光伏電站是指一種利用太陽光能、采用特殊材料諸如晶硅板、逆變器等電子元件組成的發(fā)電體系,與電網相連并向電網輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏電站是目前屬于國家鼓勵力度最大的綠色電力開發(fā)能源項目。可以分為帶蓄電池的獨立發(fā)電系統(tǒng)和不帶蓄電池的并網發(fā)電系統(tǒng)。太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。現(xiàn)時期進入商業(yè)化的太陽能電能,指的就是太陽能光伏發(fā)電。
光伏發(fā)電產品主要用于三大方面:一是為無電場合提供電源;二是太陽能日用電子產品,如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草地各種燈具等;三是并網發(fā)電,這在發(fā)達國家已經大面積推廣實施。到2009年,中國并網發(fā)電還未開始全面推廣,不過,2008年北京奧運會部分用電是由太陽能發(fā)電和風力發(fā)電提供的。
2013年12月4日,位于青海省共和縣光伏發(fā)電園區(qū)內的世界最大規(guī)模水光互補光伏電站——龍羊峽水光互補320兆瓦并網光伏電站正式啟動并網運行,利用水光互補性發(fā)電,從電源端解決了光伏發(fā)電穩(wěn)定性差的問題。
光伏發(fā)電工作原理
光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。
太陽能光伏組件將直射太陽光轉化為直流電,光伏組串通過直流匯流箱并聯(lián)接入直流配電柜,匯流后接入逆變器直流輸入端,將直流電轉變?yōu)榻涣麟?,逆變器交流輸出端接入交流配電柜,經交流配電柜直接并入用戶側?br />
國產晶體硅電池效率在10至13%左右(應該是14%至17%左右),國外同類產品效率約12至14%。由一個或多個太陽能電池 片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。光伏發(fā)電產品主要用于三大方面:一是為無電場合提供電源,主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產提供電力,還有微波中 繼電源、通訊電源等,另外,還包括一些移動電源和備用電源;二是太陽能日用電子產品,如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等;三是并網發(fā)電,這 在發(fā)達國家已經大面積推廣實施。我國并網發(fā)電還未起步,不過,2008年北京奧運會部分用電將會由太陽能發(fā)電和風力發(fā)電提供。
理論上講,光伏發(fā)電技術可以用于任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池(片),有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。其中,單晶和多晶電池用量最大,非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計算器輔助電源等。中國國產晶體硅電池效率在10至13%左右,國際上同類產品效率約12至14%。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。
光伏發(fā)電系統(tǒng)分類
光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立光伏系統(tǒng)和并網光伏系統(tǒng)。獨立光伏電站包括邊遠地區(qū)的村莊供電系統(tǒng),太陽能戶用電源系統(tǒng),通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
并網光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網相連并向電網輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網發(fā)電系統(tǒng)具有可調度性,可以根據需要并入或退出電網,還具有備用電源的功能,當電網因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑;不帶蓄電池的并網發(fā)電系統(tǒng)不具備可調度性和備用電源的功能,一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。
光伏發(fā)電系統(tǒng)設備
光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池方陣,蓄電池組,充放電控制器,逆變器,交流配電柜,太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設備組成。其部分設備的作用是:
太陽能電池
在有光照(無論是太陽光,還是其它發(fā)光體產生的光照)情況下,電池吸收光能,電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累,即產生“光生電壓”,這就是“光生伏特效應”。在光生伏特效應的作用下,太陽能電池的兩端產生電動勢,將光能轉換成電能,是能量轉換的器件。太陽能電池一般為硅電池,分為單晶硅太陽能電池,多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。
蓄電池組
其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。太陽能電池發(fā)電對所用蓄電池組的基本要求是:a.自放電率低;b.使用壽命長;c.深放電能力強;d.充電效率高;e.少維護或免維護;f.工作溫度范圍寬;g.價格低廉。
控制設備
是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設備。由于蓄電池的循環(huán)充放電次數及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素,因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器是必不可少的設備。
逆變器
是將直流電轉換成交流電的設備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,而負載是交流負載時,逆變器是必不可少的。逆變器按運行方式,可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),為獨立負載供電。并網逆變器用于并網運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單,造價低,但諧波分量大,一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器成本高,但可以適用于各種負載。
跟蹤系統(tǒng)
由于相對于某一個固定地點的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),一年春夏秋冬四季、每天日升日落,太陽的光照角度時時刻刻都在變化,如果太陽能電池板能夠時刻正對太陽,發(fā)電效率才會達到最佳狀態(tài)。世界上通用的太陽跟蹤控制系統(tǒng)都需要根據安放點的經緯度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度,將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC、單片機或電腦軟件中,也就是靠計算太陽位置以實現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數據理論,需要地球經緯度地區(qū)的的數據和設定,一旦安裝,就不便移動或裝拆,每次移動完就必須重新設定數據和調整各個參數;原理、電路、技術、設備復雜,非專業(yè)人士不能夠隨便操作。河北某太陽能光伏發(fā)電企業(yè)獨家研發(fā)出了具有世界領先水平、成本低廉、簡單易用、不用計算各地太陽位置數據、無軟件、可在移動設備上隨時隨地準確跟蹤太陽的智能太陽跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國內首家完全不用電腦軟件的太陽空間定位跟蹤儀,具有國際領先水平,能夠不受地域和外部條件的限制,可以在-50℃至70℃環(huán)境溫度范圍內正常使用;跟蹤精度可以達到±0.001°,最大限度的提高太陽跟蹤精度,完美實現(xiàn)適時跟蹤,最大限度提高太陽光能利用率??梢詮V泛的使用于各類設備的需要使用太陽跟蹤的地方,該自動太陽跟蹤儀價格實惠、性能穩(wěn)定、結構合理、跟蹤準確、方便易用。把加裝了智能太陽跟蹤儀的太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車,以及通訊應急車、特種軍用汽車、軍艦或輪船上,不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調頭、拐彎,智能太陽跟蹤儀都能保證設備的要求跟蹤部位正對太陽!
信息來源:www.jhyzan.com 信息整理:揚州拓普電氣科技有限公司生技部
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