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既然光電是這么好的一種免費(fèi)能源,那么為何全世界沒有都靠太陽能來發(fā)電呢?有些人對太陽能抱有一種錯(cuò)誤的觀念。盡管太陽光確實(shí)是免費(fèi)的,但光伏系統(tǒng)發(fā)的電并不是免費(fèi)的。從我們對家用光伏系統(tǒng)的討論中您可以看到,這個(gè)系統(tǒng)需要很多硬件。目前,一個(gè)安裝好的光伏系統(tǒng)的成本約為每峰瓦 9 美元。據(jù)其稱,超日太陽能債高達(dá)十億,多家企業(yè)因與其借貸關(guān)系受到牽連。為了讓您對家用發(fā)電系統(tǒng)的成本有一個(gè)概念,讓我們來看一看 太陽房 —— 一幢位于北卡羅萊納州羅利市的模型住宅,北卡羅萊納州太陽能中心在其中安裝了光伏系統(tǒng),以展示這項(xiàng)發(fā)電技術(shù)。這是一幢相當(dāng)小的住宅,據(jù)估計(jì),它的 3.6 千瓦光伏系統(tǒng)將滿足總電力需求的一半(該系統(tǒng)沒有使用電池,而是與電網(wǎng)相連)。盡管如此,以每瓦特 9 美元的價(jià)格來計(jì)算,安裝這個(gè)系統(tǒng)將花費(fèi)您大約 32,000 美元。
光伏系統(tǒng)之所以通常用于遠(yuǎn)離傳統(tǒng)電源的偏遠(yuǎn)地區(qū),原因就在于此?,F(xiàn)在,它確實(shí)無法與電網(wǎng)競爭。不過,隨著研究工作的深入,太陽能發(fā)電的成本將會(huì)下降。研究人員相信,總有一天,市區(qū)的光伏系統(tǒng)的成本效益會(huì)同偏遠(yuǎn)地區(qū)一樣。其運(yùn)行模式是在有太陽輻射的條件下,光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件陣列將太陽能轉(zhuǎn)換輸出的電能,經(jīng)過直流匯流箱集中送入直流配電柜,由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載,多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。部分問題在于,必須大規(guī)模生產(chǎn)才能盡可能地降低產(chǎn)品成本。而只有產(chǎn)品價(jià)格降到有競爭力的水平,才會(huì)產(chǎn)生對光伏系統(tǒng)的需求。這就陷入了進(jìn)退兩難的境地。即便如此,需求量和模塊效率還是在不斷地提高,產(chǎn)品價(jià)格也在不斷地下降,全世界也越來越關(guān)注傳統(tǒng)電源所帶來的環(huán)境問題,所有這些都為光電技術(shù)帶來了光明的前景。
基于太陽能電池板的直流不間斷電源設(shè)計(jì)
(一)直流不間斷電源的控制芯片選擇
為了提高直流不間斷電源的適用范圍,我們基于太陽能電池板設(shè)計(jì)的直流不間斷電源要具有通用性強(qiáng)、性能可靠以及體積適中的特點(diǎn),其中的控制芯片選擇起到十分重要的作用。另一需要解決的是怎樣更有效的與電網(wǎng)并網(wǎng),簡單的辦法是直接通過普通的交流電插座進(jìn)行并網(wǎng),這樣就可以減少成本和設(shè)備的安裝,但往往各地的電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)也許不允許這樣做,電力公司有可能反對發(fā)電裝置直接和普通家庭用戶的普通插座相連。在控制芯片選擇方面,鉛酸蓄電池具有密封度高、免維護(hù)以及安全無污染的特點(diǎn)成為直流不間斷電源蓄電池和后備電源的,而在鉛酸蓄電池的專用控制芯片選擇方面,我們選擇 UC3906 ,該芯片能夠具有鉛酸蓄電池充電所 需的全部控制功能和檢測功能,另外,該控制芯片還能夠?qū)⒊潆娖鲀?nèi)將各種電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化,并且控制電池電壓隨著溫度系數(shù)的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化,提高了直流不間斷電源的溫度適應(yīng)性,能夠在較大的溫度范圍內(nèi)得到的充電、使用狀態(tài)。
UC3906 控制芯片內(nèi)部含有獨(dú)立的電壓控制回路和限流放大器,能夠?qū)χ绷鞑婚g斷電源的充電狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整,能夠有效避免因電流過大損害電池的問題。
基于太陽能電池板的直流不間斷電源電路單元設(shè)計(jì)圖
另外,根據(jù)這個(gè)電路設(shè)計(jì), P1 計(jì)入的是太陽能電池板的電壓輸入,此供電電路單元是由蓄電池進(jìn)行供電還是由備用蓄電池進(jìn)行供電都是由太陽光的強(qiáng)度,也就是太陽能電池板吸收的太陽能來決定的。同時(shí),在 VD 5 、 VD 7 、 R 7 、 R 8 將該電路設(shè)計(jì)中的主電壓分壓用控制三極管的導(dǎo)通或者是截止,通過這種方式對繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行控制和選擇,通過對觸電的控制和選擇就能夠?qū)^電器是使用太陽能電池板和備用蓄電池之間進(jìn)行切換選擇,也就是說,在白天太陽光充足的時(shí)候,太陽能電 池板進(jìn)行供電,這個(gè)時(shí)候繼電器的常開觸電處在吸合狀態(tài),并且對鉛酸蓄電池進(jìn)行充電,并且向外提供 8A 的直流電,當(dāng)傍晚、夜間以及其他天氣狀態(tài)引起的太陽光不足的情況下,繼電器會(huì)切換到常閉觸電,這個(gè)時(shí)候蓄電池開始進(jìn)行供電,以此來實(shí)現(xiàn)直流不間斷供電的目的。需要特別注意的是,在這個(gè)電路設(shè)計(jì)當(dāng)中,繼電器是以動(dòng)態(tài)的方式投入到供電使用當(dāng)中的,因此在實(shí)際應(yīng)用過程中要對繼電器的觸電電氣參數(shù)進(jìn)行特別的關(guān)注,在實(shí)際應(yīng)用過程中,經(jīng)常會(huì)選用具有滯回特性的繼電器,也就是當(dāng)太陽能電池板的電壓達(dá)到 15V 以及 15V 以上的時(shí)候,電路中的繼電器常開觸點(diǎn) 吸合,并且對鉛酸蓄電池進(jìn)行充電、供電;但是當(dāng)太陽光不足的時(shí)候,太陽能電池板的輸出電壓低于 15V ,但是由于繼電器的滯回特性,繼電器并不會(huì)立刻就切換到常閉觸點(diǎn),而是當(dāng)電壓降到 10V 左右的時(shí)候才會(huì)進(jìn)行切換,由蓄電池進(jìn)行供電。美國強(qiáng)制 自愿市場在美國,與綠證交易相配套的可再生能源配額制不可忽視(RPS)。由于外界太陽光的強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)變化,這種具有滯回特性的繼電器能夠保證觸點(diǎn)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性,從而保證電源供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性。