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太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在建筑中應(yīng)用分析

作者: | 發(fā)布日期: 2012 年 07 月 18 日 0:00 | 分類: 行業(yè)知識(shí)

能源是社會(huì)發(fā)展的根本動(dòng)力,現(xiàn)代建筑對(duì)煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)的能源過分依賴,高能耗、低效率的建筑不僅增加了能源的消耗,而且污染環(huán)境。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源,具有安全、無污染、可再生和分布范圍廣等特點(diǎn),它是最理想的可再生能源和綠色環(huán)保能源,是所有化石能源及多種可再生能源的源頭,是緩解能源危機(jī)的最可持續(xù)的途徑,是世界各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)的能源產(chǎn)品。太陽能光伏發(fā)電作為一種新的能源形式,在近年來得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。推廣和使用太陽能光伏發(fā)電,對(duì)于節(jié)能減排意義重大。

太陽能光伏發(fā)電是直接將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電形式。由于其具有安全可靠、清潔衛(wèi)生、無噪聲、無污染、建設(shè)周期短、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用于城市現(xiàn)代化建筑,市政公共工程以及亮化工程等領(lǐng)域。近年來,隨著對(duì)建筑節(jié)能要求的提高,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化已成為應(yīng)用光伏發(fā)電的發(fā)展方向。

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

2.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由太陽能電池方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等設(shè)備組成,其各部分設(shè)備的作用是:

能源是社會(huì)發(fā)展的根本動(dòng)力,現(xiàn)代建筑對(duì)煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)的能源過分依賴,高能耗、低效率的建筑不僅增加了能源的消耗,而且污染環(huán)境。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源,具有安全、無污染、可再生和分布范圍廣等特點(diǎn),它是最理想的可再生能源和綠色環(huán)保能源,是所有化石能源及多種可再生能源的源頭,是緩解能源危機(jī)的最可持續(xù)的途徑,是世界各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)的能源產(chǎn)品。太陽能光伏發(fā)電作為一種新的能源形式,在近年來得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。推廣和使用太陽能光伏發(fā)電,對(duì)于節(jié)能減排意義重大。

太陽能光伏發(fā)電是直接將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電形式。由于其具有安全可靠、清潔衛(wèi)生、無噪聲、無污染、建設(shè)周期短、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用于城市現(xiàn)代化建筑,市政公共工程以及亮化工程等領(lǐng)域。近年來,隨著對(duì)建筑節(jié)能要求的提高,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化已成為應(yīng)用光伏發(fā)電的發(fā)展方向。

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

2.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由太陽能電池方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等設(shè)備組成,其各部分設(shè)備的作用是:

(1)太陽能電池方陣。太陽電池方陣由太陽電池組合板和方陣支架組成。因?yàn)閱蝹€(gè)太陽電池的電壓一般比較低,所以通常都要把它們串、并聯(lián)構(gòu)成有實(shí)用價(jià)值的太陽電池板,作為一個(gè)應(yīng)用單元,然后根據(jù)供電要求,再由多個(gè)應(yīng)用單元的串、并聯(lián)組成太陽能電池方陣。太陽能電池板(某些半導(dǎo)體材料,目前主要是多晶矽、單晶矽以及非晶矽,經(jīng)過一定工藝組裝起來)是太陽能光伏系統(tǒng)中的最主要組成部分,也是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。太陽能電池板在有光照情況下,電池吸收光能,電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的積累,即產(chǎn)生“光生電壓”,這就是“光電效應(yīng)”。在光電效應(yīng)的作用下,太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),將光能轉(zhuǎn)換成電能,它是能量轉(zhuǎn)換的器件。

(2)蓄電池組。其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時(shí)發(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。在太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中,可不加蓄電池組。

(3)控制器。對(duì)電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的裝置。

(4)逆變器。是將太陽能電池方陣和蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備,是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,當(dāng)負(fù)載是交流負(fù)載時(shí),逆變器是必不可少的。逆變器按運(yùn)行方式,可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),本文主要介紹太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)[1]。如圖1所示,并網(wǎng)逆變器由igbt等功率開關(guān)器件構(gòu)成,控制電路使開關(guān)元件有一定規(guī)律的連續(xù)開通或關(guān)斷,使輸出電壓極性正負(fù)交替,將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流輸出。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡(jiǎn)單,造價(jià)低,但諧波分量大,一般用于幾百瓦以下和對(duì)諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器成本高,但可以適用于各種負(fù)載。

并網(wǎng)逆變器除具有普通逆變器的功能外,還應(yīng)具有以下功能:

純正弦波同步并網(wǎng)送電:通過dc/ac電壓型逆變器實(shí)現(xiàn)電流暫態(tài)控制,將電流控制成50hz正弦波,自動(dòng)與電網(wǎng)同步后送入電網(wǎng)。以正弦波電流的方式并網(wǎng)送電不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾和過多的無功分量。

太陽能電池最大功率追蹤技術(shù):以晶體矽為基本材料的太陽能電池在不同的照射強(qiáng)度和溫度下其i~v特性曲線各不相同,而輸出與i~v特性相應(yīng)存在一個(gè)最大功率輸出點(diǎn),因此,對(duì)太陽電池最大輸出功率點(diǎn)的追蹤mppt(maximum power point trace)成為提高整個(gè)系統(tǒng)效率的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

反孤島運(yùn)行技術(shù):并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行時(shí),電網(wǎng)因意外情況出現(xiàn)停電時(shí),并網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備應(yīng)該能夠及時(shí)檢測(cè)出電網(wǎng)停電情況,并與電網(wǎng)解列,停止向電網(wǎng)送電,以保護(hù)人身和設(shè)備安全。

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