光伏設(shè)計(jì)丨漫談光伏發(fā)電設(shè)計(jì)

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人民日報(bào):2022年我國光伏行業(yè)總產(chǎn)值超1.4萬億元
記者近日從工信部獲悉:2022年,我國光伏行業(yè)持續(xù)深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能制造和現(xiàn)代化水平,全年整體保持平穩(wěn)向好的發(fā)展勢頭,行業(yè)總產(chǎn)值突破1.4萬億元。
根據(jù)行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息和行業(yè)協(xié)會(huì)測算,2022年全年光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高,全國多晶硅、硅片、電池、組件產(chǎn)量分別達(dá)到82.7萬噸、357吉瓦(GW)、318吉瓦、288.7吉瓦,同比增長均超過55%。
技術(shù)創(chuàng)新水平加快提升。2022年國內(nèi)主流企業(yè)P型雙面晶體硅太陽能電池量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.2%;N型硅片+超薄隧穿層電池初具量產(chǎn)規(guī)模,平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.5%;晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池量產(chǎn)速度加快,轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)造26.81%的新紀(jì)錄,鈣鈦礦及疊層電池研發(fā)及中試取得新突破。
智能光伏示范引領(lǐng)初見成效。新一代信息技術(shù)與光伏產(chǎn)業(yè)加快融合創(chuàng)新,第三批智能光伏試點(diǎn)示范名單適時(shí)擴(kuò)圍,工業(yè)、建筑、交通、農(nóng)業(yè)、能源等領(lǐng)域系統(tǒng)化解決方案加速涌現(xiàn),光伏產(chǎn)業(yè)智能制造、智能運(yùn)維、智能調(diào)度、光儲(chǔ)融合等水平有效提升。
市場應(yīng)用持續(xù)拓展擴(kuò)大。2022年,國內(nèi)光伏大基地建設(shè)及分布式光伏應(yīng)用穩(wěn)步提升,國內(nèi)光伏新增裝機(jī)超過87吉瓦;全年光伏產(chǎn)品出口超過512億美元,光伏組件出口超過153吉瓦,有效支撐國內(nèi)外光伏市場增長和全球新能源需求。
漫談光伏發(fā)電設(shè)計(jì)
在具體設(shè)計(jì)時(shí),光伏系統(tǒng)多采用PVsyst軟件進(jìn)行仿真模擬,本文不講這個(gè)軟件,這個(gè)軟件相對來說還是比較友好的,有設(shè)計(jì)提示。當(dāng)然,因?yàn)楝F(xiàn)在openstreetmap被拒之門外,要想用地圖獲取站點(diǎn)信息,得想一點(diǎn)辦法才行。:
本文只談?wù)劰夥@種潔凈能源的一點(diǎn)點(diǎn)概念。
對于潔凈能源,我國從1996年就逐步出臺(tái)相關(guān)政策,由熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目、燃機(jī)聯(lián)合發(fā)電項(xiàng)目,擴(kuò)大到風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和其他分布式能源發(fā)電。
2005年,《可再生能源法》,從法律上明確了產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)與技術(shù)支持等一系列措施方案。
光伏發(fā)電也稱為新能源發(fā)電,它是對太陽能利用的一種方式。除此之外,還有光熱、光-化學(xué)等轉(zhuǎn)化應(yīng)用。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光伏電池板將光照輻射能轉(zhuǎn)化為直流電,可供直流負(fù)載,或經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)為交流電供交流負(fù)載。根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用場合和負(fù)載的不同,有多種形式,比如太陽能路燈、家用太陽能系統(tǒng)、與建筑物相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)以及大型地面電站。
太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn):無噪聲、無污染、無排放、無燃料、維護(hù)簡單、運(yùn)行可靠。但光伏電池板的生產(chǎn)則需要消耗較大的能量(如果進(jìn)行全生命周期的碳排放計(jì)算,某些項(xiàng)目可能……emmm)。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)則要求較大容量的蓄電池。
我國太陽能資源分布,大部分地區(qū)資源都比較豐富,除了四川、貴州。這倆地方為四類地區(qū)。
云貴川三兄弟,云南跑二類地區(qū)去了:)。
