分类:知识大全时间:2023-05-06 09:26作者:未知编辑:猜谜语
(1)长处 太阳能光伏发电发电过程简朴,没有机械转动部件,不消耗燃料,不排放包括温室气体在内的任何物质,无噪声、无污染;太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此,与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比,光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术,具有以下主要长处。 ①太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。 ②太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。 ③光伏发电的能量转换过程简朴,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。 ④光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。 ⑤光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。 ⑥光伏发电无机械传动部件,操作、维护简朴,运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。 ⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长(30年以上)。晶体硅太阳能电池寿命可长达20~35年。在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。 ⑧太阳能电池组件结构简朴,体积小、重量轻,便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短,而且根据用电负荷容量可大可小,方便灵活,极易组合、扩容。 太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大长处。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用电的独立太阳能发电系统,这些特点是其他电源无法比拟的。 (2)缺点 当然,太阳能光伏发电也
亲,光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的要害元件是太阳能电池 。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大长处.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染。
1、太阳能资源取之不尽,用之不竭,而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。2、太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送。3、光伏发电的能量转换过程简朴,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程和机械运动,不存在机械磨损。4、光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。5、光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。6、光伏发电无机械传动部件,操作、维护简朴,运行稳定可靠。7、光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长,晶体硅太阳能电池寿命可长达20-35年。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成。分布式光伏发电系统,又称分散式发电或分布式供能,是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统,以满意特定用户的需求,支持现存配电网的经济运行,或者同时满意这两个方面的要求。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备,另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下,光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能,经过直流汇流箱集中送入直流配电柜,由并网逆变器逆变成交流电供应建筑自身负载,多余或不足的电力通过联接电网来调节。理论光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。组成太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V,还需要配置逆变器。各部分的作用为:(一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。(二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项;(三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。(四)逆变器:太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。太阳能资源丰富、分布广泛,是21世纪最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出,太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点。
