2014太阳能光伏发电技术试卷4
一、名词解释（本大题共2小题，每小题6分，共12分）
1. 蓄电池的循环寿命、 深度放电
2. 日照时间、日照时数、平均日照时数、峰值日照时数
二、填空题（本大题共4小题，共24空，每空1分，共24分）
1. 光伏系统测量主要的参数有 辐射， ， 。有时需要具有远程数据传输，数据打印，远程控制等功能，这就要求为太阳能电池发电系统配备 和 。
2. 硅太阳能电池的制作过程：加工太阳能电池片，首先要在硅片上一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成 。然后采用 ，将配好的银浆印在硅片上做成 ，经过 ，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆 ，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。将制成的太阳能电池单体片按所需要的规格采用串联和并联的方法构成太阳能电池组件，最后 。用户根据系统设计，将组件组成大小不同的太阳能电池方阵。
3. 普通蓄电池充电的两个任务：1）
2），以维持蓄电池的额定容量。 在VRLA蓄电池中，除了上述两项任务外，还有一个任务是维持气体复合，以使 。
4. 免维护铅酸蓄电池的分类：分与两类；AGM采用做隔膜，电解液吸附在极板与隔膜中，贫液式设计，电池内无流动电解液。GEL（胶体）采用 做凝固剂，电解液吸附在极板和胶体内，使用环境适应性更强。
5. 蓄电池检测的基本方法：
1）蓄电池 下降最快的蓄电池。
2）蓄电池电池。
3）用化的曲线，根据蓄电池厂家提供的数据，查找出蓄电池的实际熔量。
三、简述题（本大题共3小题，每小题10分，30分）
1． 光伏系统的数据采集及处理技术主要指什么？
2. . 简述VRLA蓄电池的热失控现象。
3. 在对蓄电池进行充放电时，需要遵从哪些原则？
四、 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。
2. （本题18分）太阳能路灯系统设计。路灯光源功率为30W,工作电压为直流12V，要求路灯每天工作8h,保证连续7个阴雨天能正常工作。平均实际日照时数10小时，平均峰值日照时数（组件表面上）为4.56小时；最小的日峰值日照时数为3.68小时. 东西主干道长4公里，车道宽16m。当地的太阳能电池组件最佳倾角为51°，标准峰值时数约3.9h。
2014太阳能光伏发电技术4答案
参考答案
一、名词解释（本大题共2小题，共12分）
1.循环寿命：蓄电池的容量减少到规定值以前，蓄电池的充放电循环次数。
深度放电：电池在使用时，放出容量一般要求不得超过其额定容量的80%，当电池放出容量超过80%时，我们说电池发生了深度放电。
2.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。
二．填空题（本大题共4小题，共24空，每空1分，共24分）
1. 蓄电池电压 充放电电流 环境气温 充电电量 数据采集系统 计算机监控
2. 材料进行封装
3. 用浮充电补充蓄电池因自放电而损失的电量 氢气和氧气能够重新化合为水
4.
5.