目前光伏電池可分為晶體硅電池和薄膜電池兩大類。晶體硅電池又分單晶硅、多晶硅;薄膜電池則分為非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒、砷化鎵。
一般民用常見的光伏電站采用多晶硅電池居多。用哪一種,得算錢。
太陽能光伏發(fā)電的形式有三類:
孤網(wǎng)發(fā)電,需要配置蓄能電池。(獨(dú)立光伏發(fā)電或者說離網(wǎng))
并網(wǎng)發(fā)電,一般不使用蓄電池儲(chǔ)能,直接與公共電網(wǎng)并接。
微電網(wǎng)發(fā)電,可孤網(wǎng)也可并網(wǎng)。
孤網(wǎng)發(fā)電的基本原理:光伏電池產(chǎn)生的電能通過控制器給蓄電池充電或者直接給負(fù)載供電(直流),對于交流負(fù)載,則需要增加逆變器。這廣泛應(yīng)用于農(nóng)村用電、通信和工業(yè)應(yīng)用(微波站、交通信號(hào)、陰極保護(hù)等)、太陽能路燈、草坪燈。
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽能光伏組件、匯流箱、并網(wǎng)逆變器、監(jiān)控系統(tǒng)以及雙向電能計(jì)量裝置組成。并網(wǎng)逆變器具有自動(dòng)相位和電壓跟蹤功能,能夠跟隨電網(wǎng)的微小相位和電壓波動(dòng),以避免對電網(wǎng)造成影響。目前,大部分光伏發(fā)電系統(tǒng)均為并網(wǎng)發(fā)電。
在實(shí)際應(yīng)用中,光伏并網(wǎng)發(fā)電可分為兩類:一類是接入配電網(wǎng)和用戶側(cè),另一類則是大規(guī)模光伏電站。
靠近用戶側(cè)的光伏并網(wǎng)發(fā)電可起到削峰的作用,且容量較小,不需要對配電網(wǎng)進(jìn)行大改;電能就地消納,減少了傳輸、變電的損耗。
大規(guī)模光伏電站由多個(gè)光伏發(fā)電單元組成,每個(gè)發(fā)電單元包括:光伏陣列、直流-交流逆變設(shè)備、升壓并網(wǎng)設(shè)備構(gòu)成,輔助以控制檢測系統(tǒng)和附屬設(shè)施。
1MWp的光伏發(fā)電站僅光伏陣列的占地面積就達(dá)2~3公頃。
大規(guī)模光伏電站在發(fā)電側(cè)并入高壓電網(wǎng),沒有儲(chǔ)能系統(tǒng),不能自發(fā)自用,只能給出“上網(wǎng)電價(jià)”,多為無人值守。自動(dòng)跟蹤或聚光電池多用在荒漠電站,帶有氣象和運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測系統(tǒng)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(為便于運(yùn)行監(jiān)測,大都配有輻照計(jì))。同時(shí)受調(diào)度中心遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)和控制。
光伏電站采用的光伏板安裝形式分為固定式、單軸式、雙軸式和跟蹤式四種。其中,跟蹤式光伏板因始終保持垂直的日照角,因此發(fā)電效率最高。
與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng),一種叫BAPV,一種叫BIPV。其中字母A,指attached,英文意思為附著。字母I指integrated,英文意思為融合、集成。顧名思義,BAPV指附建在已建成的建筑物上的光伏發(fā)電系統(tǒng)。BIPV則是指建筑光伏一體化,它將光伏器件與建筑材料集成化,比如光伏幕墻、太陽能電池瓦等。
對于一些要求高的場所、項(xiàng)目,會(huì)采用多能源分布式發(fā)電系統(tǒng),它可由風(fēng)電、光電以及柴油發(fā)電機(jī)組等發(fā)電單元任意組合。匹配儲(chǔ)能單元以及負(fù)載單元,具備一定的微電網(wǎng)特性??傃b機(jī)容量在幾兆瓦以內(nèi)。
風(fēng)光儲(chǔ)能+柴油發(fā)電機(jī)組是完美的組合,但是……要錢!該系統(tǒng)中,夏季光線強(qiáng)風(fēng)速小,冬季光線弱風(fēng)速強(qiáng),風(fēng)光可以在一定程度上互補(bǔ)。而儲(chǔ)能單元以及柴油發(fā)電機(jī)單元?jiǎng)t能夠熨平太陽輻照強(qiáng)度以及風(fēng)速波動(dòng)變化導(dǎo)致的電能波動(dòng);可以補(bǔ)償電網(wǎng)中的電壓驟降以及突升,也可以在風(fēng)光發(fā)電不足時(shí)提供一定的電力。當(dāng)長時(shí)間風(fēng)光發(fā)電無法工作時(shí),柴油發(fā)電機(jī)單元將會(huì)啟動(dòng)。
如果將柴油發(fā)電機(jī)替換為全儲(chǔ)能,那么將是錢+錢的問題。
多能源分布式系統(tǒng)非常適合人員分散、風(fēng)光資源豐富的邊防海島地區(qū)。主要應(yīng)用在通信和工業(yè)場所,農(nóng)村、軍用和邊遠(yuǎn)地區(qū)。如獨(dú)立光伏電站、小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)、太陽能戶用系統(tǒng)、大型畜牧業(yè)基地、海島、邊防哨所等。?對于商業(yè)和公共領(lǐng)域也有應(yīng)用。
您發(fā)現(xiàn),太陽能路燈也屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的一種!太陽能路燈有什么呢?太陽能光伏板、蓄電池、控制器、路燈(負(fù)載),哈,這不就是最簡單的一種組成應(yīng)用嗎?
