“熊猫”怎么进行光伏发电呢?
“熊猫”光伏发电是利用电势差的原理来把光能转发为电能。
世界上首座熊猫外形的光伏电站在山西大同郊外落成,近日已开始正式并网发电。电站由黑白两种颜色组成。如果从高处俯瞰,熊猫的黑色部分,比如爪子和耳朵,由单晶体硅太阳能电池组成白色部分由薄膜太阳能电池组成。
大同熊猫电站鸟瞰图(图片来自网络)
据悉,全部投入使用后,电站能在25年内提供32亿千瓦时的绿色电力,相当于节约煤炭105.6万吨,减少二氧化碳排放270万吨。
这只被网友们成为“世界上最可爱的发电站”是怎么工作的呢?这主要依靠的是太阳能光伏发电。
太阳能光伏发电原理
在国际市场硅原材料持续紧张的背景下,薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。
太阳光能照射在一些特殊材料上,会引起材料中电子的移动,形成电势差。太阳能光伏发电,就是依据这个原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。
“国宝”发电站(图片来自新华网)
利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能,即当光线照射太阳电池表面时,一部分光子被太阳能材料吸收,光子激发电子跃迁至导带成为自由电子。于是不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。有了电压,就像筑高了大坝,如果两者之间连通,就会形成电流。太阳光光伏发电过程其实就是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程。
太阳能光伏发电示意图(图片来自网络)
光伏电池的基本结构
光线照射在光伏电池上产生出光生电流和电压,从而获得电功率。这一转变过程首先需要材料吸收光线,使电子获得更高的能量,接着具有更高能量的电子从电池移动到外电路中,释放出额外的这部分能量,再回到太阳能电池中。
太阳能电池工作的基本过程:产生光生载流子——收集光生载流子从而产生电流——产生较大的光生电压——将产生的功率分配给负载及寄生电阻。
太阳能电池工作的基本结构(图片来自网络)
光伏发电电池类型
光伏电池分为晶体硅电池和薄膜电池。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳电池,多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。
其中,单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池,它的构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料,硅纯度要求99.999%,为了降低生产成本,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。
熊猫发电站的黑色部分由单晶硅太阳能电池组成(图片来自网络)
薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池,目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有三种:硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)。
硅基薄膜太阳能电池(图片来自网络)
光伏发电的其他用途
除了光伏电站外,光伏发电还有很多应用实例,小到太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能航标灯,大到太阳能汽车、人造卫星、月球车、太阳能飞行器、光伏建筑一体化等。
人造卫星的太阳能充电板(图片来自网络)
中国是目前世界上太阳光伏组件市场出口份额最大的国家之一,我国目前的太阳能发电产业正步入专业化、规模化和国际化的健康发展轨道。
图片来自网络
世界最大光伏电站是Gonghe。
去年9月,黄河水电开发公司投产的2200兆瓦交流太阳能发电厂使中国重新夺回了第一的位置。
它位于中国青海省海南省共和县,占地5000多公顷。在这张图片中,东边可见的是龙羊峡太阳能水电项目。
光伏电站
光伏电站,是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系,与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏电站是属于国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目。
可以分为带蓄电池的独立发电系统和不带蓄电池的并网发电系统。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。现时期进入商业化的太阳能电能,指的就是太阳能光伏发电。
光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等;三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年,中国并网发电还未开始全面推广,不过,2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。
2013年12月4日,位于青海省共和县光伏发电园区内的世界最大规模水光互补光伏电站——龙羊峡水光互补320兆瓦并网光伏电站正式启动并网运行,利用水光互补性发电,从电源端解决了光伏发电稳定性差的问题。
共用水电站已有设备,水光互补发电提高了设备的使用率,降低了投资建设成本。从营运方面讲,水光互补优化资源配置,变垃圾电为稳定电源,提高了供电质量,减少电网旋转备用容量,提高了电网的安全性稳定性。除此之外,水面光伏电站还对水电站具有辅助调峰的作用,它打破了电网对光伏容量的限制,把随机的、质量不高的光电电量转换为稳定的、高质量的峰荷电量。
