％一99％，生产太阳能面的制作是靠采用化学腐蚀的方法完成的。电池的硅材料要对工业硅多次提纯，其纯度要达到P—N结表面的栅状电极大约1cm距离含有47个9，即99．99999％，而生产电子元件的硅纯度要根，并非采用铜丝嵌入表面，而是在硅晶片上用激在9个9以上。光刻槽解决，槽宽约200p,m，然后化学镀铜。除硅太阳能电池外，尚有化合物太阳能电池、为提高太阳能电池对光能的转化效率，在电池有机半导体太阳能电池、薄膜太阳能电池等。背面采用真空蒸镀方法沉积一层高反射率的金属按结构不同，又有同质结

8、太阳能电池、异质结面，它能对透过P—N结的光进行反射回去，被P—太阳能电池和多结太阳能电池，所谓同质结，即P—N结充分吸收。N结所用的材料为同一种材料。太阳能电池片是组成太阳能电池板的单体，一在薄膜电池中，