不過實(shí)際是:如果您的是建筑項(xiàng)目,要上光伏發(fā)電系統(tǒng),請老老實(shí)實(shí)樓頂走一趟:)
目前太陽能資源豐富的一些地區(qū),遲遲沒出實(shí)施細(xì)則,而不豐富的地區(qū),則更活躍一些。一線設(shè)計(jì)人員就只能腦殼痛。
12MW!全國最大“隔墻售電”分布式光伏項(xiàng)目落地并網(wǎng)
同一園區(qū)內(nèi),企業(yè)之間相互進(jìn)行電力交易成為現(xiàn)實(shí)。日前,蘇州工業(yè)園區(qū)12MW分布式發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電。該項(xiàng)目是當(dāng)前國內(nèi)最大的“隔墻售電”項(xiàng)目,也是全國首個(gè)“一對多”的分布式發(fā)電市場化交易試點(diǎn)項(xiàng)目,全國首個(gè)在負(fù)荷中心以市場化手段交易給第三方用戶的試點(diǎn)項(xiàng)目,創(chuàng)下多項(xiàng)全國記錄。
蘇州工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目由陽光工商業(yè)光伏設(shè)計(jì)建設(shè)。項(xiàng)目利用蘇州普洛斯物流園和蘇州物流中心的倉庫屋頂,鋪設(shè)面積約20萬平方米,相當(dāng)于28個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場大小。陽光工商業(yè)光伏充分發(fā)揮自身在系統(tǒng)技術(shù)方面的優(yōu)勢,在項(xiàng)目評(píng)估、組件排布、設(shè)備布局、傾角優(yōu)選等方面智能尋優(yōu),實(shí)現(xiàn)更高發(fā)電效能。同時(shí),依托發(fā)電用電協(xié)調(diào)控制技術(shù)、電網(wǎng)友好接入技術(shù),為項(xiàng)目“隔墻售電”提供強(qiáng)力支撐。“隔墻售電”模式允許分布式能源項(xiàng)目通過電網(wǎng)將電力銷售給鄰近的能源消費(fèi)者,充分利用企業(yè)屋頂生產(chǎn)綠色電力,提高業(yè)主收益,擴(kuò)大綠電應(yīng)用范圍。蘇州項(xiàng)目還結(jié)合物流園區(qū)屋頂實(shí)際及用能實(shí)際,在減輕屋頂載荷、兼顧建筑友好、屋頂資源利用、綠電利用效率最大化、模式機(jī)制運(yùn)行等方面形成創(chuàng)新示范。作為國家首批分布式光伏示范區(qū)建設(shè)者,陽光工商業(yè)光伏一直是系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新、解決方案創(chuàng)新、應(yīng)用模式創(chuàng)新的堅(jiān)定引領(lǐng)者。結(jié)合最新市場需求變化,陽光工商業(yè)光伏在商業(yè)模式持續(xù)創(chuàng)新加碼,以“技術(shù)+平臺(tái)”雙輪驅(qū)動(dòng),賦能渠道伙伴,加速渠道招商與市場下沉,為更多工商企業(yè)提供綠色用能服務(wù)。
影響光伏組件發(fā)電量的因素有哪些?逆變器啟動(dòng)條件有哪些?
