2015年《太阳能光伏发电系统设计与施工》复习1

1 2015 年太阳能光伏发电系统设计与施工复习 1 一、单项选择题（本大题共 12 小题，每小题 1 分，共 12 分）1. 在地球大气层之外，地球与太阳平均距离处，垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射能基本上为一个常数。这个辐射强度称为 ___ _ __。A．大气质量 B. 太阳常数 C．辐射强度 D.太阳光谱2． 太阳能 光伏 发电 系统的最核心的器件是 ______。A．控制器 B. 逆变器 C．太阳电池 D.蓄电池3． 太阳能 光伏 发电 系统中， ______指在电网失电情况下， 发电设备 仍作为孤立电源对负载供电这一现象。A．孤岛效应 B. 光伏效应 C．充电效应 D.霍尔效应4． 在太阳电池外电路接上负载后， 负载中便有电流过， 该电流称为太阳电池的 ______。A．短路电流 B. 开路电流 C．工作电流 D.最大电流5． 地面用太阳电池标准测试条件为在温度为 25℃下， 大气质量为 AM1.5 的阳光光谱，辐射能量密度为 _____W/m2。A． 1000 B. 1367 C． 1353 D.1130 6．蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比称为容量 ______。A．输入效率 B. 填充因子 C．工作电压 D.输出效率7．蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为 _____。A．自放电率 B. 使用寿命 C．放电速率 D.放电深度8． 在 太阳能 光伏 发电 系统中， 太阳电池方阵所发出的电力如果要供交流负载使用的话，实现此功能的主要器件是 ______。A．稳压器 B. 逆变器 C．二极管 D.蓄电池9．当日照条件达到一定程度时，由于日照的变化而引起较明显变化的是 ______。A．开路电压 B. 工作电压 C．短路电流 D.最佳倾角10． 太阳能 光伏 发电 系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从而产生 ______。A．霍尔效应 B. 孤岛效应 C．充电效应 D.热斑效应11．当控制器对蓄电池进行充放电控制时，要求控制器具有输入充满断开和恢复接通的功能。如对 12V 密封型铅酸蓄电池控制时，其恢复连接参考电压值为 ______。2 A． 13.2V B. 14.1V C． 14.5V D.15.2V 12．太阳电池最大输出功率与太阳光入射功率的比值称为 ______。A．填充因子 B.转换效率 C．光谱响应 D.串联电阻二、填空题（本大题共 5 小题，共 10 空，每空 1 分，共 10 分）1．光伏发电是利用太阳能电池组件将 能直接转变为 的装置。太阳能电池组件 Solar Module是利用半导体材料的电子学特性实现 的一种材料，在广大的无电地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，也可以与区域电网并网实现互补。2． 转换效率 与 的百分比。3．放电深度 如 12V75AH 电池，额定容量为 ，如按照 5 小时率放电使用，容量表征为 65AH，则放电深度为 .4．调制度 M ；载波比 N 。三、名词解释（本大题共 2 小题，共 12 分）1. 双极硫酸盐化、 H抑制原理2. 日照时间、日照时数、平均日照时数、峰值日照时数名词解释日照时间、日照时数、平均日照时数、峰值日照时数日照时间是指太阳光在一天当中从日出到日落实际的照射时间。日照时数时指在某个地点， 一天当中太阳光达到一定副照度 （一般以气象台测定的120W/m2 为标准） 时一直到小于此辐照度所经过的时间， 日照时数小于日照时间。平均日照时数是指某地的一年或若干年的日照时数总和的平均值。 例如， 某地 2003年到 2013 年实际测量的年平均日照时数时 2053.6h ， 日平均日照时数就是 5.63h 。峰值日照时数是将当地的辐射量，折算成标准测试条件， （辐照度 1000W/m2 ）下的时数。例如，某地某天的日照时间是 8.5h ，但不可能在这 8.5h 中太阳的辐照度都是 1000 W/m2 。而是从弱到强再从强到弱变化的。例若测得这天累计的太阳辐射量时 3600 W/m2 ，则这天的峰值日照时数就是3.6h 。四、简述题（本大题共 4 小题，每小题 8 分， 32 分）1． 简述光生伏打效应。当太阳光（或其他光）照射到太阳电池上时，电池吸收光能，能量大于禁带宽度的光子，穿过减反射膜进入硅中，在 PN 结中，激发出光生电子 – 空穴对，并立即被内建电场分离，光生电子被送进 n 区，光3 生空穴则被推进 p 区，这样在内建电场的作用下，光生电子 -空穴对被分离，在光电池两端出现异号电荷的积累，即产生了 “ 光生电压 ” ，这就是 “ 光生伏打效应 ” （简称光伏） 。在内建电场的两侧引出电极并接上负载，在负载中就有 “ 光生电流 ” 流过，从而获得功率输出。