太陽能電池培訓(xùn)手冊下樣本

第一某些地面太陽電池發(fā)電系統(tǒng)太陽電池發(fā)電系統(tǒng)（又稱光伏發(fā)電系統(tǒng)），按其使用場合不同，可分為空間應(yīng)用和地面應(yīng)用兩大類。在地面可以作為獨(dú)立電源使用，也可以與風(fēng)力發(fā)電機(jī)或柴油機(jī)等構(gòu)成混合發(fā)電系統(tǒng)，還可以與電網(wǎng)聯(lián)接，向電網(wǎng)輸送電力。當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛光伏發(fā)電系統(tǒng)重要是作為地面獨(dú)立電源使用。第一節(jié)獨(dú)立光伏系統(tǒng)系統(tǒng)概述太陽電池方陣控制器太陽電池方陣控制器負(fù)載阻塞二極管蓄電池１．１．１太陽電池方陣方陣作用是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，供應(yīng)負(fù)載使用。普通由若干太陽電池組件按一定方式連接，再配上恰當(dāng)支架及接線盒構(gòu)成。１．１．２蓄電池組蓄電池組是太陽電池方陣貯能裝置，其作用是將方陣在有日照時(shí)發(fā)出多余電能貯存起來，在晚間或陰雨天供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處在浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，除了供應(yīng)負(fù)載用電外，還對蓄電池充電；在冬天日照量少，這某些貯存電能逐漸放出，在這種季節(jié)性循環(huán)基本上還要加上小得多日循環(huán)，白天方陣給蓄電池充電，（同步方陣還要給負(fù)載用電），晚上則負(fù)載用電所有由蓄電池供應(yīng)。因而，規(guī)定蓄電池自放電要小，并且充電效率要高，同步還要考慮價(jià)格和使用與否以便等因素。慣用蓄電池有鉛酸蓄電池和硅膠蓄電池，規(guī)定較高場合也有價(jià)格比較昂貴鎳鎘蓄電池。１．１．３控制器在不同類型光伏發(fā)電系統(tǒng)中控制器各不相似，其功能多少及復(fù)雜限度差別很大，需依照發(fā)電系統(tǒng)規(guī)定及重要限度來擬定。控制器重要由電子元器件、儀表、繼電器、開關(guān)等構(gòu)成。在簡樸太陽電池，蓄電池系統(tǒng)中，控制器作用是保護(hù)蓄電池，避免過充，過放。若光伏電站并網(wǎng)供電，控制器則需要有自動(dòng)監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換等各種功能。如果負(fù)載用是交流電，則在負(fù)載和蓄電池間還應(yīng)配備逆變器，逆變器作用就是將方陣和蓄電池提供低壓直流電逆變成220伏交流電，供應(yīng)負(fù)載使用。１．１．４阻塞二極管也稱作為反充二極管或隔離二極管，其作用是運(yùn)用二極管單向?qū)щ娦灾浦篃o日照時(shí)蓄電池通過太陽電池方陣放電。對阻塞二極管規(guī)定是工作電流必要不不大于方陣最大輸出電流，反向耐壓要高于蓄電池組電壓。在方陣工作時(shí)，阻塞二極管兩端有一定電壓降，對硅二極管普通為0.60.8；肖特基或鍺管0.3V左右。第二節(jié)太陽電池組件太陽電池是將太陽光直接轉(zhuǎn)換為電能最基本元件。但單體太陽電池是不能直接做為電源使用。由于單體電池薄而脆，容易碎裂，其電極耐濕，耐腐蝕性能也還不能滿足長期裸露使用規(guī)定，并且單體太陽電池工作電壓太低，遠(yuǎn)不能滿足普通用電設(shè)備電壓規(guī)定。因而需依照使用規(guī)定將若干單體電池進(jìn)行恰當(dāng)連接并通過封裝后，構(gòu)成一種可以單獨(dú)對外供電最小單元即組件。１．２．１組件電氣性能設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中重要是擬定組件工作電壓和功率這兩個(gè)參數(shù)。同步還要依照當(dāng)前材料、工藝水平和長壽命規(guī)定，讓組件面積比較適當(dāng)，并讓單體電池之間連接可靠，且組合損失較小。通過對單體太陽電池進(jìn)行恰當(dāng)串、并聯(lián)，以滿足不同需要。電池串聯(lián)時(shí)，兩端電壓為各單體電池中電壓之和，電流等于各電池中最小電流；并聯(lián)時(shí)，總電流為各單體電池電流之和，電壓取平均值。組件設(shè)計(jì)舉列：用40mm單晶硅太陽電池（效率為8.5%）設(shè)計(jì)一工作電壓為1.5伏，峰值功率為1.2瓦組件。單晶硅電池工作電壓為：V=0.41v則串聯(lián)電池?cái)?shù)：Ns=1.5/0.41=3.66片，取Ns=4片單體電池面積：s=/4d2=42/4=12.57cm2單體電池封裝后功率：Pm=100mv/cm212.578.5%95%=100mw=0.1w式中95%是考慮封裝時(shí)失配損失需太陽電池總片數(shù)：N=1.2/0.1=12片太陽電池并聯(lián)數(shù)：NP=N/Ns=12/4=3組故用12片40mm單晶硅太陽電池四串三并，即可滿足規(guī)定。＋－聯(lián)接辦法如圖7.1但這種聯(lián)接辦法有缺陷，一旦其中一片電池?fù)p壞、開路或被陰影遮住，損失不是一片電池功率，而是整串電池都將失去作用，這在串聯(lián)電池?cái)?shù)目較多時(shí)影響尤為嚴(yán)重。為了避免這種狀況，可以用混聯(lián)（或稱網(wǎng)狀連接）相應(yīng)電池之間連片連接起來，如圖7.2＋－＋－＋－圖混聯(lián)１．２．２組件構(gòu)造單體電池聯(lián)接后，即可進(jìn)行封裝，此前組件構(gòu)造多數(shù)是：正面用透光率高玻璃覆蓋，太陽電池先背面都用透明硅橡膠粘接，背面用鋁板式玻璃作依托，四周用鋁質(zhì)或不銹鋼作邊框，引出正負(fù)極即成組件。這種組件質(zhì)量不易保證，封裝勞動(dòng)強(qiáng)度大。近些年來，國內(nèi)外組件大多已采用新型構(gòu)造；正面采用高透光率鋼化玻璃，背面是一層聚乙烯氟化物膜，電池兩邊用EVA或PVB膠熱壓封裝，四周是輕質(zhì)鋁型材邊框，有接線盒引出電極。組件封裝后，由于蓋板玻璃，密封膠對透光影響及各單體電池之間性能失配等因素，組件效率普通要比電池效率低510%，但她也有些玻璃膠厚度及折射率等匹配較好，封裝后反而使效率有所提高。太陽電池組件經(jīng)常暴露在陽光下直接經(jīng)受本地自然環(huán)境影響，這種影響涉及環(huán)境、氣象和機(jī)械因素。為了保證使用可靠性，工廠生產(chǎn)太陽組件在正式投產(chǎn)之前普通要通過一系列性能和環(huán)境實(shí)驗(yàn)，濕、溫度循環(huán)、熱沖擊、高溫高濕度老化、鹽水噴霧、低濕老化、耐氣候性、室外曝曬、沖擊、振動(dòng)等實(shí)驗(yàn)，如應(yīng)用在特殊場合還要進(jìn)行某些專門實(shí)驗(yàn)。工廠生產(chǎn)通用組件普通都已考慮了蓄電池所需充電電壓，阻塞二極管和線路壓降，以及溫度變化等因素而進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，如用3640片晶體硅太陽電池串聯(lián)而成組件即可充分滿足對12V蓄電池充電需要。各種組件功率大小從數(shù)瓦到數(shù)十瓦不等，顧客選用非常以便。１．２．３太陽電池方陣在實(shí)際使用中，往往一塊組件并不滿足使用現(xiàn)場規(guī)定，可將若干組件按一定方式組裝，在固定機(jī)械構(gòu)造上，形成直流發(fā)電單元，即為太陽電池方陣。太陽電池方陣在安裝時(shí)候，應(yīng)固定牢固，可以經(jīng)受本地最大風(fēng)力。且離地面要有一定高度，以免冬天積雪掩埋。方陣與地面之間要有一定傾角。有些方陣組件兩端并聯(lián)有旁路二極管，有方陣帶有跟蹤系統(tǒng)成聚光裝置，下面分別加以討論：２。３。１方陣傾角太陽電池方陣普通是面向赤道放置，相對地平面有一定傾角。