三．简答题（本大题共3小题，每小题10分，30分）
1. 光伏系统的数据采集及处理技术主要指什么？
答：采用光伏应用系统数据采集器可以快速采集太阳能电池，蓄电池等器件的关键工作参数和太阳能辐射量，环境温度等气象参数，并且随时将采集的数据存入装置内的大容量非易失性数据存储器。根据需要，还可以将随机记录的数据打印出来，供设计或使用部门进行系统定量分析及资料存档，为今后光伏发电系统更合理的设计提供宝贵的科学依据。同时，经常定期分析检查采集的工作数据，还可以及时发现系统各部件的故障或隐患，随时排除故障或调整设计参数。以保证太阳能光伏发电系统稳定可靠工作，并可以有效地延长太阳能光伏发电系统的工作寿命。
数据采集技术主要有：1）数据采集，每个一分钟将蓄电池电压，太阳能辐射量，蓄电池充电电流，蓄电池放电电流，环境温度等工作参数循环采集一次，并暂存于数据缓冲区中。2）数据处理和记录。每个1小时，采集前60次采集的参数分别求平均值作为当前值存入掉电不丢失的EEPROM中与以前存入的参数进行比较。3）显示，采用中文点阵液晶显示器，可分屏显示被采集的5个参数的当前值，今日的最大值和最小值。4）历史数据打印，用中文点阵打印机可打印任意选择开始日期之间5个工作参数的历史数据。5）硬时钟校准设置。可调整当前日期和当前时间。
2. 简述VRLA蓄电池的热失控现象。
回答：VRLA蓄电池充电时其内部气体复合本身就是放热反应，使VRLA蓄电池温度升高，浮充电流增大，析气量增大，促使VRLA蓄电池温度升得更高，VRLA蓄电池本身是贫液，装配紧密，内部散热困难，如不及时将热量排除，将造成热失控。在浮充末期电压过高，VRLA蓄电池周围环境温度升高，都会使VRLA蓄电池热失控加剧。
3. 在对蓄电池进行充放电时，需要遵从哪些原则？
在对蓄电池进行充放电时，必须把握以下原则：
1）避免蓄电池充电过量或充电不足，过充会使蓄电池内部温升过大、出气率上升，导致正极板损坏，从而影响电池的稳定性乃至寿命；欠充电会使负极板硫酸盐化，蓄电池内阻增大，容量降低。因此一定要掌握好蓄电池的充电程度；
2）控制放电电流值即放电速度，蓄电池放电电流越大，再充电时可接受的初始充电电流值也越大，有助于提高再充电的速度。但是，蓄电池放电电流流经内阻时产生的热量会引起温度上升，因而放电电流不宜过大；
3）避免深度放电，根据蓄电池充电电流接受比第一定律，对于任意给定的放电电流来说，蓄电池充电电流接受比与它已放出的电荷量的平方根成反比，因此放电深度越大，蓄电池放出的电量越多，蓄电池可接受的充电电流就越小，这将减慢蓄电池的充电速度；
4）注意环境温度的影响，蓄电池的放电电量随环境温度的降低而减小，因此在不同的环境温度下，应该掌握不同的放电速度和放电程度。
四．综合题
1. 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”。
太阳能路灯光源功率为30W,工作电压为直流12V，要求路灯每天工作8h,保证连续7个阴雨天能正常工作。平均实际日照时数10小时，平均峰值日照时数（组件表面上）为4.56小时；最小的日峰值日照时数为3.68小时. 东西主干道长4公里，车道宽16m。当地的太阳能电池组件最佳倾角为51°，标准峰值时数约3.9h。
(1)负载日耗电量QF = P×h/V = 30×8/12 = 20(Ah)
式中， V为系统蓄电池标称电压。
(2)满足负载日用电的太阳能电池组件的充电电流
I1=Q×1.05/h/0.85/0.9 = 7.04(A)
式中， 1.05为太阳能充电综合损失系数； 0.85为蓄电池充电效率； 0.9为控制器效率。
(3)蓄电池容量的确定。满足7个阴雨天能正常工作的电池容量
C = Q× (d+1)/0.75×1.1=20×8/0 .75×1.1 = 235(Ah)
式中， 0.75为蓄电池放电深度； 1.1为蓄电池安全系数。
取蓄电池容量为240Ah，则选用2节12V、120Ah的电池组成电池组。
(4)连续阴雨天过后需要恢复蓄电池容量的太阳能电池组件充电电流
I2 = C×0.75/h/D = 240×0.75/3.5/25 = 1.85
式中， 0.75为蓄电池放电深度。
(5)太阳能电池组件的功率为
（I1+I2）×18 = (7.04+1.85) ×18 = 160(W)
式中， 18为太阳能电池组件工作电压。在太阳能LED路灯系统中，线损，控制器的损耗及恒流源的功耗各不相同，实际应用中可能为5％～10％。所以160W只是理论值，现实应用中可根据实际情况有所增加。