光伏技术,什么是光伏技术
将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术。在国际上,光伏发电技术的研究已有100多年的历史。目前这一能源高端产品已经成熟。我国于1958年开始研究太阳电池,1971年首次成功地应用于我国发射的东方红二号卫星上。1973年开始将太阳电池用于地面。2002年,国家有关部门启动“送电到乡工程”,在西部七省区的近800个无电乡所在地安装光伏电站,该项目拉动了我国光伏工业快速发展。截止到2004年底,我国太阳电池的累计装机已经达到6.5万千瓦。
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。这种技术的关键元件是太阳能电池。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。光伏发电的优点是较少受地域限制,因为阳光普照大地光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。
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。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和铜铟镓硒薄膜电池等。
[编辑本段]光伏发电产业的发展
近几年国际上光伏发电快速发展,2007年全球太阳能新装容量达2826MWp,其中德国约占47%,西班牙约占23%,日本约占8%,美国约占8%。2007年,在太阳能光电产业链中有大量的投资集中到新产能的提升上。除此之外,太阳能光电企业在2007年间的贷款融资金额增长了近100亿美元,使得该产业规模不断扩大。虽然受金融危机影响,德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低,但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。日本政府2008年11月发布了“太阳能发电普及行动计划”,确定太阳能发电量到2030年的发展目标是要达到2005年的40倍,并在3-5年后,将太阳能电池系统的价格降至目前的一半左右。2009年还专门安排30亿日元的补助金,专项鼓励太阳能蓄电池的技术开发。2008年9月16日,美国参议院通过了一揽子减税计划,其中将光伏行业的减税政策(ITC)续延2-6年。
中国太阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步,90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力,已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下,中国光伏发电产业迅猛发展。
光伏技术可直接将太阳的光能转换为电能,用此技术制作的光电池使用方便,特别是近年来微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷。美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产业。目前已有80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力,年均增长达16%,市场开拓从空间转向地面系统应用,甚至用于驱动交通工具。据报道,全球发展、建造太阳能住宅(光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用)投资规模为600亿美元,而到2009年还会再翻一倍达1200亿美元,光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。以下按其材料分类,展示光伏技术、产业及市场发展动向。
.光伏组件采用“横向”排列方式。
2.光伏板钢支架采用前后支腿,立柱不用C型钢。
3.光伏板支架地基应依据地勘报告确定最优方式,桩距宜取1.2m~1.5m。
4.直流导线选用光伏专用直流导线,尽量减少损耗,采用上下分排分开的接线方式。
5.优化汇流箱接线,尽量减少电缆通道。
6.汇流箱内直流开关需加信号模块、浪涌保护器。
7. 组容比根据当地辐照资源及限电情况综合确定,原则上不低于1.1:1
8.箱变基础高出地坪500mm。
9.箱变至逆变器联络电缆采用三芯电缆。
10.35kV集电线路每回最大不超过10MW。
11.场内通信采用环网通信。
12.电缆接头采用冷缩。
13.汇流箱内接线端子需附带接线铜排,满足现场接线要求。
14.汇流箱内加装防反二极管,逆变器侧不安装。
15.SVG采用降压型,容量按12Mvar考虑。
16.35kV智能测控装置、带电显示装置需安装在开关柜柜门上。
17.35kV配电装置底部采用电缆隧道布置电缆,在35kV配电室内设置人孔进入电缆隧道。
18.需要二次升压的升压站内采用电阻接地,开关站接地方式需满足电网要求可采用消弧线圈或电阻接地方式。
19.光伏组件阵列间采用接地扁钢跨接并引下接地,两端需可靠接地。
20.常规地面电站组件底边在有杂草生长的地面距地不小于500mm,其余不小于400mm.
21.沿海等污染严重的地区光伏组件采用抗PID组件,逆变器配合采用抗PID配置,所有电气设备采用耐污型设备,.
22.钢支架需满足结构要求下增加壁厚及镀锌厚度抗腐蚀,也可采用玻璃钢支架。
23. 配电楼设置35kV配电间、低压站用配电间、集中控制室(面积不小于40m2,采用300mm高架空地板)、二次设备间(采用300mm高架空地板)、工具间、休息室。
24.综合楼定员按12人考虑(1个总经理、1个副总经理、10个运行人员),需设置1个总经理办公室、1个副总经理办公室、1个公用大办公室、1个大会议室、1个活动室(约50m2)、1个资料室、1个备品间、1个厨房、1个小型餐厅、5个双人宿舍(含独立卫生间)、1个总经理宿舍(含独立卫生间)、1个副总经理宿舍(含独立卫生)、1个独立卫生间。