2．为什么 VRLA 蓄电池在使用过程中不需加水维护3． 太阳能 光伏 发电 系统要求光伏控制器有哪些基本功能光伏控制器应具有以下功能①防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命；②防 止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；③防止负载、控制器、逆变器和其他设备内 部短路；④具有防雷击引起的击穿保护；⑤具有温度补偿的功能⑥显示光伏发电系统的 各种工作状态，包括蓄电池（组）电压、负载状态、电池方阵工作状态、辅助电源状态、 环境温度状态、故障报警等。4. 简述准正弦波逆变器。简述准正弦波逆变器。逆变器根据波形主要分两类一类是正弦波逆变器；另一类是方波逆变器。正弦波逆变器输出的是同日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电， 因为它不存在电网中的电磁污染。 方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电， 其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生， 这样对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。 同时其负载能力差，仅为额定负载的 40％～ 60 ％，不能带感性负载。如所带的负载过大， 方波电流中包含的三次谐波成分将使流人负载中的容性电流增大， 严重时会损坏负载的电源滤波电容。针对上述缺点，近年来出现了准正弦波 或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等 逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。总的来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载， 但技术要求和成本均高。 准正弦波逆变器可以满足大部分的用电需求，效率高，噪声小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。方波逆变器的制作采用简易的多谐振荡器，其技术属于 20 世纪 50 年代的水平，将逐渐退出市场。4 五、综合题（本大题共 34 分）1．（本题 16 分）下图是并联型控制器电路图，叙述其工作原理。并联型控制器也叫旁路型控制器，它是利用并联在太阳能电池两端的机械或电子开关器 件控制充电过程。一般用于小型、小功率系统。S1是并联在太阳电池方阵的输出端， 当蓄电池电压大于“充满切离电压”时， S1 导通，同时二极管 D1截止，则太阳电池方阵的输出电流直接通过 S1短路泄放，不5 再对蓄电池进行充电，从而保证蓄电池不会出现过充电，起到“过充电保护”作用。D1为防 “反充电二极管” ， 只有当太阳电池方阵输出电压大于蓄电池电压时， D1才能导通，反之 D1截止，从而保证夜晚或阴雨天气时不会出现蓄电池向太阳电池方阵反向充电，起到“放反向充电保护”作用。开关器件 S2为蓄电池放电开关，当负载电流大于额定电流出现过载或负载短路时， S2关断， 起到 “输出过载保护”和“输出短路保护”作用。同时，当蓄电池电压小于“过放电压”时， S2也关断，进行“过放电保护”。D2为“防反接二极管”，当蓄电池极性接反时， D2导通使蓄电池通过 D2短路放电，产生很大电流快速将保险丝 BX烧断，起到“防蓄电池反接保护”作用。检测控制电路随时对蓄电池电压进行检测， 当电压大于 “充满切离电压” 时使 S1 导通进行 “过充电保护” ；当电压小于“过放电压”时使 S2关断进行“过放电保护”。6 2. （本题 18 分） 假设该光伏系 统交流负载的耗电量为 10KWh/天， 如果在该光伏系统中， 我们选择使用的逆变器的效率为 90％， 输入电压为 24V， 若选择 5 天的自给天数，并使用深循环电池，放电深度为 80％。该系统需要使用 2V/400Ah 的蓄电池多少个假设该光伏系统交流负载的耗电量为 10KWh/ 天， 如果在该光伏系统中， 我们选择使用的逆变器的效率为 90 ％，输入电压为 24V ，那么可得所需的直流负载需求为462.96Ah/ 天。 10000 Wh 0.9 24 V 462.96 Ah 。假设这是一个负载对电源要求并不是很严格的系统， 使用者可以比较灵活的根据天气情况调整用电。我们选择 5 天的自给天数，并使用深循环电池， 放电深度为80 ％。那么蓄电池容量＝ 5 天 462.96Ah/0.8 ＝ 2893.51Ah 。如果选用 2V/400Ah 的单体蓄电池，那么需要串连的电池数串联蓄电池数＝ 24V/2V12 （个）需要并联的蓄电池数并联蓄电池数＝ 2893.51/400 ＝ 7.23 我们取整数为 8。所以该系统需要使用 2V/400Ah 的蓄电池个数为 12 串联 8 并联 96 （个）。7