1、影響光伏組件發(fā)電量的因素有哪些?
影響光伏組件發(fā)電量的因素主要有如下幾種情形:
(1)組件品質(zhì):組件由于電池片隱裂、黑心、氧化、熱斑、虛焊、背板等材料缺陷等因素,導(dǎo)致組件在長期運(yùn)行過程中功率受影響,影響發(fā)電量。
(2)太陽輻射強(qiáng)度:在太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率一定的情況下,光伏系統(tǒng)發(fā)電量是由太陽輻射強(qiáng)度決定的。光伏電站的發(fā)電量直接與太陽輻射量有關(guān),太陽的輻射強(qiáng)度、光譜特性是隨著氣象條件而改變的。
(3)環(huán)境濕度:由于光伏系統(tǒng)長期在外界工作,如果濕度過大,水汽透過背板滲透至組件內(nèi)部,造成 EVA 水解,醋酸離子使玻璃中析出金屬離子,致使組件內(nèi)部電路和邊框之間存在高偏置電壓而出現(xiàn)電性能衰減、發(fā)電量下降現(xiàn)象。
(4)環(huán)境溫度:外界環(huán)境溫度變化及組件在工作過程中產(chǎn)生的熱量致使組件溫度升高,也會(huì)造成組件的發(fā)電功率下降。
(5)安裝傾斜角:組件的太陽輻射總量 Ht 由直接太陽輻射量 Hbt、天空散射量 Hdt、地面反射輻射量 Hrt 組成,即:Ht=Hbt+Hdt+Hrt。相同地理位置上,由于組件安裝傾角不同,對太陽光吸收累積量不同,造成發(fā)電量差異。
(6)陰影遮擋情況:在組件工作過程中由于陰影遮擋等會(huì)造成“熱斑效應(yīng)”,被遮擋部分組件將不提供功率貢獻(xiàn)并在組件內(nèi)部成為耗能負(fù)載,同時(shí)造成組件局部溫度升高,過熱區(qū)域可引起 EVA 老化變黃,使該區(qū)域透光率下降,從而使熱斑進(jìn)一步惡化,影響整體發(fā)電。

2.逆變器啟動(dòng)條件有哪些?
逆變器的啟動(dòng)條件:
(1)逆變器直流 DC 開關(guān)處于打開 ON 的狀態(tài)。
(2)光照充足,能夠滿足直流電輸入電壓大于逆變器啟動(dòng)電壓且小于最大直流輸入電壓,直流電的總短路電流小于逆變器的最大短路電流。
(3)電網(wǎng)運(yùn)行正常,即電網(wǎng)電壓和頻率保持在特定范圍內(nèi)。
3.逆變器的運(yùn)行狀態(tài)有哪些?
逆變器有五種運(yùn)行狀態(tài):等待、自檢、并網(wǎng)發(fā)電、故障和關(guān)機(jī)。
光伏上電后顯示屏顯示“等待”,若光伏系統(tǒng)正常且有市電,稍后顯示屏顯示“自檢 30S”,機(jī)器開始自檢,自檢結(jié)束后,顯示屏顯示“并網(wǎng)發(fā)電”。如果光伏系統(tǒng)存在問題,機(jī)器會(huì)報(bào)錯(cuò)提示“故障”信息。
4.什么情況會(huì)導(dǎo)致逆變器不工作?