1.太阳能的能源是来自地球外部天体的能源(主要是太阳能),是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量,人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。2.我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后,再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来。3.太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。4. 光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池,目前得到实际应用的是光伏电池。5.太阳能热发电通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式,称为太阳能热发电。6.先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,两种转化方式:一种是将太阳热能直接转化成电能,如半导体或金属材料的温差发电,真空器件中的热电子和热电离子发电,碱金属热电转换,以及磁流体发电等;另一种方式是将太阳热能通过热机(如汽轮机)带动发电机发电,与常规热力发电类似,只不过是其热能不是来自燃料,而是来自太阳能。7.太阳能热发电有多种类型,主要有以下五种:塔式系统、槽式系统、盘式系统、太阳池和太阳能塔热气流发电。 前三种是聚光型太阳能热发电系统,后两种是非聚光型。 8.目前世界上现有的最有前途的太阳能热发电系统大致可分为:槽形抛物面聚焦系统、中心接受器或太阳塔聚焦系统和盘形抛物面聚焦系统。9.在技术上和经济上可行的三种形式是:聚焦抛物面槽式太阳能热发电技术(简称抛物面槽式);聚焦中心接收式太阳能热发电技术(简称中心接收式);点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术.10.除了上述几种传统的太阳能热发电方式以外,太阳能烟囱发电、太阳池发电等新领域的研究也有进展。11.光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。12.太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。13.光伏发电是太阳能发电中的一个小类,太阳能发电包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电,而光伏发电只是太阳能发电的其中一种。
1.光伏发电技术的兴起
20世纪90年代后期,世界上兴起一股“太阳屋顶”热。光伏发电技术发展较早的主要是日本、德国和美国,这些国家相继提出“1万屋顶”、“10万屋顶”和“百万屋顶”计划。近几年来,在发达国家已建造了相称发展水平的“零能房屋”,即完全由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要的全部能源消耗,真正做到清洁、无污染。光伏发电技术代表了21世纪太阳能建筑的发展趋势,将太阳能建筑的发展推向一个新阶段。德国弗赖堡闻名的“完全自足太阳房”(图7.1)就是一座完全依赖太阳能采暖、发电,而不依靠常规能源的零消耗建筑。
2.我国光伏发电技术的发展
粗略估计,我国现有建筑屋顶面积总计约400×108m2,如果1%安装光伏系统,可安装光伏发电装机容量3550×104~6620×104kW,年发电量287×108~543×108kW·h。我国荒漠化土地面积约264×104km2,其中干旱区荒漠化土地面积超过250×104km2,主要分布在光照资源丰富的西北地区。按利用我国戈壁和荒漠面积3%的比例计算,太阳能发电可利用资源潜力可达27×108kW,年发电量可达4.1×1012kW·h。
图7.1 德国弗赖堡“完全自足太阳房”
中国的光伏产业从20世纪70年代起步,90年代开始稳步发展,太阳能电池板及其组件的产量逐步增加。2000年以后国家电网公司为了加强对电网工程的控制,新发布了很多的治理方法,要求在治理上遵守电网工程建设的统一标准。2007年中国的光伏电池产量首次超过德国和日本,光伏电池的太阳能利用效率也逐步提高。我国2010年太阳光伏累计装机容量450MW,光伏产业复合成长率已达到38%。
现在,我国的光伏发电市场已经涉及广电部的村村通工程、产业部的光缆工程、林业部的森林防火通信工程和大漠地区光伏发电工程等众多领域。国家在“973”和“863”等重大项目中也将太阳能光伏发电的发展放到重要位置,2008年北京绿色奥运、2010年上海世界博览会的筹办也对太阳能光伏发电的发展产生了巨大的推动作用。
3.光伏发电系统介绍
太阳能光伏发电系统是一种新型的发电系统,它是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,使太阳光的辐射能直接转换为电能。太阳能光伏发电系统按照运行方式的不同,可分为独立运行的光伏发电系统和并网运行的光伏发电系统两种。独立运行的光伏发电系统要保持连续供电,需要有蓄电池作为电能的储存装置,主要用于电网不能到达的边远地区和人口分散地区,相对来说整个系统造价比较高;在有公共电网供电的地区,光伏发电装置与电网连接并网运行,省去蓄电池,大幅度减少投资,具有更好的运行效率和环保性能。一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池(组)构成。
1)太阳能电池板
太阳能电池板是太阳能光伏发电系统中的核心部分,其作用是将太阳能直接转换成电能,供负载使用或存贮于蓄电池内备用。
2)太阳能控制器