傾角不同，各個(gè)月份方陣面接受太陽輻射量差別很大。對于全年負(fù)載均勻固定式光伏方陣，如果設(shè)計(jì)斜面輻射量小，意味著需要更多太陽電池來保證向顧客供電；如果傾面各月太陽輻射量起伏很大，意味著需要大量蓄電池來保證太陽輻射量低月份用電供應(yīng)。這些都會(huì)提高整個(gè)系統(tǒng)耗費(fèi)。因而，擬定方陣最優(yōu)傾角是光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少一種重要環(huán)節(jié)。對于方陣傾角選取應(yīng)結(jié)合如下規(guī)定進(jìn)行綜合考慮：持續(xù)性。一年中太陽輻射總量大體上是持續(xù)變化，多數(shù)是單調(diào)升降，個(gè)別也有少量起伏，但普通不會(huì)大起大落。均勻性。選取傾角，最佳使方陣表面上全年接受到日平均輻射量比較均勻，以免夏天接受輻射量過大，導(dǎo)致?lián)]霍；而冬天接受到輻射量太小，導(dǎo)致蓄電池過放以至損壞，減少系統(tǒng)壽命，影響系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。極大性。選取傾角時(shí)，不但要使方陣表面上輻射量最弱月份獲得最大輻射量，同步還要兼顧全年日平均輻射量不能太小。同步，對特定狀況要作詳細(xì)分析。如，有些特殊負(fù)載（灌溉用水泵、制冷機(jī)等，）夏天消耗功率多，方陣傾角取值固然應(yīng)使得方陣夏日接受輻射量相對冬天要多才適當(dāng)。１．２．３．２旁路二極管為了保證系統(tǒng)可靠運(yùn)營，有些系統(tǒng)還在組件兩端并聯(lián)旁路二極管，其作用是在組件開路或遮蔭時(shí)，提供電流通路，不致于使整串組件失效（見下圖）。使用時(shí)要注意極性，旁路二極管正極與太陽電池組件負(fù)極相連，負(fù)極與組件正極相連，不可接錯(cuò)。平時(shí)旁路二極管處在反向偏置狀態(tài)，基本不消耗電能。顯然，旁路二極管耐壓和容許通過正向電流應(yīng)不不大于組件工作電壓及電流。＋＋－圖旁路二極管連接１．２．３．３跟蹤系統(tǒng)由于太陽方位角和高度角每日每時(shí)都在作周期性變化。固定方陣接受太陽輻射能只有在中午時(shí)分才最強(qiáng)，如能使方陣面始終與太陽光線保持垂直，顯然可以接受更多輻射能量，因而要運(yùn)用跟蹤裝置。跟蹤方式依照規(guī)定不同，可以單獨(dú)跟蹤太陽方位角（稱一維跟蹤），也可以同步跟蹤太陽高度角（稱二維跟蹤），后者效果較好，但構(gòu)造也相對復(fù)雜。跟蹤辦法有機(jī)械辦法，物理辦法，電子辦法及計(jì)算機(jī)控制高精密度跟蹤系統(tǒng)等。使用跟蹤裝置能提高太陽電池方陣輸出功率，但要增長某些投資，同步也帶來了方陣構(gòu)造復(fù)雜性和不可靠因素，轉(zhuǎn)動(dòng)也要消耗一定能量，因此采用跟蹤系統(tǒng)與否合算，要進(jìn)行綜合考慮。普通小型方陣都不推薦采用跟蹤裝置。１．２．３．４聚光太陽電池方陣按接受光線方式不同可以分為聚光式方陣和非聚光（平板式）方陣，前者是將太陽光聚到太陽電池上，以提高輸出功率。通過聚光后，照在太陽電池上光強(qiáng)可增長數(shù)倍到幾百甚至上千倍，電池效率雖有提高，但并不與光強(qiáng)成正比，重要是由于聚光后電池工作溫度升高而導(dǎo)致對效率影響增長，因而要采用恰當(dāng)冷卻辦法，如風(fēng)冷或水冷等。普通來說，聚光方陣都要采用跟蹤方式，否則很也許會(huì)對發(fā)電量產(chǎn)生負(fù)面影響。聚光方陣需要一套聚光、跟蹤、冷卻等裝置，增長了系統(tǒng)成本和復(fù)雜限度，但由于效率有所提高，特別是在同步需供熱大型系統(tǒng)中，聚光方陣具備突出優(yōu)越性，因而聚光組件及方陣研究還是有一定價(jià)值。１．２．４太陽電池發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種完善太陽電池發(fā)電系統(tǒng)需要考慮諸多因素，進(jìn)行各種設(shè)計(jì)，如電氣性能設(shè)計(jì)、熱力設(shè)計(jì)、靜電屏蔽設(shè)計(jì)、機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)等等，對地面應(yīng)用獨(dú)立電源系統(tǒng)來說，最重要是依照使用規(guī)定，決定太陽電池方陣和蓄電池規(guī)模，以滿足正常工作需求。光伏發(fā)電系統(tǒng)總設(shè)計(jì)原則是在保證滿足負(fù)載用電需要前提下，擬定至少太陽電池組件和蓄電池容量，以盡量減少投資，即同步考慮可靠性及經(jīng)濟(jì)性。１．２．４．１決定方陣發(fā)電量因素光照條件：太陽照在地面太陽電池方陣上輻射光光譜，光強(qiáng)受到大氣質(zhì)量、地理位置、本地氣候、氣象、地形等多方面因素影響，其能量在一日、一月和一年間均有很大變化。太陽電池方陣光電轉(zhuǎn)換效率：由于轉(zhuǎn)換效率受到電池自身溫度和太陽光強(qiáng)、蓄電池電壓浮動(dòng)等因素影響，因而方陣輸出功率也隨著這些因素變化而浮現(xiàn)某些波動(dòng)。負(fù)載用電狀況：由于用途不同，耗電功率、用電時(shí)間、對電源可靠性規(guī)定等各不相似。有用電設(shè)備有固定耗電規(guī)律，如中繼站、航標(biāo)燈等；有些負(fù)載用電則沒有規(guī)律，如水泵。這些因素相稱復(fù)雜，原則上需要對每個(gè)發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，對某些無法擬定數(shù)量影響因素，只能采用某些系數(shù)來進(jìn)行預(yù)計(jì)。由于考慮因素及其復(fù)雜限度不同，采用辦法也不同樣。在這里簡介一種比較簡樸而又實(shí)用設(shè)計(jì)辦法，這種辦法不但能闡明所涉及概念，并且對普通使用來說足夠精準(zhǔn)。１．２．４．２太陽電池發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)1、列出基本數(shù)據(jù)A、所有負(fù)載名稱、額定工作電壓、耗電功率、用電時(shí)間、有無特殊規(guī)定等。B、本地地理位置：涉及地名、經(jīng)度、緯度、海拔等。C、本地氣象資料：重要有逐月平均太陽總輻射量，直接輻射及散射量，年平均氣溫及極端氣溫，最長持續(xù)陰雨天數(shù)、最大風(fēng)速及冰雹等特殊氣候狀況。這些氣象數(shù)據(jù)需取積累幾年或幾十年平均值。2、擬定負(fù)荷大?。核愠鏊胸?fù)載工作電流與平均每天工作小時(shí)數(shù)相乘積之和。Q=ΣI*H3、選取蓄電池容量：蓄電池儲(chǔ)備容量大小重要取決于負(fù)載耗電狀況，此外還要考慮現(xiàn)場氣候條件，環(huán)境溫度，系統(tǒng)控制規(guī)律性及系統(tǒng)失效后果等因素，普通儲(chǔ)備1020天容量比較適當(dāng)。蓄電池在太陽電池系統(tǒng)中處在浮充電狀態(tài)，充電電流遠(yuǎn)不大于蓄電池規(guī)定正常充電電流。特別在冬天，太陽輻射量小，蓄電池常處在欠充狀態(tài)，長期深放電會(huì)影響蓄電池壽命，故必要考慮留有一定余量，常以放電深度來表達(dá)：(7.2)式中：d---放電深度C---蓄電池標(biāo)稱容量CR---蓄電池儲(chǔ)備容量過大放電深度會(huì)縮短蓄電池壽命；過小放電深度又會(huì)增長太陽電池方陣規(guī)模，加大總投資成本，放電深度最大到80%較為適當(dāng)。固然，隨著太陽電池組件價(jià)格下降，可以容許設(shè)計(jì)較淺放電深度。這樣，擬定蓄電池儲(chǔ)備容量CR和放電深度后，即可初步選定蓄電池標(biāo)稱容量：(7.3)式中：Q――負(fù)載每天平均總耗電量決定方陣傾角：在這里，咱們來用一種較近似辦法來擬定方陣傾角。普通地，在國內(nèi)南方地區(qū)，方陣傾角可取比本地緯度增長1015；在北方地區(qū)傾角可比本地緯度增長510，緯度較大時(shí)，增長角度可小某些。