25.升压站、综合楼区域采用水泥道路,主路宽6m,并设置停车场位置,场区采用砂石路面。
26.光伏场区围栏采用丝状围栏(总高不低于1.8m,底部距地不大于150mm),升压站、综合楼区域采用下部为500mm高实墙、上部为铁艺、总高不低于2.2m的围栏。
27.暖通取暖采用电热辐射设备。
28.每个逆变器房角上设置投光灯,光照方向投向相对应的箱变区域。
光伏发电是利用半导体材料页面的少子安培效用而将光能立即变化为电磁能的一种技术性。这类技术性的重要元器件是太阳能电池。太阳能电池通过串连后开展封口维护可产生大规模的太阳锂电池组件,再相互配合上输出功率控制模块等构件就产生了光伏发电设备。
假如光源直射在太阳能电池上而且光在页面层被消化吸收,具备一定动能的光量子可以在P型硅和N型硅里将电子器件从化学键中激起,以至造成电子器件-空穴对。页面层周边的电子器件和空穴在复合型以前,将经由空间电荷的静电场功效被互相分离出来。电子器件向带正电荷的N区和空穴向带负电荷的P区健身运动。
太阳阳光照射在半导体材料p-n结上,产生新的空穴-价电子,在p-n结静电场的效果下,空穴由n区流入p区,电子器件由p区流入n区,接入电源电路后就产生电流量。这就是康普顿效应太阳能电池的原理。
太阳能发电量有二种方法,一种是光—热—电转换方法,另一种是光—电立即转换方法。光—热—电转换方法根据利用太阳辐射源造成的热量发电量,一般是由太阳能热板将所吸取的热量转换成蒸汽参数的蒸汽,再推动汽轮发电机发电量。前一个全过程是光—热转换全过程;后一个全过程是热—电转换全过程,与一般的火力发电厂一样.太阳能热发电量的不足之处是速度很低而成本费很高,可能它的成本最少要比一般火力发电贵5~10倍。
光伏发电是利用半导体材料页面的少子安培效用而将光能立即变化为电磁能的一种技术性。这类技术性的重要元器件是太阳能电池。太阳能电池通过串连后开展封口维护可产生大规模的太阳锂电池组件,再相互配合上输出功率控制模块等构件就产生了光伏发电设备。
1、发电系统组成部分
(1)PV板
PV板(太阳能板、太阳能电池板、太阳能光伏组件),吸收光能并把光能转化为电能,PV板常用材料有单晶硅、多晶硅和非晶硅三种,其中单晶硅转换效率为14~20%,多晶蛙转换效率为13%左右,非晶蛙则为8~10%。
(2)储电设备
目前离网型发电系统的储电设备以免维护电池为主,电池能把PV板产生的电能储备起来
(3)充电和输出控制控制器
控制器的作用是控制整个系统稳定安全地工作。
(4)其它机械设备
2、发电系统主要成本构成及影响因素
(1)PV板
目前太阳能行业全面铺开,主要原因之一就是PV板价格过高,影响整套系统PV板价格,除了从PV板单价上控制之外,最重要就是控制PV板的使用数量,其影响因素有以下几点:
A、发电功率:从一定意义上说,要求发电功率越大,PV板使用量越多,成本越高,适当控制发电功率即可适当控制成本。
B、PV板所在地的天气情况:很明显,在同一个地区,同一块PV板,它在晴天一天所产生的电能远远比阴天要多,这一点就可以说明不同的地区对PV板的使用量有所不同。
C、PV板所在地的纬度,同一天内太阳对不同的纬度照射是不同的,这就造成同一块PV板在同一天内在不同纬度上产生的电量不同。
D、PV板使用环境 举个例子,PV板使用在山顶上,一天下来,都没有任何遮挡物遮挡照射在PV板上的阳光,发电能力肯定好,如果PV板使用在山脚,那一天下来,或多或少会有遮挡物遮挡照射在PV板上的阳光,所以PV板使用的周围环境是否有阳光遮挡物存在,在一定程度上影响PV板的发电能力。
(2)储能设备
一个发电系统一天要给用户供多少电能,这就决定了储能设备的容量问题,发电系统每天供给用户用电量越多,储能设备的容量要求越大,成本越高。
用户平均每天用电量大小,用户每天用电量越大,储能设备价格越高。
3、技术特长
匹配器
匹配器有效地提高整个发电系统的储电能力,为整个系统的关键环节起着重要支撑作用,有效地提高整个系统的稳定性和高效性,为整套系统节省PV板成本,降低系统造价。匹配器具有知识产权保护。
PV板吸收阳光技术
PV板能有效吸收阳光,更大程度地发挥PV板发电能力,大大提高日发电量,降低PV板成本。
4、客户需提供资料
A类、(1)系统输出最大功率;
(2)用户一天用电量,用电设备功率及各用电设备的使用时长;
(3)用户当地天气气候情况(国家、地区)。
B类、(1)用户所有用电设备及各用电设备使用时长;
(2)用户当地天气气候情况。
说明:系统一般设计为充足阳光下一天的发电,不考虑阴雨天发电,所以系统将只能承受一天的用电设备使用,客户有其它要求另外考虑。
这种再生能源每单位面积的输出功率密度低,所需要的面积大约为烧煤电站的20倍。因此,它不适用于像日本这样的小国由一家电力公司进行中央供电。这种发电应大规模在建筑物上使用,如住宅、工厂、学校和办公室的屋顶。在日本,白天用电量最高;在中午太阳电池的输出功率也最高,因此,这种发电技术最适合。根据日本环境报学中心进行的研究,在日本太阳能电池的市场潜力为1.34亿千瓦,相对应的市场规模为每年670万千瓦。在美国和印度,沙漠面积巨大,目前正在进行的计划是建造188兆(美国)或50兆瓦(印度)的光伏发电厂。由于世界上许多地区适用于大规模光伏发电,作为“新日照计划”的一部分,发展一种全球性的干净能源系统,即世界能源网(WENEF)正在进行中,该计划的目的是在这些地区实现中央光伏发电,用所发出的电使水分解产生氢,氢既可用做能源,又可用做蓄能和输能介质。从保护全球环境和能量生产角度看,实现这一计划很重要。
太阳电池可粗分为4类:单晶、多晶、化合物半导体和非晶。目前发电最常用且实际应用比例最高的应推晶体型。单晶型的光伏转换效率为15%,多晶型为13%,而非晶型为8%,目前正在研究如何提高效率的问题。