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小型太阳能发电系统的制作

作者:admin发布时间:2020-05-27 22:24

  仅供个人参考 小型太阳能发电系统的制作 - 1)设计目的 - 无论是现在还是将来,太阳能都拥有广阔的市场前景。潜力无限的 太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源。与高成本的化 石燃料污染和全球温室效应相比,太阳能不仅使用范围广,而且更 经济。太阳能光伏系统在提供电力的同时,不会排放二氧化碳 (CO2),绿色环保。 - 本设计只是一个简单的模型,采用太阳能电池发电,作为家庭的用 电设备的能源供给,实现照明,通风等电气设备的供电能源,当然 还可以用太阳能真空管来加热水,达到使用热水的目的等。本设计 模型只是说明太阳能发电的实用性, 希望推动太阳能以及新能源 (例 如风能)在各个领域的应用。 2)国内外研究概况 - 在全世界范围内, 目前大约 60%%的太阳能电池用于并网发电系统, 且主要用于城市的建筑与光伏系统的结合。我国迅猛发展的光伏产 业将加快光伏建筑一体化成为建筑节能热点的步伐:作为太阳能建 筑一体化系统中的主要部件——光伏方阵中的太阳能电池组件,我 国的年产量己由世界份额的 1%%发展到 2005 年的 8%%,仅次于 不得用于商业用途 仅供个人参考 日本、欧洲,已成为世界光伏产业发展最快的国家之一。在家庭应 用方面欧洲、日本,特别是西班牙是目前发展得较快的地区,这与 他们的国家大力支持有关,在过去的 09 年,我国 颁发了《可再生 能源法》,为落实国务院节能减排与发展新能源的战略部署,加快 推进太阳能光电在城乡建筑领域的应用,近日,财政部会同住房和 城乡建设部印发《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》 及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》,将大力推 进太阳能在我国的应用。 3)工作原理 - 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应。能产生光电效应 的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜 等。它们的发电原理基本相同。现以硅为例说明。 带正电荷硅原子旁边围绕着四个带负电荷的电子。可以通过向硅晶 体中掺入其他的杂质,如硼、磷等来改变其特性。当掺入硼时,因 为硼原子周围只有 3 个电子,所以硅晶体中就会存在着一个空穴, 这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形 成 P 型半导体。当掺入磷原子时,因为磷原子有五个电子,所以就 会有一个电子变得非常活跃,形成 N 型半导体。P 型半导体中含有 较多的空穴,而 N 型半导体中含有较多的电子,这样,当 P 型和 N 不得用于商业用途 仅供个人参考 型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是 PN 结。 当光线照射太阳能电池表面时,PN 结中的 P 型半导体的空穴往 N 型区移动,而 N 型区中的电子往 P 型区移动,从而在 PN 结两侧集 聚形成电位差。当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电 流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程就是光子能量转换 成电能的过程。 不得用于商业用途 仅供个人参考 4)原理方案设计 - 任何一个光伏系统设计者的第一项工作是确定系统的负载。这些负 载估算是设计及独立光伏 (系统成本的重要因素之一。一个电器 所需的功率可以测量出来或由制造商提供。 然后把电器每日, 每周, 每月所用的时间估算出来。对户用系统(和其它许多系统)负载所 用的时间是可以控制的。实际上,每个电器所估算使用时间须再加 裕量(如 10%等),不过这将增加光伏系统的规格和成本。 如果 使用直流负载如直流节能灯等,就可以避免直流变交流的这部分损 失效率高,使用寿命长,而交流电器种类繁多,但效率通常较低。 - 对独立光做系统的工作电压的选择决定于负载所需的电压和总的电 流。 不得用于商业用途 仅供个人参考 - 一些基本的规则有: - (1)直流负载电压通常是 12V 或 12V 的倍数,如 24V、36V,48V 等,对直流系统,系统电压应为最大负载所需的电压。大多数直流 光 伏 系 统 在 12V 下 小 于 1 千 瓦 。 此 时 最 大 电 流 应 为 1000/12=83.3A。、 - (2)如果负载需不同的直流电压,选择具有最大电流的电压作为 系统电压,对于负载所需电压与系统电压不一致时可用直流—直流 转换器来提供所需的电压。 例如:如果交流负载是 2400 瓦,交流电压是 120V,则交流电 流需 20A。 (不包括逆变器损耗) 直流功率也为 2400 瓦, 如果是 12V 逆变器则应为 200A, 这是不可行的。 用 24V 或 48V 逆变器使电流输 入为 100A 或 50A。当电流值升高时,导线和开关的成本亦会升高。 选择逆变器是相当重要的,它影响系统的特性和成本。通常,效率 和功率调整能力在较高直流电压下更好, 如一个 48V 的系统通常比 一个 12V 的系统更有效。在确定系统电压时,应从各方面收集关于 逆变器,可用性,成本和容量信息等。 - 另一个需要考虑的因素是当电压增加时,在阵列和存储子系统中基 本结构单元也变大了。例如,一个 48V 系统有 4 块光伏组件串联而 形成了基本的结构单元。给系统增加一点电流意味着要买 4 块附加 的光伏组件。然而高的电压具有只需小的电流就可以达到同样功率 不得用于商业用途 仅供个人参考 的优点。 