以下任何一種情況將導(dǎo)致逆變器不工作:
(1)DC 開關(guān)處于 OFF 的狀態(tài)。
(2)光照減弱,致使直流輸入不滿足逆變器啟動(dòng)條件。
(3)防逆流裝置動(dòng)作,交流側(cè)斷路器斷開,即電網(wǎng)斷開或丟失。
(4)逆變器檢測到電網(wǎng)電壓或頻率異常,即超出安規(guī)要求的工作范圍。
科學(xué)已證明光伏發(fā)電無輻射無污染無噪音零排放
有關(guān)光伏幕墻的視頻,有人在評(píng)論稱輻射墻,據(jù)理力爭說光伏無輻射,還拿出了證據(jù),只得感嘆無知者太多,還在傳謠。
推廣光伏發(fā)電不容易,有必要出一篇科普文章,方便大家轉(zhuǎn)給不明真相的人。
無輻射
光伏發(fā)電是將光能通過半導(dǎo)體的特性直接轉(zhuǎn)化為直流電能的,再通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成可以被我們使用的交流電。
光伏系統(tǒng)是由光伏組件,支架,直流電纜,逆變器,交流電纜,配電柜,變壓器等組成,其中支架不帶電,自然不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。光伏組件和直流電纜,里面是直流電流,方向沒有變化,只能產(chǎn)生電場,不能產(chǎn)生磁場。
輸出變壓器雖然是交流電,但頻率很低,只有50Hz,產(chǎn)生的磁場很低。逆變器是把直流電轉(zhuǎn)為交流電的設(shè)備,里面有電力電子變換,頻率一般為5-20KHz,因此會(huì)產(chǎn)生交變電場,所以也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。國家對光伏逆變器電磁兼容性有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
光伏逆變器的電磁輻射,同家用電器相比,大約和筆記本電腦差不多,低于電磁爐,電吹風(fēng),冰箱。
因此,建設(shè)光伏電站不僅不會(huì)對人的健康產(chǎn)生危害,還可以為地球提供綠色清潔的優(yōu)質(zhì)能源,是人類未來能源發(fā)展方向。
制造過程非“高能耗”

不知道多少人污蔑說光伏發(fā)電是高污染,制造過程中的高耗能,這樣的謠言不止傳播一次。
光伏制造業(yè)主要包括晶硅提純、硅錠硅片、光伏電池和光伏組件四個(gè)環(huán)節(jié)。其中,晶硅提純需要在高溫條件下完成,需要消耗大量的電能,約占總耗能的56%-72%,是產(chǎn)業(yè)鏈中最主要的化工生產(chǎn)過程;而“高污染”來自高純多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
晶硅提純確實(shí)是大規(guī)模、高耗能產(chǎn)業(yè)。然而這不等于光伏產(chǎn)品就是高能耗,需要將單位光伏組件生產(chǎn)中所耗的總能量折算成耗電量,并與組件全壽命發(fā)電量進(jìn)行比較。2015年工信部發(fā)布的《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件》,規(guī)定多晶硅生產(chǎn)過程的電耗須小于120千瓦時(shí)/千克;新建和改擴(kuò)建項(xiàng)目須小于100千瓦時(shí)/千克,這一能耗水平應(yīng)該比較接近目前世界先進(jìn)水平。
以此折算,符合國家規(guī)定的光伏電耗,生產(chǎn)一瓦光伏組件需要0.6-1.2度電。按光伏組件25年壽命計(jì),光伏的發(fā)電遠(yuǎn)大于生產(chǎn)耗電。
沒有光污染

光污染正在威脅著人們的健康。在日常生活中,人們常見的光污染的狀況多為由鏡面建筑反光所導(dǎo)致的行人和司機(jī)的眩暈感,以及夜晚不合理燈光給人體造成的不適感。
所以大家都很擔(dān)心,安裝光伏組件是否有光污染。其實(shí)普通鋼化玻璃的可見光反射系數(shù)為9%~11%,不會(huì)造成光污染的產(chǎn)生,光伏組件使用的是與建筑同一類型玻璃,也不會(huì)造成光污染。
導(dǎo)致光污染的源頭是可見光,光伏組件內(nèi)部發(fā)電單元電池片會(huì)吸收可見光將其轉(zhuǎn)換為電能,會(huì)進(jìn)一步降低可見光的反射。
而且隨著科技創(chuàng)新,現(xiàn)在很多光伏建材都可以做成磨砂面,更能降低可見光的反射了。
無噪音、無排放

這兩點(diǎn)相對好理解,光伏發(fā)電是降太陽能轉(zhuǎn)換成電能,是光電轉(zhuǎn)換,過程中不會(huì)產(chǎn)生噪音,也不會(huì)有污染排放,非常適合安裝在居民和工商業(yè)屋頂。
近年來分布式光伏火熱發(fā)展,大多也是看中光伏發(fā)電適合安裝在屋頂,具有節(jié)能減排的功能,還能隔熱防水。
很多工廠和居民屋頂都安裝光伏電站了,我們可以實(shí)際感受得到無噪音、無排放的發(fā)電過程。

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