五.太陽能光伏發電需考慮的幾個因素
太陽能光伏發電需要綜合考慮各種因素,只有掌握了準確的資料后,才能確定電池板的安裝方式、最低功率、規格(太陽能電池板每天的有效發電量必須太于負載的用電量)及蓄電池的容量、性能及控制方式。使產品達到最佳性價比。如果對相關因素的估算失誤,就會直接影響到獨立光伏發電系統性能和造價。
(1)現場的地理位置.。
包括:地點、緯度、經度、海拔等。
(2)安裝地點的氣象條件。
包括:逐月太陽能總輻射量,直接輻射量(或日照百分比),年平均氣溫,最長連續陰雨天數,最大風速及冰雹、降雪等特殊氣象情況。
(3)最大負載量。
包括:負載每天工作時間及平均耗電量,連續陰雨天需工作的時間。
(4)負載用電特性
由于太陽能電池陣列輸出的電流是直流,如果負載是交流的話,需要經過逆變器的轉換,才能正常工作,這樣太陽能最終供給負載的能量損耗就增大,從而所需太陽能電池就會增大,導致太陽能供電系統造價增大。
(5)交流負載對電源的要求
交流負載除了需要更大的太陽能電池板外,對逆變器的要求也會因負載的不同而不同。一般來講純電阻性質的負載例如電熱絲,對逆變器要求不高,可用普通的修正波逆變器。而電視、電動機對電源要求相對要高,需要的逆變器功率及輸出特性都要高,需用大功率的正弦波的逆變器,才能保證負載能正常工作,不受干擾。負載要求不同,造價也不同。
(6)使用限制
由于部分國家和地區,對蓄電池有特定的環保要求,特別是鎳鎘電池在歐美國家受到嚴格限制,還有鉛酸電池在運輸方面也會受到限制,這些因素都將導致太陽能光電產品的造價增大。
六.太陽能光電產品的一般要求
(1)防水、防雹、防風。
一般太陽能電池板采用鋼化玻璃封裝,外框用鋁合金封裝,能有效抵御冰雹襲擊,安裝用金屬支架固定,能抵御10級以上大風。
(2)防曬、防凍。
一般都有通風、散熱窗子,以利于蓄電池散熱。對于冬季特別寒冷地區,蓄電池采用防凝固的膠體電池。
(3)控制保護
為了最大限度延長電池板及蓄電池的使用壽命,一般都有防反充、過充、過放保護電路控制,避免損壞電池板及蓄電池過早的老化。
(4)零件選擇
由于太陽能光電產品使用環境不同,溫度相差較大,因此要求零件的工作溫度范圍要寬。
(5)維護
太陽電池發電系統沒有活動部件,不容易損壞,其維護也非常簡便。不過也需做定期維護,否則可能影響正常使用,甚至縮短使用壽命。
一般來說,太陽電池板方陣傾角應超過30度,所有灰塵可由雨水沖刷而自行清潔,在風沙較大地區,應當經常清除灰塵,保持方陣表面的干凈,以免影響發電量。清潔時可拭去灰塵,有條件時可用清水清洗,再用干凈抹布擦干。切勿用腐蝕性溶劑或硬物沖洗擦拭。定期檢查所有安裝部件的緊固程度。遇到冰雹、狂風、暴雨等異常天氣,應及時采用保護措施。經常檢查蓄電池的充放電情況,隨時觀察電極或接線是否有腐蝕或接觸不良之處。
在一些簡單的系統中應根據蓄能情況,控制用電量,防止蓄電池因過放電而損壞。發現有異常情況應當立即檢查、維修。
七、太陽能光電產品應用需明確的問題
1.太陽能電池峰值功率
普遍存在的一個問題就是:認為只要有陽光就可以輸出額定功率,100WP的峰值功率,如果在普通光照條件下,照射10小時,就可發電1000WH,也就是1度電,其實太陽能峰值功率WP是在標準條件下:輻射強度1000W/m2,大氣質量AM1.5,電池溫度25℃條件下,太陽能電池的輸出功率。(這個條件大約和我們平時晴天中午前后的太陽光照條件差不多)按廣東地區的光照條件,折算成標準光照時間大約為3.3~3.5小時。在陰雨天,太陽電池也可以產生一定的能量,它的功率大約在額定功率的5-15%
2.太陽能發電損耗
通常誤認為:太陽能電池組件每天輸出的電量會被負載全部利用。實際上,太陽能電池組件安裝存在相當大的損耗,大約在15~20%,充電、放電過程中,損耗在20%左右,如果有逆變器,損耗在10%以上,總的來說,太陽能發電利用率大約在50%左右。總之,所有能量轉換過程中,都必須遵循能量守恒的定律,絕對不會無中生有,也不會百分百利用。
3.如何降低太陽能發電損耗
一般來講,為了盡可能降低損耗,常采取如下措施:
⑴太陽能電池組件傾斜,與光線成垂直角度,一般廣東地區傾斜35~40度。
⑵太陽能電池所有組件開路電壓、短路電流、工作電壓、工作電流等參
數盡量一致,連接電纜盡可能粗些、短些。
⑶蓄電池如果采用串聯,所有的單元內阻盡量一致,盡可能小。
⑷為了減少線路間的損耗,條件允許的話,盡可能采用高電壓、低電流的方案,這樣使線路承受的電流盡可能小,從而降低損耗。在設計控制電路時,盡可能采用集成化高的、穩定性好的元器件。
附:
一、太陽能光電產品計算方法
下面以100W輸出功率,每天使用6個小時為例,介紹一下計算方法:
1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗):
若逆變器的轉換效率為90%,則當輸出功率為100W時,則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W; 若按每天使用5小時,則耗電量為111W*5小時=555Wh。
2.計算太陽能電池板:
按每日有效日照時間為6小時計算,再考慮到充電效率和充電過程中的損耗,太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中,太陽能電池板的實際使用功率。
3.充電控制器的選擇:
130W的太陽能電池板它的最大輸出電流是7.7A。因此應該選取充電電流至少為8A的充電控制器。
4.蓄電池的選擇:
若采用12V的蓄電池,其放電深度為50%,則應使用555Wh/12V/50%=90Ah的蓄電池;若選擇24V的蓄電池,則蓄電池的容量應為555Wh/24V/50%=45Ah。
二.太陽能電池的估算與檢測
太陽能電池的額定輸出功率與轉換效率有關,一般來講,單位面積的電池組件,轉換效率越高,其輸出功率越大。太陽能電池目前的轉換效率一般在14~17%之間,每平方厘米的電池片,其輸出功率在14~16mW,每平方米的太陽能電池組件輸出功率約120WP.
太陽能電池組件的測試,需用專門的檢測設備,在標準的條件下檢測。由于檢測設備非常昂貴,一般的檢測方法是:利用碘鎢燈或白熾燈,模擬太陽光,比較樣品作對比測試,主要檢測其開路電壓與短路電流,檢測的時候注意控制溫度,不能超過25℃。
三、基本計算公式
功率=電壓X電流 (W=UI) 用電量=功率X時間(Q=Wh)