在青藏高原，傾角不適當(dāng)過大，可大體等于本地緯度。同步，為方陣支架設(shè)計(jì)，安裝以便，方陣傾角常取成整數(shù)。5、計(jì)算日輻射量從氣象站得到資料普通只有水平面上太陽輻射總量H，直接輻射量HB及散射輻射量Hd且有：H～HB＋Hd需換算成傾斜面上太陽輻射量。（１）．直接輻射分量HBTHBT=HBRB其中RB為傾斜面上直接輻射分量與水平面上直接輻射分量比值。對于朝向赤道傾斜面來說：(7.6)式中：φ——本地緯度——方陣傾角太陽赤緯：水平面上日落時(shí)角：傾斜面上日落時(shí)角：（2）、天空散射輻射分量HdT在各向同性時(shí)：（3）、地面反射輻射分量HrT：普通可將地面反射輻射當(dāng)作是各向同性，其大小為：其中為地面反射率，其數(shù)值取決于地面狀態(tài)，各種地面反射率如下表所示：地面狀態(tài)反射率地面狀態(tài)反射率地面狀態(tài)反射率沙漠0.240.28干濕土0.14濕草地140.26干燥裸地0.10.2濕黑土0.08新雪81濕裸地0.080.09干草地0.150.25冰面69普通計(jì)算時(shí)，可取=0.2故斜面上太陽輻射量即為：普通計(jì)算時(shí)用上式即可滿足規(guī)定。如考慮天空散射各向不同性，則可用下式計(jì)算：式中：HO為大氣層外水平面上輻射量。6、估算方陣電流：將歷年逐月平均水平面上太陽直接輻射及散射輻射量，代入以上各公式即可算出逐月輻射總量，然后求出全年平均日太陽輻射總量，單位化成mwh/cm2，除以原則日光強(qiáng)即求出平均日照時(shí)數(shù)：則方陣應(yīng)輸出最小電流為：式中：Q—負(fù)載每天總耗電量η1—蓄電池充電效率η2—方陣表面灰塵遮蔽損失同步，由于傾斜面上各月中最小太陽總輻射量可算出各月中至少峰值日照數(shù)Tmin。方陣應(yīng)輸出最大電流為：7、擬定最佳電流：方陣最佳額定電流介于Imin和Imax這兩個(gè)極限值之間，詳細(xì)數(shù)值可用嘗試法擬定。先選定一電流值I，然后對蓄電池全年荷電狀態(tài)進(jìn)行檢查，辦法是按月求出方陣輸出發(fā)電量：式中：N――當(dāng)月天數(shù)而各月負(fù)載耗電量為：兩者相減，ΔQ=Qout-Qload為止，表達(dá)該月方陣發(fā)電量不不大于耗電量，能給蓄電池充電。若ΔQ為負(fù)，表達(dá)該月方陣發(fā)電量不大于耗電量，要用蓄電池儲(chǔ)存能量來補(bǔ)足。如果蓄電池全年荷電狀態(tài)低于原定放電深度，就應(yīng)增長方陣輸出電流；如果荷電狀態(tài)始終大大高于放電深度容許值，則可減少方陣電流。固然也可相應(yīng)地增長或減少蓄電池容量。若有必要，還可修改方陣傾角，以求得最佳方陣輸出電流Im。8、決定方陣電壓：方陣電壓輸出要足夠大，以保證全年能有效地對蓄電池充電。方陣在任何季節(jié)工作電壓應(yīng)滿足：V=Vf+Vd式中：Vf---蓄電池浮充電壓Vd---因線路(涉及阻塞二極管)損耗引起電壓降9、最后擬定功率：由于溫度升高時(shí)，太陽電池輸出功率將下降，因而規(guī)定系統(tǒng)雖然在最高溫度下也能保證正常運(yùn)營，因此在原則測試溫度下（25C）方陣輸出功率應(yīng)為：式中：—太陽電池功率溫度系數(shù)。對普通硅太陽電池，=0.5%tmax—太陽最高工作溫度。這樣，只要依照算出蓄電池容量，太陽電池方陣電壓及功率，參照生產(chǎn)廠家提供蓄電池和太陽電池組件性能參數(shù)，選用適當(dāng)型號即可。太陽電池發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例為西安地區(qū)設(shè)計(jì)一座全自動(dòng)無人指引3瓦彩色電視差轉(zhuǎn)站所用太陽能電源，其工作條件如下：電壓為24V，每天發(fā)射時(shí)間15小時(shí)，功耗20瓦，別的9小時(shí)為接受等待時(shí)間，功耗為5瓦。1、列出基本數(shù)據(jù)：負(fù)載耗電狀況：工作條件功耗電壓每天工作時(shí)間發(fā)射期間5w24v15小時(shí)等待期間20w24v9小時(shí)B、西安緯度：北緯3418東經(jīng)10856海拔396.9米。C、關(guān)于氣象資料見后列表格。2、擬定負(fù)載大小：每天耗電量：=h=2015/24+95/24=14.4Ah3：選取蓄電池容量：選蓄電池容量為10天，放電深度=75%C=10Q/d=1014.4/75%=205.7Ah依照蓄電池規(guī)格。取C=200Ah4、決定方傾角：因本地緯度=3418，取=+10=455、計(jì)算傾斜面上各月太陽輻射總量由氣象資料查得水平面上各月平均太陽輻射量H，HB及H，計(jì)算出傾斜面上各月太陽輻射擊總量，成果見下表：月份HHBHNRBHBTHdTHrTHT1219.091.6127.416-21.102.033186.2108.76.4301.32264.2106.2158.046-18.291.899201.7134.97.7344.33327.6123.7203.975-2.421.261156.0174.09.6339.64398.9156.0242.91059.410.956149.1207.311.7368.15465.4215.1250.313619.030.766164.8213.713.6392.16537.9279.1258.816723.350.690192.6220.915.8429.37506.5268.3238.219721.350.726194.8203.314.8412.98505.9294.2211.722813.450.871256.2180.714.7451.79328.2157.9170.32582.221.129178.3145.49.6333.310272.8129.0143.8289-9.971.514195.3122.78.0326.011224.398.6125.7319-19.151.922189.5107.36.6303.412200.483.9116.5350-23.372.173182.399.45.9287.6其中：n為從一年開頭算起天數(shù)。Ｈ為水平面上幅射量，ＨＴ為傾斜４５度平面上幅射量，單位為mwh/cm2。６．估算方陣電流：由上表可知，傾斜面上全年平均日輻射量為357.5mwh/cm2d，故全年平均峰值日照時(shí)數(shù)為：取蓄電池充電效率為：1=09；方陣表面灰法塵遮損失為2=0.9，算出方陣應(yīng)輸出最小電流為：由上表查出在12月份傾斜面上平均日輻射量最小，為2876mwh/cm2d相應(yīng)峰值日照數(shù)至少，只有2.88h/d。則方陣輸出最大電流為：7、擬定最佳電流：依照Imin=4.97A和Imin=6.17A選用I=5.4A，將方陣各月輸出電量及負(fù)載耗電量以及蓄電池荷電狀態(tài)計(jì)算列表7.3。由表7.3可見，雖然從10月份開始，持續(xù)7個(gè)月蓄電池未布滿，但至少時(shí)容量仍有371%，即放電深度最大只有629%，未起過75%，因此取I=54A是適當(dāng)。如果計(jì)算成果放電深度遠(yuǎn)不大于規(guī)定75%，則可減少方陣輸出電流或蓄電池容量，重新進(jìn)行計(jì)算。8、決定方陣電壓：單只鉛酸蓄電池工作電壓為2V，故需12只單體電池串聯(lián)才可滿足系統(tǒng)工作電壓24V。