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、維護簡單等特點,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。
能源是社會發(fā)展的根本動力,現(xiàn)代建筑對煤炭、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,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,是緩解能源危機的最可持續(xù)的途徑,是世界各國爭相開發(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,在近年來得到了長足的發(fā)展。推廣和使用太陽能光伏發(fā)電,對于節(jié)能減排意義重大。
1、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)
1.1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。因為單個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)成有實用價值的太陽電池板, 作為一個應(yīng)用單元, 然后根據(jù)供電要求,再由多個應(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，目前主要是多晶硅、單晶硅以及非晶硅，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)生電動勢,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發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。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
對電能進行調(diào)節(jié)和控制的裝置。
(4)逆變器
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,當負載是交流負載時,逆變器是必不可少的。逆變器按運行方式, 可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),為獨立負載供電。
并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(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)。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。方波逆變器電路簡單, 造價低, 但諧波分量大, 一般用于幾百瓦以下和對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載。
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