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太阳能发电原理

当光照射到半导体上时,光子将能量提供给电子,电子将跃迁到更高的能态,
在这些电子中,作为实际使用的光电器件里可利用的电子有:

(1)价带电子;
(2)自由电子或空穴(Free Carrier);
(3)存在于杂质能级上的电子。

太阳电池可利用的电子主要是价带电子。由价带电子得到光的能量跃迁到导带的过程决定的光的吸收称为本征或固有吸收。

太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。当光照射到pn结上时,产生电子一空穴对,在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区,受内建电场的吸引,电子流入n区,空穴流入p区,结果使n区储存了过剩的电子,p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,还使p区带正电,N区带负电,在N区和P区之间的薄层就产生电动势,这就是光生伏特效应。此时,如果将外电路短路,则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过,这个电流称作短路电流,另一方面,若将PN结两端开路,则由于电子和空穴分别流入N区和P区,使N区的费米能级比P区的费米能级高,在这两个费米能级之间就产生了电位差VOC。可以测得这个值,并称为开路电压。由于此时结处于正向偏置,因此,上述短路光电流和二极管的正向电流相等,并由此可以决定VOC的值。
太阳电池是将太阳能直接转换成电能的器件。它的基本构造是由半导体的PN结组成。此外,异质结、肖特基势垒等也可以得到较好的光电转换效率。



太阳能电池板和蓄电池配置计算公式
  一:首先计算出电流:
   如:12V蓄电池系统; 30W的灯2只,共60瓦。  电流 = 60W÷12V= 5 A 二:计算出蓄电池容量需求:  如:路灯每夜照明时间9.5小时,实际满负载照明为 7小时(h);  例一:1 路 LED 灯 (如晚上7:30开启100%功率,夜11:00降至50%功率,凌晨4:00后再100%功率,凌晨5:00关闭)例二:2 路非LED灯 (低压钠灯、无极灯、节能灯、等) (如晚上7:30两路开启,夜11:00关闭1路,凌晨4:00开启2路,凌晨5:00关闭)需要满足连续阴雨天5天的照明需求。(5天另加阴雨天前一夜的照明,计6天)蓄电池 = 5A × 7h ×( 5+1)天= 5A × 42h =210 AH另外为了防止蓄电池过充和过放,蓄电池一般充电到90%左右;放电余留5%-20%左右。所以210AH也只是应用中真正标准的70%-85%左右。另外还要根据负载的不同,测出实 际的损耗,实际的工作电流受恒流源、镇流器、线损等影响,可能会在5A的基础上增加 15%-25%左右。 三:计算出电池板的需求峰值(WP): 路灯每夜累计照明时间需要为 7小时(h); 电池板平均每天接受有效光照时间为4.5小时(h); 最少放宽对电池板需求20%的预留额。 WP÷17.4V = (5A × 7h × 120%)÷ 4.5h WP÷17.4V =   9.33 WP      =   162(W)4.5h每天光照时间为长江中下游附近地区日照系数。  另外在太阳能路灯组件中,线损、控制器的损耗、及镇流器或恒流源的功耗各有不同,实际应用中可能在15%-25%左右。所以162W也只是理论值,根据实际情况需要有所增加。

太阳能路灯

太阳能发电系统配置方法(独家)
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1:控制器的配置算法控制器的电压跟逆变器电压要相同,跟太阳能板连接后的输出电压等级相同,然后就算电流;
电流的大小根据太阳能发电板的功率决定的,比如四个200W的太阳能板,不管怎么样接法,总功率是800W,假设连接后输出电压等级为24V,那电流就是800/24=33A,也就是要大于33A的充放电控制器,我们就可以选择24V/40A的充放电控制器;
强调:控制器的大小是由太阳能发电板决定的;也就是充放电控制器的功率(电压*电流)要大于或等于所有发电板的总功率;
2:逆变器的算法逆变器的大小是由负载决定的,也就是由后面所带的设备来决定的,但设备分为感性负载和阻性负载,感性负载是指电机,风机,水泵,空调等开机会动的设备,这些设备开机时会有4到7倍的冲击电流(变频启动的除外,变频启动的无影响),算这些设备时,至少要按4倍的功率来计算;阻性负载是指那些开启时没有或很小的冲击电流的,如电灯,电脑,显示器等;这些设备就按原功率计算就可以了;
逆变器的选择要至少比后端所带的设备放大后的最大功率还要大;比如带一个1KW的水泵和一台1KW的电脑,那水泵会有4倍以上的冲击,电脑不会,那就要最大功率有4+1=5KW,所以逆变器至少要6KW以上的;
3:电池的算法
电池的选择也是取决于后面带的设备功率大小和需要电池供电时间的长短;
功率是后面带的所有设备的功率总和,但不要计冲击,因为开机冲击只是很短的时间,对电池影响不大;
公式为:(总功率/直流电压)*时间=单节电池的容量;电池节数=直流电压/单节电池电压;
举例子:负载有一台1KW电机,一台1KW电脑,要应急供电2小时,那总功率就是2000W,如果直流电压是24V,单节电池电压是12V;
电池容量=(2000/24)*2=166,也就是要用180AH/12V的电池了;电池节数=24V/12V=2节;所以这个案子就要用180AH/12V的电池2节;
4:太阳能电池板的配置:
方案一:太阳能电池板只是给电池充电,这个就决定于电池的容量和电压了;
(举例子一:用的是100AH/12V的电池一节;按一天5个小时的足太阳计算,就必须要20A的充电电流,20A*12V=240W;也就是太阳能板必须要大于或等于12V/240W的太阳能电池板;)
方案二:用户希望在太阳能足够时,能直接太阳能电池板直接经过逆变器输出,那就必须太阳能电池板的功率大于等于负载功率;直流电压等级范围跟逆变器输入的直流电压等级相各个地方 ;




最简易计算电池容量方法
1:确定负载总功率,注意了是负载功率,而不是电源额定功率; 2:确定应急时间; 3:确定电源的直流电压等级;

算电池方法: 1:确定负载总功率,注意了是负载功率,而不是电源额定功率;2:确定应急时间;3:确定电源的直流电压等级; 公式为:(负载功率/直流电压)*时间*电池系数=单节电池电压电池节数=直流电压/单节电池电压电池系数:半小时内为1.6;半小时到1小时为1.4;1小时以上为1; 举例:客户要一台5KVA的UPS,负载是1个3KW的灯泡,要应急2小时的,要你配电池;负载功率为3000W;应急时间为2小时;UPS的直流电压等级为192V;(3000/192)*2*1=31.5,找周边容量电池,可用30AH/12V的电池或用33AH/12V的电池;电池节数=192/12V=16节;所以此方案可以用30AH/12V的电池16节或33AH/12V的电池16节;  直流屏和通信电源,客户一般会直接说多少A的系统,或多少AH的系统;100AH指的是1小时内可以放电100A,但要考虑电池放电系数;时间太短实际还放不出100A;但10小时放电率电池,每小时放电10A,可以放电10小时;

太阳能逆变器


 

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