太阳能控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压,快速、平稳、高效地为蓄电池充电,并在充电过程中减少损耗,尽量延长蓄电池的使用寿命;同时保护蓄电池,避免过充电和过放电现象的发生。假如用户使用的是直流负载,通过太阳能控制器可以为负载提供稳定的直流电(由于天气的原因,太阳电池方阵发出的直流电的电压和电流不是很稳定)。
3)逆变器
逆变器的作用就是将太阳能电池阵列和蓄电池提供的低压直流电逆变成220V交流电,供应交流负载使用。
4)蓄电池(组)
蓄电池(组)的作用是将太阳能阵列发出的直流电直接储存起来,供负载使用。在光伏发电系统中,蓄电池处于浮充放电状态,当日照量大时,除了供应负载用电外,还对蓄电池充电;当日照量小时,这部分储存的能量将逐步放出。
4.光伏发电系统的应用
目前我国光伏发电系统的应用,一方面以采用户用光伏发电系统和建设小型光伏电站为主,来解决偏远地区无电村和无电户的供电问题,为200万户偏远地区农牧民(即目前我国三分之一的无电人口)提供最基本的生活用电;另一方面,通过借鉴发达国家建设屋顶光伏发电系统的经验,在经济较发达、城市现代化水平较高的大中城市,在公益性建筑物和其他建筑物以及在道路、公园、车站等公共设施照明系统中推广使用光伏电源,建设屋顶光伏发电系统。此外,还将建立大型的并网光伏系统,以便于为光伏发电成本下降到一定水平时而开展大型并网光伏系统应用活动做好预备。
1)户用光伏发电系统和小型光伏电站
户用光伏系统和小型光伏电站属于非并网光伏发电系统(独立系统),多用于我国广大无电贫困山区和贫困农村。自投入使用以来,运行可靠,发电正常,性能优良。例如,辽宁省建昌县贫困无电山区已经安装了353套独立家用太阳能光伏电源系统,太阳能电池组件总功率可达22650W。
此家用光伏电源系统包括直流系统和交流系统两大类。直流系统由太阳能电池组件及支架、控制器和蓄电池组三部分组成。交流系统比直流系统多一个逆变器,共由四部分组成。
白天,太阳能电池组件接收太阳光照输出电能,然后经过防反充二极管向蓄电池组充电;夜晚,直流系统经过控制器将蓄电池组输出的直流电供直流负载使用,交流系统则经过逆变器把蓄电池组通过控制器输出的直流电变换为交流电供交流负载使用。在此系统中,太阳能电池组件的功能是将太阳辐射能转换为电能;蓄电池组的功能是将太阳能电池组件输出的直流电加以储存;防反充二极管的功能是用以阻止蓄电池组通过太阳能电池组件放电;控制器的功能是对蓄电池组的过充电和过放电进行保护;逆变器的功能是将蓄电池组输出的直流电变换为交流电。图7.2为户用光伏发电系统。
图7.2 户用光伏发电系统
此外,我国在西北偏远地区(如青海、西藏、新疆、甘肃等地)还建立了一些小型光伏电站。由于特别的地缘,光伏电站特殊适合西部特别的居住环境,特殊是在青藏高原有着得天独厚的地理环境优势,大力开发利用太阳能新能源,将其转换为电能,既解决了部分无电人口的供电问题,又解决了边远地区的通信问题,促进了西部地区脱贫致富,使经济和生态环境协调发展。其中西藏成为我国光伏电站、光伏电池装机容量最大的省区,有效地改善了当地牧民们的用电紧缺现象,而在通信方面,微波通信中继站应用光伏电源达到700kW以上,小型光伏电站有1300个。
2)屋顶光伏发电系统
随着光伏应用技术的发展,世界各国普遍推出了相应的屋顶光伏计划。“九五”期间,我国国家科学技术委员会也开始将太阳能屋顶系统列入国家科技攻关计划。图7.3为屋顶光伏发电系统。太阳能光伏发电系统与建筑物相结合,备受世界重视的原因是它存在以下几方面长处:
(1)不占用土地资源,这对于土地昂贵的城市尤为重要。
(2)可以原地发电,原地使用,减少了电力输送的线路损耗。
(3)降低了墙面及屋顶的温升,减轻了建筑物的空调负荷,降低了空调的能耗。
(4)取代和节约了昂贵的外饰材料(如玻璃幕墙等),使建筑物的外观统一协调,美化建筑环境。
(5)舒缓了高峰电力的需求,配备蓄电池后,还满意了安全用电设施的不断电要求。
图7.3 屋顶光伏发电系统
2008年奥运会的申办成功为太阳能利用提供了新的契机,国家计划将太阳能光伏发电融入奥运会建筑中,各奥运会建筑将大范围采用太阳能等绿色能源利用技术,我国政府对在奥运村及奥运会场馆中太阳能利用和建筑设计相结合进行了研究,并在奥运场馆及奥运村中应用,降低了建筑能耗,提升了城市的整体形象。
当今,诸多城市积极利用小型太阳能光伏电源,于道路、公园、车站甚至家庭安装了太阳能庭院灯、太阳能草坪灯、太阳能路灯、市政交通及车位标识灯,这些灯造型新奇、美观大方、变化多样,而且经久耐用,融观赏性与实用性于一体,既不用拉电线、占用空间,还具有节能、环保、维护方便等长处,成为城市一道亮丽的风景线,为城市美化增添色彩。
3)大型并网光伏发电系统
并网光伏发电系统是光伏技术进步的重要标志,是未来太阳能光伏发电的趋势。光伏系统步入大规模发电阶段,意味着现在的能源结构将发生根本的变化,是人类社会利用能源的一场革命。图7.4为太阳能光伏电站。
图7.4 太阳能光伏电站
目前,在世界范围内,如美国、德国等发达国家已经开始建设了一批千瓦级并网光伏发电系统,又正在建设一批兆瓦级的光伏并网发电系统,甚至印度、菲律宾及非洲一些国家也开始建设大型并网光伏发电系统。
我国的并网光伏发电系统起步较晚,与上述国家相比,还有一段很大的差距。但我国已在深圳国际园林花卉博览园内建成了亚洲最大的太阳能并网光伏电站(图7.5),它在综合展馆、花卉展馆、治理中央、南区游客服务中央和北区东山坡都安装了太阳能光伏电站,电站总容量达1MW,并网光伏电站的年发电能力约为100×104kW·h,相称于每年可节省标准煤超过384t,减排粉尘约48t,减排灰渣约101t,减排二氧化碳超过170t,减排二氧化硫约768t,是真正的无污染的绿色能源。深圳国际园林花卉博览园1MWp太阳能并网光伏电站建成后,成为目前亚洲和我国总容量第一的并网光伏电站,同时也是世界上为数不多的兆瓦级大型太阳能光伏电站之一,填补了我国在大型并网光伏电站设计和建设上的空白,将成为我国并网太阳能发电史上的里程碑。
图7.5 深圳国际园林花卉博览园1MWp太阳能并网光伏电站