每只單體鉛酸電池工作電壓為：20235V，取線路壓降：V=08V，則方陣工作電壓為：V=Vf+Vd=12235+08=29V月份月安時(shí)數(shù)蓄電池狀態(tài)方陣輸出負(fù)載消耗差值開始終了%全充1408.6446.4-37.8200162.281.12421.7403.218.5162.2187.790.43460.5446.414.1180.7194.897.44482.9432.050.9194.82001005531.7446.485.32002001006563.2432.0131.22002001007559.9446.4113.52002001008612.5446.4166.12002001009437.3432.05.320020010010442.1446.4-4.3200195.797.911398.1432.0-33.9195.7161.880.912390.0446.4-49.2161.8112.656.31408.6446.4-37.8112.674.237.12421.7403.218.574.292.746.43460.5446.414.192.7106.853.44482.9432.050.9106.8157.778.95531.7446.485.3157.72001009、擬定最后功率:設(shè)太陽電池最高溫度為60C,則由(71--20)式中可算出需方陣輸出功率為P＝Im*V/[1-α(tmax-25)]=5.4*29/[1-0.5%(60-25)]=189.8W取P＝192W因此，最后取太陽電池方陣輸出功率為192W，可用6塊32瓦組件(每塊電壓約為16伏)2串3并而成。蓄電池容量為24V，200AH，只要用4只6Q—100鉛酸電池以2串2并方式連接起來，即可滿足需要。光伏系統(tǒng)安裝及維護(hù)光伏發(fā)電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)制造完畢后,要運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行安裝.使用現(xiàn)場往往是在偏遠(yuǎn)地區(qū),道路崎嶇,交通不便,在運(yùn)送中,所有部件都要妥善包裝.如組件等易碎物品要用木箱裝運(yùn)，以免損壞，蓄電池不能傾倒，防止電解液溢出。１．４．１安裝注意事項(xiàng)在建造光伏發(fā)電系統(tǒng)過程中，安裝是個(gè)很重要環(huán)節(jié)。1、安裝時(shí)最佳用指南針擬定方位，并應(yīng)注旨在方陣前全天不能有高大建筑物或樹木等遮陽光。2、仔細(xì)檢查地腳螺釘及方陣支架等與否結(jié)實(shí)可靠，所有螺釘接線柱等均應(yīng)擰緊，不能有松動(dòng)。3、方陣安裝在房頂上要采用防火辦法。4、在高處安裝方陣應(yīng)設(shè)避雷針。必要時(shí)還需設(shè)立驅(qū)鳥裝置。5、陽光下安裝時(shí)注意不要同步接觸組件（特別是方陣）正、負(fù)兩極，以免電擊。必要時(shí)可用不透明材料覆蓋后再接線或安裝。6、安裝組件時(shí)要輕拿輕放，禁止碰撞、敲擊，以免損壞。7、注意組件，二極管、蓄電池、控制器等極性不要接反。8、蓄電池室應(yīng)保持通風(fēng)干燥、清潔。在北方冬天寒冷，蓄電池應(yīng)采用保暖辦法。１．４．２光伏系統(tǒng)維護(hù)太陽電池發(fā)電系統(tǒng)沒有活動(dòng)部件，不容易損壞，其維護(hù)也非常簡便。但是也需作定期維護(hù)，否則也許影響正常使用，甚至縮短使用壽命。（1）普通來說，方陣傾角超過300時(shí)，因此灰塵可由雨水沖刷而自行清潔，但是在風(fēng)沙較大地區(qū)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常清除灰塵，保持方陣表面干凈，以免影響發(fā)電量。這對于小型有用電源系統(tǒng)是不難做到。清潔時(shí)可揩去塵土，有條件可用清水清洗，再用干凈抹布擦干。切勿用腐蝕性溶劑或硬物沖洗擦試。（2）定期檢查所有安裝部件緊固限度。（3）遇到冰雹、狂風(fēng)、暴雨等異常天氣，應(yīng)及時(shí)采用保護(hù)辦法。（4）經(jīng)常檢查蓄電池充電放電狀況，定期測量電解液比重，及時(shí)添加新電解液。隨時(shí)觀測電極或接線與否有腐蝕或接觸不良之處。（5）在某些簡樸系統(tǒng)中應(yīng)依照儲(chǔ)能狀況，控制用電量，防止蓄電池因過放而損壞。（6）發(fā)既有異常狀況應(yīng)當(dāng)立即檢查、維修。

第二某些風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)

第二某些風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)風(fēng)能、太陽能都是無污染、取之不盡用之不竭可再生能源，“六五”、“七五”期間，小型風(fēng)電和太陽光電系統(tǒng)在國內(nèi)已得到初步應(yīng)用。這兩種發(fā)電方式各有其長處，但風(fēng)能、太陽能都是不穩(wěn)定,不持續(xù)能源，用于無電網(wǎng)地區(qū)，需要配備相稱大儲(chǔ)能設(shè)備，或者采用多能互補(bǔ)辦法，以保證基本穩(wěn)定供電。國內(nèi)屬季風(fēng)氣候區(qū)，普通冬季風(fēng)大，太陽輻射強(qiáng)度小；夏季風(fēng)小，太陽輻射強(qiáng)度大，正好可以互相補(bǔ)充運(yùn)用。風(fēng)—光互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有諸多長處：（1）運(yùn)用太陽能、風(fēng)能互補(bǔ)特性，可以獲得比較穩(wěn)定總輸出，提高系統(tǒng)供電穩(wěn)定性和可靠性；（2）在保證同樣供電狀況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池容量；（3）對混合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和匹配，可以基本上由風(fēng)/光系統(tǒng)供電，很少啟動(dòng)備用電源如柴油發(fā)電機(jī)等，并可獲得較好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。因此綜合開發(fā)運(yùn)用風(fēng)能、太陽能，發(fā)展風(fēng)/光互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電有著遼闊前景受到了諸多國家注重。２．１風(fēng)力資源２．１．１風(fēng)形成及其特性風(fēng)是一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射熱引起。從太陽傳到地球能量中，大概有2%能量轉(zhuǎn)變成風(fēng)能。地球上所有風(fēng)能預(yù)計(jì)約為21017千瓦，其中，可運(yùn)用約為21010千瓦，這個(gè)能量是相稱大。風(fēng)變化眾所周知，風(fēng)隨時(shí)間、離地高度、地形和環(huán)境而變化。A：風(fēng)隨時(shí)間變化在一天之內(nèi)，風(fēng)強(qiáng)弱也許不同。在地面上，白天風(fēng)大，而夜間風(fēng)??；相反，在高空中卻是夜間風(fēng)大，白天風(fēng)小。在沿海地區(qū)，由于陸地和海洋熱容量不同，白天產(chǎn)生海風(fēng)（從海洋吹向陸地）；夜間產(chǎn)生陸風(fēng)（從陸地吹向海洋）。在不同季節(jié)，太陽和地球相對位置也發(fā)生變化，使地球上存在季節(jié)性溫差，因而，風(fēng)向和風(fēng)強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生季節(jié)性變化。在國內(nèi)，大某些地區(qū)風(fēng)季節(jié)性變化狀況是：春季最強(qiáng)，冬季次強(qiáng)，秋季第三，夏季最弱。B：風(fēng)隨高度變化由于空氣粘性和地面摩擦影響，風(fēng)速隨高度而變化，可用下面公式表達(dá)：V=V1(h1/h2)n其中V1——高度為h1處風(fēng)速；h1——高度（普通為10米）V——待測高度h處速度；h——待測點(diǎn)離地高度；n——指數(shù)，由大氣穩(wěn)定度和地表粗糙限度來決定，其值約為1/21/8。穩(wěn)定度居中開闊平地取1/7，粗糙度大大都市常取1/3，普通上下風(fēng)速差較小，n較小，反之n值取大。風(fēng)速隨高度變化及其大小狀況，因地面平坦度，地表粗糙度以及風(fēng)通道上氣溫變化不同而異。特別是受地表粗糙度影響限度最大。