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1•大阳能电池方阵也称光伏阵列（SolarArray或PVArray）。•太阳能电池方阵是为满足高电压、大功率的发电要求，由若干个太阳能电池组件通过串并联连接，并通过一定的机械方式固定组合在一起的。§7.1太阳电池方阵•此外，光伏阵列还需要防反充（防逆流）二极管、旁路二极管、电缆等对电池组件进行电气连接，还需要配备专用的、带避雷器的直流接线箱。•另外光伏阵列要固定在支架上，整个支架要牢固的安装在支架基础上。§7.1太阳电池方阵1热斑效应•当太阳能电池组件或某一部分表面不清洁、有划伤或者被鸟粪、云层阴影覆盖或遮挡时，被覆盖或遮挡部分所获得的太阳能辐射会减小，其电池片输出功率自然减小，相应组件的输出功率也随之降低。由于被遮挡的面积与输出功率不是线性关系，所以即使一个组件中只有一个电池片被覆盖，整个组件的功率也会大幅度降低。1热斑效应•被遮挡部分：串的并联部分。只有该部分输出的发电电流会减小，•被遮挡部分：串的串联部分。一方面会使整个组件的输出电流减小为该被遮挡部分的电流，另一方面被遮挡部分不能发电，还会被当作负载消耗能量，长期遮挡会引起局部反复过热，产生热斑，这就是热斑效应。1热斑效应•热斑效应能严重地破坏太阳能电池，严重的可能会使焊点熔化、封装材料破坏，甚至会使整个组件失效。•产生热斑效应的原因除了以上情况外，还有个别质量不好的电池片混入电池组件，电极焊片虚焊、电池片隐裂或破损、电池片性能变坏等因素，需要引起注意。2太阳能电池组件的串、并联组合•太阳能电池方阵的连接有串联、并联和串、并联混合几种方式。•当每个单体的电池组件性能一致时，多个电池组件的串联连接，可在不改变输出电流的情况下，使方阵输出电压成比例的增加；•组件并联连接时，则可在不改变输出电压的情况下，使方阵的输出电流成比例的增加；•串、并联混合连接时，即可增加方阵的输出电压，又可增加方阵的输出电流。•但是，组成方阵的所有电池组件性能参数不可能完全一致，所有的连接电缆、插头插座接触电阻也不相同，于是会造成各串联电池组件的工作电流受限于其中电流最小的组件；而各并联电池组件的输出电压又会被其中电压最低的电池组件钳制。因此方阵组合会产生组合连接损失，使方阵的总效率总是低于所有单个组件的效率之和。•组合连接损失的大小取决于电池组件性能参数的离散性，因此除了在电池组件的生产工艺过程中，尽量提高电池组件性能参数的一致性外，还可以对电池组件进行测试、筛选、组合，即把特性相近的电池组件组合在一起。•例如，串联组合的各组件工作电流要尽量相近，每串与每串的总工作电压也要考虑搭配得尽量相近，最大幅度地减少组合连接损失。•方阵组合连接要遵循下列几条原则：①串联时需要工作电流相同的组件，并为每个组件并接旁路二极管；②并联时需要工作电压相同的组件，并在每一条并联线路中串联防反充二极管；•方阵组合连接要遵循下列几条原则：③尽量考虑组件连接线路最短，并用较粗的导线；④严格防止个别性能变坏的电池组件混入电池方阵。§7.2二极管在太阳能电池方阵中，常用的二极管基本都是硅整流二极管，在选用时要注意规格参数，防止击穿损坏。一般反向峰值击穿电压和最大工作电流都要取最大运行工作电压和工作电流的2倍以上。二极管在太阳能光伏发电系统中主要分为两类，防反冲二极管和旁路二极管。(1)防反充（防逆流）二极管防反充二极管的作用之一是防止太阳能电池组件或方阵在不发电时，蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒送，不仅消耗能量，而且会使组件或方阵发热甚至损坏；(1)防反充（防逆流）二极管作用之二是在电池方阵中，防止方阵各支路之间的电流倒送。这是因为串联各支路的输出电压不可能绝对相等，各支路电压总有高低之差，或者某一支路因为故障、阴影遮蔽等使该支路的输出电压降低，高电压支路的电流就会流向低电压支路，甚至会使方阵总体输出电压的降低。在各支路中串联接入防反充二极管就避免了这一现象的发生。(2)旁路二极管当有较多的太阳能电池组件串联组成电池方阵或电池方阵的一个支路时，需要在每块电池板的正负极输出端反向并联1个（或2～3个）二极管，这个并联在组件两端的二极管就叫旁路二极管。