因为大的电流意味着大的导线尺寸, 昂贵和较难找到保险、 开关和接触器等。 - 本设计只是将太阳能光伏发电应用在家居建筑的一个示范,房子的 太阳能发电供电能源系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池 (组) 组成。 如输出电源为交流 220V 或 110V, 还需要配置逆变器。 各部分的作用为: - (一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部 分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐 射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。 太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本; (二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的 工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温 不得用于商业用途 仅供个人参考 差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加 功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项; (三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢 电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所 发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。 (四)逆变器:在很多场合,都需要提供 220VAC、110VAC 的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是 12VDC、24VDC、 48VDC。 为能向 220VAC 的电器提供电能, 需要将太阳能发电系统 所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用 DC-AC 逆变器。 - 5)功能及特点 本设计只是一个模型,所以只采用了太阳能电池板,蓄电池,一 些常规的开关,发光二极管灯具,模拟家庭里的日常的照明用电,来 说明太阳能在家居的应用,当然,在实际房子应用的时候会用到以上 所述的控制器、逆变器等等的器具。 6)主要创新点 目前, 我国用太阳能供电的家居少之又少, 综合应用更加没有; 但是太阳能光伏发电系统具有没有转动部件,不产生噪音;没有燃 烧过程,不需要燃料,作为关键部件的太阳电池使用寿命长,可根 据需要很容易扩大发电规模,这里用这个模型展示了太阳能光伏发 不得用于商业用途 仅供个人参考 电系统的应用,相信大量应用在家居上时间不会太久。 - 7)作品外形照片 不得用于商业用途 仅供个人参考 8)推广应用价值 其实,按照目前太阳能板的性能价格,组装一套太阳能发电供电能源 系统也不是过去的天文数字。据资料显示:2004 年深圳建成目前亚 洲最大的并网太阳能光伏电站,该光伏电站总容量 1 兆瓦,年发电能 力约为 100 万度。电站设计及安装与深圳综合展馆、花卉展馆等建 筑融为一体,堪称国内绿色建筑的典范。在不久前投入使用的北京南 站中,主站房屋面中央采光带也采用了太阳能光伏发电系统,该系统 总发电量约 320 千瓦,可辅助解决车站的用电问题。北京的鸟巢体 育馆,上海的世博会也大量采用太阳能光伏放电系统来供电。 而且,国家 政策的支持加快推进太阳能光电在城乡建筑领域的 应用,还有,结合风力发电机更可以满足绿色环保的要求,对有风没 太阳光的白天、晚上也能够发电使用。节能减排、绿色环保、未来发 展的重要方向。 不得用于商业用途 仅供个人参考 以替代家居 250W 传统照明灯为例,在 10 年内,可以 : ? 节约用电:10768 度; 按现行电价 0.6 元 / 度,节约电 费:6461 元 ? 节约标准煤:4308 千克; ? 减少排放碳粉尘:2929 千克; ? 减少排放 CO2:10736 千克; ? 减少排放 SO2:323 千克; 所以,这次的设计只是说明太阳能光伏发电的应用,相信在不久 的将来安装太阳能发电的房子像家用电器一样普及到千家万户, 太阳 能发电作为一种取之不尽, 用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有 的发展, 也相信使用太阳能将为我们的后代留下一个更环保的美好世 界 。 附:工艺流程图 1、 在屋顶安装太阳能电池板 2、 连接线路安装用电器 不得用于商业用途 仅供个人参考 3、 调试用电器具 4、 本设计模型的外形尺寸: 1000mmX800mmX1500mm 不得用于商业用途 仅供个人参考 仅供个人用于学习、研究;不得用于商业用途。 For personal use only in study and research; not for commercial use. Nur für den pers?nlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden. Pour l étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales. только для людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях. 以下无正文 不得用于商业用途

  

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