C、風(fēng)隨機(jī)性變化：自然風(fēng)是一種平均風(fēng)速與激烈變動(dòng)瞬間紊亂氣流相重疊風(fēng)。氣流紊亂重要與地面摩擦，除此之外，當(dāng)風(fēng)速與穩(wěn)定層是垂直分布時(shí)會(huì)產(chǎn)生重力波，在山風(fēng)下測也會(huì)產(chǎn)生山岳波等。這種紊亂氣流不但影響風(fēng)速，也明顯影響風(fēng)向。運(yùn)用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)力機(jī)時(shí)，因而收集關(guān)于風(fēng)向變化資料也是很重要。如果準(zhǔn)時(shí)間區(qū)別，可將風(fēng)向變化區(qū)別為：一年或一種月內(nèi)風(fēng)向趨勢；短時(shí)間內(nèi)變動(dòng)紊亂氣流；介于兩者之間平均風(fēng)向。對于第一種風(fēng)向變化狀況，如制成風(fēng)向玫瑰圖（風(fēng)向頻度），便可清晰地看出風(fēng)向大體趨勢，如圖7.4。對風(fēng)速，普通采用年平均風(fēng)速時(shí)間曲線（表達(dá)一地方一年中各種風(fēng)速小時(shí)數(shù)）來進(jìn)行記錄。如圖7.5。

圖風(fēng)玫瑰圖圖年平均速度時(shí)間曲線風(fēng)能資源空氣運(yùn)動(dòng)具備動(dòng)能，如果風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪斷面積為A，則當(dāng)普通體積為AV空氣在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)風(fēng)輪時(shí)，該空氣傳遞給風(fēng)輪風(fēng)能功率（普通稱為風(fēng)能）為(7.2.1-2)式中——空氣密度（Kg/m3）；A——風(fēng)力機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)一圈所掃過面積（m2）；V——風(fēng)速（m/s）；P——每秒鐘空氣流過風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪斷面積風(fēng)能，即風(fēng)能功率（W）如果風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪直徑為D，則(7.2.1-3)這時(shí)(7.2.1-4)若有效風(fēng)速時(shí)間為t，則在時(shí)間t內(nèi)風(fēng)能為(7.2.1-5)由上式可知，風(fēng)能與空氣密度、風(fēng)輪直徑平方D2·風(fēng)速立方V3和風(fēng)持續(xù)時(shí)間t成正比。普通說來，一定高度范疇內(nèi)空氣密度可以以為是一種常數(shù)。因而，當(dāng)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪越大，有效風(fēng)速時(shí)間越長，特別是風(fēng)速越大，則風(fēng)力機(jī)所能獲得風(fēng)能就越大。表征一種地點(diǎn)風(fēng)能資源潛力，要視該地區(qū)常年平均風(fēng)能密度大小。風(fēng)能密度是單位面積上風(fēng)能，對于風(fēng)力機(jī)來說，風(fēng)能密度是指風(fēng)輪掃過單位面積風(fēng)能，即W=/A=1/2V3（W/m2）(7.2.1-6)式中W——風(fēng)能密度（W/m2）；——空氣密度（Kg/m3）；V——風(fēng)速（m/s）。常年平均風(fēng)能密度為(7.2.1-7)式中，－平均風(fēng)能密度(W/m2)T－總時(shí)間(h)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，慣用下式來計(jì)算某地年（月）風(fēng)能密度，即W年（月）＝(7.2.1-8)式中：W年（月）－年（月）風(fēng)能密度（W/m2）； Wi（1≤i≤n）－各級別風(fēng)速下風(fēng)速密度（W/m2） Ti（1≤i≤n）－各級別風(fēng)速在每年（月）浮現(xiàn)時(shí)間（h）。在國內(nèi)，風(fēng)力資源比較豐富。據(jù)預(yù)計(jì)，國內(nèi)風(fēng)能儲(chǔ)量為2.2103千瓦時(shí)以上。２．２風(fēng)力機(jī)1、分類風(fēng)力機(jī)是風(fēng)能運(yùn)用中一種最重要風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置。風(fēng)力機(jī)可用于發(fā)電、提水、攪拌池水充氧和致熱等。它重要有下列三種分類辦法：按風(fēng)力機(jī)功率：分為大中小型風(fēng)力機(jī)。功率在10千瓦如下風(fēng)力機(jī)叫小型風(fēng)力機(jī)，10至100千瓦叫中型風(fēng)力機(jī)，100千瓦以上叫大型風(fēng)力機(jī)。按風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪軸位置：分為水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)。水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪軸與風(fēng)向平行（圖7.6），而垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪軸與風(fēng)向垂直（圖7.7） 按風(fēng)輪轉(zhuǎn)速：分為高速風(fēng)力機(jī)和低速風(fēng)力機(jī)。

圖水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)1－風(fēng)輪；2－調(diào)速控制系統(tǒng)；3－發(fā)電機(jī)（做功裝置）；4－尾輪（方向控制）；5－蓄電池（儲(chǔ)能裝置）；6－塔架；7－輪殼。圖垂直軸風(fēng)力機(jī)2、風(fēng)力機(jī)性能和特點(diǎn)功率吸取風(fēng)輪從風(fēng)中吸取功率等于風(fēng)輪效率幾乘以通過風(fēng)輪掃掠面體積流量VTAT，再乘上壓力加動(dòng)能變化Δθ之和：對于常規(guī)水平軸風(fēng)力機(jī)，設(shè)風(fēng)初始速度為V0，當(dāng)空氣接近風(fēng)輪時(shí)，空氣速度逐漸減小，直到通過風(fēng)輪，并離開一段距離，速度卻是下降。當(dāng)空氣速度增長，直到速度達(dá)到初始速度。圖水平軸風(fēng)力機(jī)最佳性能當(dāng)空氣吹過風(fēng)輪時(shí)，單位體積空氣壓力能和動(dòng)能之和是常數(shù)。壓力能增長，動(dòng)能減小。在風(fēng)輪面上，壓力能達(dá)到最大。當(dāng)空氣通過風(fēng)輪時(shí)，空氣將動(dòng)能傳給風(fēng)輪，壓力能大大下降，低于大氣壓。當(dāng)空氣離開風(fēng)輪向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣壓力增長，直到達(dá)到大氣壓?？諝馔ㄟ^風(fēng)輪后，它動(dòng)能進(jìn)一步下降，直到它壓力恢復(fù)到大氣壓。流經(jīng)風(fēng)輪氣流流管橫截面積與空氣速度成反比，當(dāng)空氣流向風(fēng)輪，通過風(fēng)輪，直到離開它一段距離，空氣流管是膨脹。當(dāng)擾動(dòng)空氣從周邊風(fēng)中吸取動(dòng)能之后，由于氣流中擾動(dòng)彌散，風(fēng)輪影響消失。風(fēng)輪效率（功率）系數(shù)定義為風(fēng)輪提供功率除以風(fēng)輪掃掠面內(nèi)氣流總有用功率：功率系數(shù)：Cp＝風(fēng)輪提供功率/(7.2.1-10)從動(dòng)量理論得知：風(fēng)輪從空氣中吸取最大能量是通過風(fēng)輪空氣動(dòng)能九分之八。