(2)旁路二极管旁路二极管的作用是防止方阵串中的某个组件或组件中的某一部分被阴影遮挡或出现故障停止发电时，在该组件旁路二极管两端会形成正向偏压使二极管导通，组件串工作电流绕过故障组件，经二极管旁路流过，不影响其他正常组件的发电，同时也保护被旁路组件避免受到较高的正向偏压或由于“热斑效应”发热而损坏。•将每个电池配备一个旁路二极管会过于昂贵，所以二极管通常会连接于一组电池的两端，被遮挡的电池最大功率消耗大约等于该电池所在电池组的总发电能力。•对于硅光伏电池，在不损坏的情形下，一个旁路二极管最多接15个电池块，所以对于36块电池的组件，至少需要3个旁路二极管来保证组件不被热点破坏。•旁路二极管也不是任何场合都需要的，当组件单独使用或并联使用时，是不需要接二极管的。•对于组件串联数量不多且工作环境较好的场合，也可以考虑不用旁路二极管。2.放电时化学反应总方程式为：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O电解液中：H++OH-→H2OSO4→减少正、负极上的PbSO4增加（内阻增加），电解液硫酸浓度降低，电池电动势降低。3.工作原理——放电过程蓄电池放电终了特征：（1）单格电池电压降到终止电压（2）电解液密度下降到最小许可值4.工作原理——充电过程蓄电池充电终了特征：（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态（2）电解液密度和端电压上升到规定值，且2～3小时保持不变（1）锂电池锂电池结构示意图5其他新型储电装置燃料蓄电池基本结构示意图（2）燃料蓄电池超导储能系统结构示意图（3）超导储能（1）蓄电池的容量处于完全充电状态的蓄电池在一定放电条件下，放电到规定的终止电压时所能给出的电量称为电池容量，以符号C表示。常用单位为安培小时，简称安时（A.h）。蓄电池容量的表示额定容量起动容量储备容量6电池常用术语蓄电池的额定容量（国外也称标称容量）：蓄电池在一定的放电条件下（电解液温度为25℃条件下，以10小时率放电电流放电至放电终了电压）单池平均电压降到1.75V时,输出的电量称为蓄电池的额定容量。1、额定容量（2）放电率根据蓄电池放电电流的大小，分为小时率（时间率）和电流率（倍率）。时间率是指一定放电条件下，放电至放电终止电压的时间长短。电池放电倍率越高，放电电流越大，放电时间就越短，放出的相应容量越少。（3）终止电压•电池放电时电压下降到不宜再放电时（至少能再反复充电使用）的最低工作电压。（4）循环寿命•蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环（一个周期）。•在一定放电条件下，电池使用至某一容量规定值之前，电池所能承受的循环次数，称为循环寿命。（5）电池内阻•电池内阻有欧姆内阻和极化内阻两部分。•欧姆内阻主要由电极、料、隔壁、电解液、接线柱等构成，也与电池尺寸、结构及装配因素有关。•极化内阻是由电化学极化和浓差极化引起的，是电池放电或充电过程中两电极进行化学反应时极化产生的内阻。独立光伏发电系统组成独立光伏发电系统由光伏阵列、光伏控制器、蓄电池、电力电子变换器以及各种常用负载组成§7.4控制器早期光伏控制器主要用于控制蓄电池的充放电,使蓄电池在安全工作电压、电流范围内工作的装置。它的控制性能直接影响蓄电池使用寿命和系统效率。现代光伏控制器–蓄电池充放电控制–最大功率点跟踪（MPPT）控制–太阳光跟踪控制1蓄电池充放电控制•蓄电池充电控制基本原理•蓄电池过放电保护基本原理蓄电池充电控制基本原理11.0012.0013.0014.0015.00O0.00A33.16充电电量/A*h端电压CD5.9712.7719.5726.37蓄电池过放电保护基本原理891011121314O100G蓄电池剩余容量/%蓄电池端电压/V80604020E循环寿命与放电深度的关系DOD（%）2最大功率点跟踪（MPPT）控制•基本概念•MPPT基本原理•MPPT方法基本概念一：•最大功率点（MPP）:在一定的光照强度和环境温度下，光伏阵列在某一输出电压值时，输出功率达到最大值。