太阳能光伏发电主要技术与进展(综述)(20091006)
太阳能光伏发电主要技术及应用评述

太阳能光伏发电主要技术及应用评述太阳能光伏发电是利用太阳能转换成电能的一种技术,是一种可再生、可持续的能源技术,其能源利用效率高、周期性稳定以及发电成本低,是匹配完善的现代可再生能源发电体系的基础技术。
本文从光伏原理、主要技术、应用前景三方面对太阳能光伏发电进行评价,旨在深入探究其科学价值与应用潜力。
一、光伏原理太阳能光伏发电基于光敏电子产生特性,是一种能源利用技术,它利用太阳光通过光伏器件(即太阳能电池)将太阳光转换为电能的过程。
太阳光照射到太阳能电池的表面,太阳能电池中的半导体材料会根据太阳光光子的能量自动分离出电子,这些电子在半导体中聚集,形成电流。
太阳能光伏发电也称为直接能源利用。
二、光伏技术太阳能光伏发电技术分为三大类:第一类是有机太阳能电池(OPV),它使用有机太阳能电池材料,如石墨甲烷衍生物,利用光敏性有机染料,或者把有机半导体放入太阳能发电系统中,把太阳光转换成电能,效率可以达到8-15%;第二类是多晶太阳能电池,它使用硅晶体,用多晶硅作为介质材料,把太阳光转换成电能,效率可以达到15-18%;第三类是太阳能热电联电技术,它将太阳能光伏发电和热电联电结合,能够把太阳光转换成电能,效率可达到18-23%。
三、光伏发电应用太阳能光伏发电作为可再生能源发电,已经被广泛应用于居民、交通和城市供电方面。
在居民领域,可以开发居民太阳能光伏发电系统,安装在住户墙体、屋顶、山坡等地方,利用太阳能光伏发电系统作为家庭电源,可以有效减少居民家庭对传统的电力供应的依赖;在交通领域,可以安装太阳能光伏发电系统,把太阳能转换成电能,供给公共交通或私家车等交通工具;在城市供电领域,可以建立大型太阳能光伏供电系统,可以实现城市规模的电力供应,以消灭城市居民对煤炭、石油等传统燃料的依赖。
综上所述,太阳能光伏发电技术是一项可再生能源利用技术,具有良好的发电效率、低成本和可再生等优点。
在国家努力推进清洁能源的背景下,太阳能光伏发电技术将有望达到全球化的应用,并发挥更大的社会经济效益。
太阳能光伏发电的技术进步与应用

太阳能光伏发电的技术进步与应用在当今能源需求不断增长和环境问题日益严峻的背景下,太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源技术,正经历着快速的发展和广泛的应用。
从家庭屋顶到大型太阳能电站,从偏远地区的供电到城市能源供应的补充,太阳能光伏发电正在逐渐改变我们的能源格局。
太阳能光伏发电的基本原理并不复杂。
它是通过太阳能电池板中的半导体材料,将太阳辐射能直接转化为电能。
当阳光照射到电池板上时,光子的能量激发半导体中的电子,产生电流。
早期的太阳能电池板效率较低,成本较高,限制了其大规模的应用。
然而,随着技术的不断进步,这些问题正在逐步得到解决。
在技术进步方面,太阳能电池板的效率不断提高是一个重要的突破。
科研人员通过改进半导体材料的结构和性能,以及优化电池板的制造工艺,使得太阳能电池板能够更有效地吸收和转化太阳能。
例如,新型的高效晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的出现,大大提高了光电转换效率。
同时,材料科学的发展也为太阳能光伏发电带来了新的机遇。
除了传统的硅材料,一些新型的半导体材料如砷化镓、碲化镉等正在被研究和应用。
这些材料具有更高的理论转换效率,虽然目前在大规模应用中还面临一些挑战,但为未来太阳能光伏发电效率的进一步提升提供了可能。
在制造工艺方面,自动化和规模化生产的不断推进,降低了太阳能电池板的生产成本。
大规模的生产线能够以更高的精度和更低的成本制造出高质量的电池板,使得太阳能光伏发电在价格上更具竞争力。
除了硬件技术的进步,软件和系统集成技术也在不断完善。
智能监控和管理系统能够实时监测太阳能电站的运行状态,优化能源输出,提高系统的稳定性和可靠性。
储能技术的发展也使得太阳能光伏发电能够更好地应对能源需求的波动,实现更稳定的供电。
太阳能光伏发电的应用范围越来越广泛。
在家庭领域,越来越多的家庭选择在屋顶安装太阳能电池板,不仅可以满足自身的用电需求,还可以将多余的电能卖给电网,实现能源的自给自足和经济效益。
在商业和工业领域,太阳能光伏发电被广泛应用于工厂、办公楼、商场等场所,降低能源成本,减少对传统能源的依赖。
太阳能发电技术的应用及发展综述