這時(shí)，風(fēng)速最大損失是空氣初始速度V0三分之二。風(fēng)輪最大功率系數(shù)為：(7.2.1-11)其中，V03/2是空氣單位體積功率密度。系數(shù)0.593稱為貝茲系數(shù)，這是風(fēng)輪最大功率系數(shù)。典型功率系數(shù)抱負(fù)風(fēng)輪功率系數(shù)隨葉片尖端速度與風(fēng)速之比（尖速比λ）而變化。當(dāng)尖速比λ達(dá)到5或6時(shí)，功率系數(shù)達(dá)到最大0.59。實(shí)驗(yàn)表白，具備較好氣動(dòng)外形二葉片風(fēng)輪，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)速度較大；尖速比為5或6時(shí)，功率可達(dá)0.47。同樣，對于垂直軸風(fēng)力機(jī)，達(dá)里厄風(fēng)輪在圓周速度和空氣速度之比為6時(shí)，最大功率系數(shù)可達(dá)0.35。尚有其她形式風(fēng)輪，最大功率系數(shù)較低，相應(yīng)尖速比都不大于高速水平軸風(fēng)輪和垂直軸達(dá)里厄風(fēng)輪（圖7.9）。圖典型功率系數(shù)輸出特性：具備固定槳距水平軸風(fēng)輪產(chǎn)生扭矩隨風(fēng)速和轉(zhuǎn)速變化。如果葉片旋轉(zhuǎn)速度太低，葉片將失速，風(fēng)輪輸出扭矩下降，因而為了從氣流中獲得最大功率輸出（當(dāng)氣流速度變化時(shí)）必要變化葉片槳距角或葉片轉(zhuǎn)速。當(dāng)前諸多風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪都設(shè)計(jì)成變槳距葉片，使風(fēng)輪以常轉(zhuǎn)速運(yùn)營。當(dāng)風(fēng)速額定風(fēng)速，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速必要隨風(fēng)速變化，以便從空氣中獲得最大功率。但對于由風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)同步或異步交流發(fā)電機(jī)來說，這并不是最佳。這種不匹配問題對于風(fēng)輪及其輸出關(guān)系來說是很重要。解決辦法之一是準(zhǔn)許風(fēng)輪轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化，同步使用變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，以得到電網(wǎng)所需常頻電流。為此，可使用差動(dòng)裝置。美國MOD—O風(fēng)力機(jī)，在風(fēng)速不不大于額定風(fēng)速時(shí)，為簡化設(shè)計(jì)，減小功率，風(fēng)輪功率系數(shù)CP=0.35。該機(jī)最大理論輸出如下圖虛線所示。在風(fēng)速為27米/秒時(shí)，輸出功率應(yīng)為4935千瓦。然而，帶有固定增速比齒輪傳動(dòng)裝置同步系統(tǒng)發(fā)電機(jī)只能是常轉(zhuǎn)速，因此風(fēng)輪轉(zhuǎn)速要一定。除去摩擦損失之后，在切入速度3.8米/秒和額定風(fēng)速8米/秒之間，可以保持抱負(fù)最大輸出。通過變化系統(tǒng)輸出載荷，可以保持風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為40周/分。當(dāng)風(fēng)速不不大于8米/秒時(shí)，通過變化風(fēng)輪葉片槳距角保持風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為40周/分。用這樣辦法，在額定風(fēng)速8米/秒和切出風(fēng)速27米/秒之間，保持恒定功率輸出，在27米/秒時(shí)，風(fēng)輪葉片順槳，保護(hù)風(fēng)力機(jī)。這種風(fēng)力機(jī)不會(huì)導(dǎo)致有效風(fēng)能很大損失。圖MOD－0風(fēng)力機(jī)（風(fēng)輪直徑38米，額定功率100千瓦）功率輸出。理論功率密度時(shí)間曲線表達(dá)在風(fēng)場上具備特定功率系數(shù)風(fēng)力機(jī)，在一年內(nèi)，能提供某一功率密度小時(shí)數(shù)。在這樣一條功率密度曲線下面積表達(dá)安裝在該風(fēng)場上風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪單位面積上每年產(chǎn)生總有效能量。例如：一臺(tái)功率系數(shù)為0.35風(fēng)力機(jī)，安裝在具備下圖功率密度時(shí)間曲線風(fēng)場上，風(fēng)輪掃掠面每平方米面積上能產(chǎn)生1000瓦以上功率小時(shí)數(shù)，每年為876小時(shí)。圖Cp＝0.35風(fēng)力機(jī)理論功率密度時(shí)間曲線這樣風(fēng)力機(jī)，帶有固定傳動(dòng)比增速裝置驅(qū)動(dòng)固頻交流發(fā)電機(jī)，其實(shí)際功率密度不大于上述理論值。例如，這種風(fēng)力機(jī)切入風(fēng)速為6.7米每秒，額定風(fēng)速為13.4米/秒。切出風(fēng)速為27米/秒，而實(shí)際輸出功率密度按圖7.12虛線變化。每年實(shí)際能量密度輸出用虛線下暗影面積表達(dá)。圖每年實(shí)際功率密度輸出（一臺(tái)風(fēng)力機(jī)）由于氣流功率隨空氣速度和風(fēng)輪掃掠面變化，因此當(dāng)風(fēng)場風(fēng)速增長和風(fēng)輪直徑平增大，都能使風(fēng)力機(jī)功率輸出增長。然而，為了減少風(fēng)能運(yùn)用成本，風(fēng)力機(jī)大小和安裝地點(diǎn)必要認(rèn)真選取。附加載荷當(dāng)風(fēng)力機(jī)運(yùn)營時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生幾種附加載荷，對葉片運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生很大影響。它涉及陀螺力、葉片不平衡力、風(fēng)剪切、風(fēng)不均勻性、陣風(fēng)、重力和塔尾流影響。這些載荷也許引起葉片、塔架、軸承和其他部件周期運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)，并且會(huì)對風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)可靠性、壽命和性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)設(shè)計(jì)風(fēng)力機(jī)時(shí)，這些載荷都需要仔細(xì)進(jìn)行分析。圖風(fēng)力機(jī)附加載荷生產(chǎn)能量成本雖然風(fēng)力機(jī)成本隨著尺寸增大而增長，但是風(fēng)力機(jī)每千瓦成本隨著尺寸增大而下降，運(yùn)送成本也隨尺寸增大而下降。從經(jīng)濟(jì)上講，最佳使用大型風(fēng)力機(jī)，越大越好。然而，由于當(dāng)前制造和運(yùn)營可靠性限制，風(fēng)力機(jī)尺寸還不能太大。此外，風(fēng)力機(jī)成本隨額定風(fēng)速增長而下降。依照這個(gè)估算，批量生產(chǎn)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（兆瓦級）成本為批量生產(chǎn)中型風(fēng)力機(jī)（百千瓦級）成本一半。蓄能方式風(fēng)力機(jī)提供能量完全取決于風(fēng)況。由于風(fēng)不持續(xù)性，風(fēng)力機(jī)提供能量是間斷。