•太阳能电池的输出特性•太阳能电池输出曲线的主要参数有：Voc开路电压，Isc短路电流和Pmax峰值功率太阳能电池阵列的特性基本概念二•负载匹配•负载是不断变化，不可能让负载来适应，因此需要调整光伏阵列的输出电压，电流，使其工作在最大功率点。基本概念三•不同光照强度对太阳能电池的输出特性•不同环境温度对太阳能电池的输出特性不同光照强度：当光照强度分别为1000w／m2、950w／m2、900w／m2、850w／m2，温度为25℃时，单个光伏电池的输出特性曲线。不同温度：光照强度为l000W／m2，温度分别为20℃，40℃，60℃，80℃，100℃时单个光伏电池的输出电压电流特性和电压功率特性。基本概念三•最大功率点跟踪技术：不断地根据外界不同光照强度、环境温度等特性调整光伏阵列的工作点，使之始终工作在最大功率点处。A,B分别为相应的最大功率点。当光照强度发生变化，即光伏阵列的输出特性由曲线1上升为曲线2。此时如果保持负载1不变，系统将运行在A’点，这样就偏离了相应光照强度下的最大功率点。为了继续追踪最大功率点，应当将系统的负载特性由负载1变化至负载2，以保证系统运行在新的最大功率点B。MPPT基本原理3太阳光跟踪控制太阳能利用率不高的原因：分散性方向性不稳定性太阳跟踪系统：使太阳光永远垂直照射在接收面上（能量积分）提高太阳能的吸收率和转化率提高太阳能的利用率一天中日照量随时间的变化及由倾角决定的辐射量的不同（6月份在英国的测定实例）目前使用的跟踪系统单轴太阳能自动跟踪器步进式太阳能自动跟踪•可自动跟踪的太阳灶•五像限法太阳自动跟踪仪•单轴液压式自动跟踪•极轴式跟踪不足：结构复杂，跟踪精度不高，不能全自动跟踪§7.5逆变器•顺变：把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。1逆变器简介•逆变：把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。（一般为220v50Hz正弦波或方波。）1逆变器简介•逆变器（Inverter，逆向变压器件）是一种直流到交流（DCtoAC）的变压器，可将可变直流输出转换成清洁220V正弦50Hz或其他类型交流电，可用于各类设备，最大限度地满足移动供电场所或无电地区用户对交流电源的需要。广泛用在通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、船舶、太阳能及风能发电领域。第一，逆变器是商业电网或地方电网的关键组件随着经济社会的发展，人类社会对能源的需求量越来越大，传统能源使用面临污染环境等诸多问题使人们转向对清洁能源的发展。逆变器是整个太阳能/风能系统的关键组件，可将由太阳能/风能获得的可变直流输出转换成清洁正弦50或60Hz电流，从而满足我们对在日常环境中不可或缺的220伏交流电，非常适用于为商业电网或地方电网提供电源。逆变器的用途：第二，满足“移动”时代的需求随着现在人们生活方式的改变，高节奏，高快捷的生活需求在日益的扩大，于是现在的3C产品，更多的数码产品都在朝着这样的方向发展着。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。逆变器的用途：2逆变器的分类逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。1、按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为50～60Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为400Ｈz到十几ｋHz；高频逆变器的频率一般为十几kHz到MHz。2、按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。2逆变器的分类3、按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。4、