2.1、光伏发电站根据是否并网分类
光伏发电站根据是否并网分为:离网光伏发电系统 ; 并网光伏发电系统 。
离网光伏发电系统适用没有并网或并网电力不稳定的地区,离网光伏系统通常由太阳能组件、控制器、逆变器、蓄电池组和支架系统组成。他们产生直流电源可直接通过白天发电储存在蓄电池组中,用于在夜间或在多云或下雨的日子提供电力。离网电站的规模和应用形式各异,系统规模跨度很大,小到0.3~2W的太阳能庭院灯,大到kW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样,在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一,但其组成结构和工作原理基本相同。
并网光伏发电系统可以将太阳能电池阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电,并实现与电网连接并向电网输送电能。这种发电系统的灵活性在于,在日照较强时,光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网;而当日照不足,即太阳能电池阵列不能为负载提供足够电能时,又可从电网索取电能为负载供电。并网电站又分为集中式地面电站 :集中安装在地面区域的光伏电站, 一般采用高压、特高压并网。分布式屋顶电站:组件安装在屋顶的光伏电站,多数为380V电压并网, 自发自用。光伏大棚:光伏电站与农业大棚相结合,一般采用高压并网。
2.2、光伏发电站按安装容量分类
光伏发电系统按安装容量可分为下列三种系统:
小型光伏发电系统安装容量小于或等于1MWp;中型光伏发电系统安装容量大于lMWp和小于或等于30MWp;大型光伏发电系统安装容量大于30MWp。
大中型集中式地面光伏电站的基本特点是:光伏电站安装整体容量大, 占地面积广阔; 很多电站是建设在偏僻的人烟稀少的地方,光伏电站土建工程量较大; 为了光伏电站正常运行与维护, 光伏电站需要专业人员驻守维护,相应的附属设施较多。 大中型集中式地面光伏电站通常由太阳能光伏组件方阵、 光伏逆变/光伏电气系统和光伏电站并网接入系统等三大部分组成。大中型集中式地面光伏电站的基本器件与设备包括:光伏方阵、 光伏方阵地基/基础/支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、 交流配电柜、 高压柜(进线柜、出线柜) 、计量柜、 电能监测仪、 升压变压器、消防配套设施等设备,另外还有电站监控装置和环境监测装置等。
分布式发电(Distributed Generation,简称DG), 通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦(也有的建议限制在30~50兆瓦以下)的小型模块化、分散式、 布置在用电用户附近的高效、可靠的发电单元。分布式 屋顶并 网光伏电站基本组成通常包括如下几个部分:与 建筑屋面结合的基础、 光伏方阵光伏方阵支架安装形式、光伏组件方阵布局、光伏直流/交流电气 结构、 并网接入部分等。大部分分布式光伏电 站与集中式光伏电站相比安装容量偏小 、接入电压等级较低,接近负荷,对电网影响小等特点,可以应用在大中型工业 厂房、公 共建筑以及居民屋顶等建筑上。
光伏农业科技大棚是一种与农业生产相结合, 棚顶太阳能发电、 棚内发展农业生产的新型光伏系统工程,是现代农业发展的一种新模式。 它通过建设棚顶光伏电力工程实现清洁能源发电,最终并入国家电网,同时在棚下将光伏科技与现代物理农业发展有机结合,发展现代物理高效农业,探索农作物生产安全高效新模式,有效地利用有限的资源、 空间, 提高单位土地经济效益。
2.3、根据并网光伏电站的接入电压等级分类
根据光伏电站接入电网的电压等级可分为小型、 中型和大型光伏电站。
小型光伏电站-通过380V电压等级接入电网的光伏电站。
中型光伏电站-通过10㎸~35kV电压等级接入电网的光伏电站。
大型光伏站-通过66㎸及以上电压等级接入电网的光伏电站。
利用太阳能发电有两大类型:一类是太阳光发电(太阳能光发电),另一类是太阳热发电(太阳能热发电)。
①太阳能光发电——是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括:光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式,其中光化学发电有:电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
②太阳能热发电——是先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,它有两种转化方式:
一种是将太阳热能直接转化成电能。
另一种方式是将太阳热能通过热机带动发电机发电。
扩展资料:
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。
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。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置,在广大的无电力网地区,该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电,一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。
从民用的角度,在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术,而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。
参考资料来源:百度百科——太阳能发电
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