因而需要適當(dāng)蓄能設(shè)備與之配合。風(fēng)力機(jī)蓄能系統(tǒng)可分為如下面幾類：a、電化蓄能系統(tǒng)——蓄電池和電解蓄氫；b、熱能蓄能系統(tǒng)——能通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將產(chǎn)生熱蓄存起來；c、動(dòng)能系統(tǒng)——飛輪或超導(dǎo)電磁系統(tǒng)；d、勢能系統(tǒng)——泵水系統(tǒng)或壓縮空氣系統(tǒng)。風(fēng)力機(jī)評估原則在風(fēng)力機(jī)應(yīng)用中，規(guī)定風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)性能好，提供能源成本低。這就規(guī)定，風(fēng)力機(jī)（涉及蓄能設(shè)備在內(nèi)）投資低，各部件（葉片、發(fā)電機(jī)、軸承、齒輪箱、塔架和蓄能設(shè)備等）在風(fēng)力機(jī)使用年限內(nèi)，運(yùn)營和維修費(fèi)用最低。其她原則涉及：a、能源償還時(shí)間—風(fēng)力機(jī)運(yùn)用風(fēng)產(chǎn)生能量正好等于制造風(fēng)力機(jī)所消耗能量加上在償還期運(yùn)營和維修消耗能量所需要時(shí)間—應(yīng)短。B、系統(tǒng)能量收益—在風(fēng)力機(jī)使用壽命內(nèi)風(fēng)力機(jī)所產(chǎn)生能量除以風(fēng)力機(jī)制造、運(yùn)營和維修所需能量—應(yīng)大。2.3風(fēng)場選取由于風(fēng)力機(jī)能量輸出與風(fēng)速三次方成正比，因此選取風(fēng)力機(jī)安裝地點(diǎn)時(shí)，特別要小心。由于當(dāng)風(fēng)吹過地表時(shí)，水氣空氣流會(huì)產(chǎn)生剪切和加速。剪切作用會(huì)使地面上風(fēng)速比高空風(fēng)速低得多。而不受剪切影響高度比氣象站測量高度（10米）要大得多。風(fēng)剪切要受地形影響，因而有效風(fēng)能也受地形影響。也就是說，建筑物、樹及其她障礙物對剪切和有效風(fēng)能有影響。圖地形對風(fēng)影響當(dāng)氣流通過山丘或窄谷時(shí)，氣流產(chǎn)生加速作用，運(yùn)用這一特點(diǎn)，可以將風(fēng)力機(jī)安裝在這樣有利地形上以增長功率輸出，關(guān)于地形影響見上圖和下表所示:風(fēng)特性對風(fēng)力機(jī)影響不穩(wěn)定功率不穩(wěn)定，有時(shí)為零，規(guī)定蓄能或備用設(shè)備風(fēng)向穩(wěn)定輸出最大功率，螺旋槳風(fēng)輪總對準(zhǔn)風(fēng)由于地表面粗糙不平和地形變化引起風(fēng)空間分布不均勻（風(fēng)剪切）必要增長塔架高度，增長強(qiáng)度，以防陣風(fēng)和大風(fēng)產(chǎn)生大載荷。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)表白：一種風(fēng)場上風(fēng)力機(jī)之間距離應(yīng)有一定規(guī)定，以免風(fēng)輪之間產(chǎn)生干擾。實(shí)驗(yàn)證明，風(fēng)力機(jī)之間距離不應(yīng)不大于六個(gè)風(fēng)輪直徑。適當(dāng)風(fēng)場特性綜合如下：a、具備較高平均風(fēng)速；b、在風(fēng)力機(jī)來風(fēng)方向上沒有高大建筑物（其距離與高度關(guān)于）；c、在平地光滑山頂或湖、海中島上；d、開闊平坦地，開闊海岸線；e、能產(chǎn)生煙筒效應(yīng)山溝。2.4風(fēng)力機(jī)發(fā)呈現(xiàn)狀2.4.1小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（10千瓦如下）小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)構(gòu)造簡樸，安裝和維修以便，適合于無電地區(qū)居民使用。當(dāng)前，其產(chǎn)品已經(jīng)成熟，整機(jī)效率可達(dá)25%30%，運(yùn)營壽命可達(dá)。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用水平軸風(fēng)力機(jī)。，風(fēng)輪葉片數(shù)目23片，多用玻璃鋼制造。這種材料壽命長，加工復(fù)雜氣動(dòng)外形容易。為了簡化構(gòu)造，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)諸多采用定槳距風(fēng)輪。在大風(fēng)時(shí)保護(hù)風(fēng)力機(jī)，只能依托機(jī)械氣動(dòng)力剎車或使整個(gè)風(fēng)輪自動(dòng)偏離風(fēng)向。國內(nèi)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（50200瓦）發(fā)展不久，現(xiàn)已推廣應(yīng)用10多萬臺(tái)，重要分布在內(nèi)蒙、新疆、青海、甘肅等地。2.4.2中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（10100千瓦）中型風(fēng)力機(jī)大多是70－80年代完畢研制并商品化，技術(shù)上已比較成熟，是當(dāng)前風(fēng)電場重要機(jī)種之一，多用于并網(wǎng)運(yùn)營。中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多是二葉片或三葉片式風(fēng)輪，風(fēng)輪功率系數(shù)CP普通在0.4左右。葉片多數(shù)采用玻璃鋼制成。風(fēng)輪布置多采用下風(fēng)向，無尾舵，有甚至省掉自調(diào)向?qū)Ｓ脤︼L(fēng)裝置，依托風(fēng)輪和艙體合理布置實(shí)現(xiàn)自調(diào)向。國內(nèi)10千瓦和18千瓦風(fēng)力機(jī)已先后作過并網(wǎng)運(yùn)營。2.4.3大型風(fēng)力機(jī)（100千瓦以上）大型風(fēng)力機(jī)研究，美國、丹麥、德國等技術(shù)比較先進(jìn)。國內(nèi)在這方面研究有待進(jìn)一步拓展。2.5風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)2.5.1系統(tǒng)構(gòu)成與原理太陽電池方陣風(fēng)力發(fā)電機(jī)組太陽電池方陣風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)組控制器變流器蓄電池負(fù)載圖風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造框圖發(fā)電某些由太陽電池方陣、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組、控制器及蓄電池組構(gòu)成。2.5.1.1太陽電池方陣蓄電池蓄電池到逆變器控制器圖太陽電池發(fā)電某些原理框圖上圖為太陽電池發(fā)電某些原理框圖。太陽電池方陣支路通過二極管、充電控制器并聯(lián)向蓄電池充電。充電控制器采用增量控制太陽電池方陣對蓄電池充電過程。當(dāng)蓄電池組充電電壓達(dá)到設(shè)定最高充電電壓時(shí)，自動(dòng)依次切斷一種或數(shù)個(gè)方陣供電支路，以限制蓄電池充電電壓繼續(xù)增長，保證蓄電池壽命，并最大限度運(yùn)用和儲(chǔ)存太陽電池發(fā)出電能。2.5.1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普通由多臺(tái)風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成。