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太陽能光伏發(fā)電 |
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立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光伏陣列、蓄電池組、充電控制器、電力電子變換器(逆變器)、負載等組成。其工作原理是,太陽輻射能量經過光伏陣列被轉換成電能,然后由電力電子變換器變換后給負載供電。同時將多余的電能經過充電控制器后以化學能的形式儲存在儲能裝置中。這樣在日照不足時,儲存在電池中的能量就可經過電力電子逆變器、濾波和工頻變壓器升壓后變成交流220V、50 Hz的電能供交流負載使用。太陽能發(fā)電的特點是白天發(fā)電,而負載往往卻是全天候用電,因此在立光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能元件,工程上使用的儲能元件主要是蓄電池。
立光伏發(fā)電系統(tǒng)是依靠蓄電池來儲存多余的電能,因此蓄電池在立光伏發(fā)電系統(tǒng)中占有重要地位。隨著太陽能電池組件售價的下降,蓄電池的費用在系統(tǒng)總投資中所占比重將會逐漸增加。另外,在立光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行中,由于蓄電池故障而影響系統(tǒng)正常工作的情況更會占有很大比例。所以,在系統(tǒng)設計時,選擇適當?shù)男铍姵仡愋停_定合適的蓄電池容量,地實施安裝、操作,精心維護, 對于立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運行十分重要。
除了傳統(tǒng)思維中的太陽能電廠和分布式屋頂光伏,光伏還可以應用于多種多樣的場景,比如建筑、農業(yè)、漁業(yè)、公共設施、景觀建設等。這些復合和跨界模式一方面使得光伏建設項目在清潔發(fā)電的同時能夠兼顧經濟發(fā)展和生態(tài)保護;另一方面,這種對空間集約利用的模式有助于新能源開發(fā)項目獲得建設所需的土地資源。
光伏組件在與建筑相結合應用時,還應考慮兩個重要因素:1)為光伏組件有較高的光電轉化效率,盡量保持光伏組件周圍的環(huán)境溫度處于較低的水平,這就要求光伏組件周圍有較好的通風條件,因此在光伏組件的設計和安裝時,可考慮采用架空形式、雙層通風屋面或雙層玻璃幕墻形式等;2)光伏組件的壽命通常是15~25年,而建筑圍護結構的壽命通常是50年,在設計時,考慮光伏組件失效后的拆卸和更換要求。
光伏建筑一體化設計的幾個影響因素 光伏建筑一體化并網發(fā)電設計需考慮以下幾個方面的因素: (1)考慮建筑物的周邊環(huán)境,盡量避開或遠離遮蔭物。 (2)建筑物的朝向應盡量為東西向或南北向。 (3)根據(jù)當?shù)氐慕浘暥龋_定屋面的傾斜角度。一般情況,由于地球是在不停的圍繞太陽轉動,所以屋面傾斜角度對整體太陽能發(fā)電量的影響并不大,一般不超過5%。相同角度,相同功率的太陽電池,東、西屋面的發(fā)電量幾乎相等。 (4)根據(jù)組件的大小,計算每一個屋面可以安裝的組件總數(shù)及排列方式。 (5)根據(jù)逆變器輸入直流電壓,確定每組可串聯(lián)的總數(shù),由于每一個屋面的朝向不同,光照量和光照時間都不同,一般一個屋面對應一個逆變器,以提高逆變器的效率。
近幾年國際上光伏發(fā)電快速發(fā)展,世界上已經建成了10多座兆瓦級光伏發(fā)電系統(tǒng),6個兆瓦級的聯(lián)網光伏電站。美國是早制定光伏發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂”計劃。日本1992年啟動了新陽光計劃,到2003年日本光伏組件生產占世界的50%,世界大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網電價,大大推動了光伏市場和產業(yè)發(fā)展,使德國成為繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展快的國家。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國,也紛紛制定光伏發(fā)展計劃,并投巨資進行技術開發(fā)和加速工業(yè)化進程。