下圖即為風(fēng)力機(jī)輸出功率曲線。其中Vc為起動(dòng)風(fēng)速，VR為額定風(fēng)速，此時(shí)風(fēng)機(jī)輸出額定功率，VP為截止風(fēng)速。圖風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出特性當(dāng)風(fēng)速不大于起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速后，風(fēng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。輸出電能供應(yīng)負(fù)載以及給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池組端電壓達(dá)到設(shè)定最高值時(shí)，由電壓檢測得到信號電壓通過控制電路進(jìn)行開關(guān)切換，使系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)壓閉環(huán)控制，既得保持對蓄電池充電，又不致使蓄電池過充。在風(fēng)速超過截止風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)通過機(jī)械限速機(jī)構(gòu)使風(fēng)力機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下限速運(yùn)營或停止運(yùn)營，以保證風(fēng)力機(jī)不致?lián)p壞。2.5.1.3蓄電池組猶如獨(dú)立光伏系統(tǒng)中蓄電池組，發(fā)揮同樣作用，儲(chǔ)能供無風(fēng)、無日照時(shí)間使用。2.5.1.4控制器在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，控制器重要涉及風(fēng)電控制系統(tǒng)，光電控制系統(tǒng)和蓄電池充放電控制器三某些。它們重要是依照蓄電池充電狀況來控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，太陽電池發(fā)電方陣運(yùn)營方式和開斷狀況，從而保證負(fù)載正常供電以及系統(tǒng)各個(gè)某些安全運(yùn)營。2.5.1.5逆變器逆變器在系統(tǒng)框圖中未標(biāo)出，它將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出變換后得到直流電，以及太陽電池方陣輸出和蓄電池放電轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需要交流電。逆變器主電路由大功率晶體管構(gòu)成，采用正弦脈寬調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，三相負(fù)載不平衡度可達(dá)0—100%，尚有很強(qiáng)過載及限流保護(hù)功能。2.5.1.6阻塞二極管作用也是防止無日照時(shí)蓄電池通過太陽電池方陣放電。2.5.1.7備用柴油發(fā)電機(jī)當(dāng)持續(xù)諸多天無風(fēng)，無太陽時(shí)可啟動(dòng)備用柴油發(fā)電機(jī)對蓄電池補(bǔ)充充電，以防止蓄電池長時(shí)間處在缺電狀態(tài)。普通柴油發(fā)電機(jī)只提供保護(hù)性充電電流，其直流充電電流值不適當(dāng)過高。對于小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，有時(shí)可以不配柴油發(fā)電機(jī)。2.5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)對于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中涉及問題諸多。在這里重要通過一種列子，簡樸闡明風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽電池功率分派這一核心問題。例中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)選用太原汾西機(jī)器廠50W—200W系列產(chǎn)品，太陽電池選用哈爾濱克羅拉公司3W—120W非晶硅系列，其電池轉(zhuǎn)換效率取6%，壽命。蓄電池選用鉛蓄電池，壽命3—5年，放電率30%。不配備柴油發(fā)電機(jī)。依照資料對本地風(fēng)力機(jī)與太陽電池年發(fā)電量及兩者互補(bǔ)發(fā)電量進(jìn)行測算，如下表所示:各發(fā)電量數(shù)據(jù)（單位KWh/年）２．依照負(fù)載規(guī)定，選取也許發(fā)電方式，設(shè)負(fù)載功率130瓦，每天工作5小時(shí)，年需要240KWh。依照上表可以選取100Wyc風(fēng)力發(fā)電機(jī)單獨(dú)發(fā)電，或者兩組HC9151220電池板并聯(lián)100W太陽電池單獨(dú)發(fā)電，或者50Wyc風(fēng)力發(fā)電機(jī)加一組HC915122050W太陽電池互補(bǔ)發(fā)電。3．蓄電池容量擬定，在不需要持續(xù)供電場合，如生活用電，為了減少成本，可以只依照負(fù)載每日所需能量與場合，如差轉(zhuǎn)臺(tái)、航標(biāo)燈用電，則必要考慮天氣變化（如連雨天，持續(xù)無風(fēng)）因素加修訂。設(shè)蓄電池電壓24V，計(jì)算成果

4、三種發(fā)電方式經(jīng)濟(jì)效益對比列入下表，此外，當(dāng)負(fù)載需要量大時(shí)，風(fēng)電—光電互補(bǔ)可以有各種組配方式。此時(shí)，可以按照上述原則分別計(jì)算，然后比較優(yōu)劣，求得最佳匹配。從下表可以看出，運(yùn)用風(fēng)能和太陽能互補(bǔ)發(fā)電；性能價(jià)格比要高得多，發(fā)電品質(zhì)也好。

第三某些光電水泵系統(tǒng)原理及測試

第三某些光電水泵系統(tǒng)原理及測試３．１引言水無論是對人們尋常生活還是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都是必不可少，在當(dāng)今世界，大概有十幾億人連清潔衛(wèi)生飲水都沒有保證。在許多干旱地區(qū)，由于缺少水灌溉，土地逐漸形成鹽堿地，甚至被沙漠侵蝕。使得生態(tài)自然環(huán)境徐徐惡化，在咱們這個(gè)人口多耕地少國家里，仍有許多大片大片荒地，僅是由于無水而未被開墾運(yùn)用。在諸多水違紀(jì)地方，并不是沒有水源，而是缺少適當(dāng)抽水工具及動(dòng)力。世界上諸多偏僻、邊遠(yuǎn)、部落地區(qū)，至今未被電網(wǎng)覆蓋并在此后若干年內(nèi)也不也許鋪設(shè)常規(guī)電網(wǎng)。那么，使用常規(guī)抽水工具也就遇到了很大障礙，運(yùn)用取之不盡，用之不竭太陽光能作動(dòng)力，以光電水泵為抽水工具是一種行之有效并為人們越來越關(guān)注好辦法。光電水泵具備壽命長、安全可靠、使用以便、維護(hù)簡樸、無噪聲、不污染環(huán)境等長處，從七十年代后期，國外許多生產(chǎn)廠家紛紛研制光電水泵。當(dāng)前世界上約有四十多家廠商提供該類產(chǎn)品，其系統(tǒng)效率、可靠性能也在不斷提高；功率范疇從幾十瓦到15千瓦，品種也在不斷增長，西方某些發(fā)達(dá)國家光電水泵已經(jīng)系列化；并大量銷往到非洲、南美、中東和東南亞等地。迄今已有數(shù)十萬臺(tái)光電水泵在世界各地可靠地運(yùn)營。隨著太陽電池技術(shù)迅速發(fā)展，光電水泵系統(tǒng)也將得到更廣泛應(yīng)用。３．２光電水泵系統(tǒng)簡介從光伏水泵構(gòu)造形式分，可大體提成三類：直耦式：圖直耦式水泵系統(tǒng)特點(diǎn)是：①排除了電壓調(diào)節(jié)器和蓄電