太阳能发电技术的应用及发展综述【摘要】随着经济的发展、社会的进步,人们对能源提出越来越高的要求,寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。
本文首先分析了太阳能发电技术的原理、分类和特点,然后论述了我国太阳能资源的分布,以及太阳能发电技术在我国的应用现状与发展前景,本文是个人的一些观点和看法,可供参考。
标签太阳能;太阳能热发电;太阳能光伏发电前言太阳能是一种干净的可再生的新能源,越来越受到人们的青睐,在人们生活、工作中有广泛的作用,其中之一就是将太阳能转换为电能,太阳能电池就是利用太阳能工作的。
而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光,把水烧至沸腾变为水蒸气,然后用来发电。
太阳能这种取之不尽、用之不竭的可再生洁净能源越来越受到人类关注。
开发利用太阳能,对于节约常规能源、保护自然环境、促进经济可持续发展具有极为重要的意义。
随着全球能耗的不断上升及环境污染日益严重,太阳能的利用将成为人类持续生存和发展的重要手段之一,人类对其的探索和研究将更加积极,同时也预示着太阳能发电技术将在社会中扮演越来越重要的角色。
我国太阳能资源丰富,太阳能发电产业前景广阔,新疆、西藏、甘肃等地在未来必将成为我国新的能源基地。
一、关于太阳能发电技术概述目前太阳能发电有两种方法:一种是将太阳能转换为热能,然后按常规方式发电,称为太阳能热发电;另一种是通过光电器件利用光生伏打原理将太阳能直接转换为电能,称为太阳能光伏发电。
1、太阳能热发电。
太阳能热发电是将太阳辐射从面积上浓缩产生高温,从而再利用传统方式产生电能,因此该技术用于与热发电机相连来构成发电系统。
太阳能热发电系统主要由集热系统、热传输系统、蓄热贮能系统、热机、发电机等组成。
集热系统聚集太阳能之后,经过热传输系统将聚集的太阳能传给热机,由热机产生动力,带动发电机发电。
本系统按太阳能采集方式即集热器类型的不同,可分为槽式系统、塔式系统、烟囱式系统、太阳池和碟式系统。
2、太阳能光伏发电。
太阳能光伏技术研究与进展

太阳能光伏技术研究与进展太阳能光伏技术是利用太阳辐射能直接转化成电能的一种技术,具有环保、安全、可再生等优点,越来越受到广泛关注。
随着技术研究的不断深入,其应用范围也越来越广泛,逐渐成为未来能源体系的重要组成部分。
近年来,太阳能光伏技术在技术研究和应用方面取得了重大进展。
首先是太阳能电池的研发,包括单晶硅、多晶硅、非晶硅等多种类型,同时在太阳能电池材料、电池结构和制造工艺等方面加强了研究和探索。
相比传统的燃煤、石油等能源,太阳能光伏技术使用的材料相对环保,而且太阳能电池的效率不断提高,目前已经达到了22%以上,大大提高了太阳能光伏技术的竞争力。
其次是太阳能光伏电站的建设,可以说是目前太阳能光伏技术的最直接应用。
在建设太阳能光伏电站时,需要大面积铺设太阳能电池板,这使得电站设施建设较为复杂,但太阳能光伏电站作为一种环保、可再生能源,在近年来得到了迅猛的发展。
在全球范围内,中国是太阳能光伏电站建造和运营的主要市场之一。
除此之外,太阳能光伏技术在家庭和商业领域的应用也愈加普及。
目前市面上已经推出的太阳能家庭光伏发电系统,可以为普通家庭提供独立的清洁能源,且可以自留自用,大大降低能源消费成本。
在商业领域,太阳能光伏技术也得到广泛应用,例如太阳能光伏汽车充电站、太阳能光伏路灯等,这些领域都可以通过太阳能光伏技术实现碳减排,为环保事业贡献自己的一份力量。
尽管太阳能光伏技术在技术研究和应用中取得了一定的进展,但也面临着一些挑战和困境。
一方面,太阳能光伏技术的成本较高,很多普通家庭和企业难以负担。
另一方面,太阳能光伏技术在不同的气候条件下效果可能存在一定的差异,例如在高纬度地区光伏电站发电量较低,需要在技术研究中加强对各种气候条件下光伏电池的适应性。
总的来说,太阳能光伏技术作为清洁能源的代表之一,在未来能源体系中具有重要地位和应用前景。
在技术研究和应用中,需要解决成本问题、提高光伏电池的效率和适应性等问题,进一步提高太阳能光伏技术的竞争力和可行性。
太阳能光热发电技术及其发展综述

太阳能光热发电技术及其发展综述摘要:太阳能光热发电集发电与储热为一体,具有出力灵活可控等优势,可快速深度参与电网调峰,宜与风电、光伏等新能源发电互补运行,是极具发展前景的可再生能源发电技术,受到世界各国的重视,得到了积极研究和推广应用。
关键词:太阳能;光热发电;技术;发展1光热发电技术原理及系统组成1.1聚光与集热系统聚光与集热系统是太阳能热发电的基础,主要由聚光镜场、吸热器等构成。
聚光镜场由数量巨大的同型聚光装置(如槽形抛物面反射镜、平面定日镜等)按照一定规律布局而成。
目前,聚光镜场的投资在各类太阳能发电系统中占整个系统投资的60%以上。
聚光镜场吸收的太阳能除了受镜场布局、反射率等因素的影响外,还与外界环境息息相关,如镜场所处位置天气状况、太阳辐射度等。
集热器将聚光镜场聚集的太阳辐射能直接转为热能,加热导热油、熔盐等工质。
吸热器的性能直接决定了吸热介质的出口温度。
受太阳能热源的间歇性和介质熔盐的腐蚀性等因素影响,吸热器对选材、优化设计和可靠性方面的技术和工艺要求很高。
1.2储热系统储能系统是实现光热出力灵活可调、光热发电24h连续稳定运行的关键,其储热量与电场年发电量、聚光镜场规模及电站总投资息息相关。
因此,储能系统的设计需综合考虑储热容量、储热周期与发电经济性等因素。
1.3蒸汽发生系统蒸汽发生系统的主要功能与常规火电厂相似,即实现高温流体介质(导热油、熔盐)与水工质之间的热交换,产生过热蒸汽以驱动汽轮机做功;不同之处在于,光热电站蒸汽发热系统升温速率快,最高可达到10℃/min,可实现汽轮机快速启动。
1.4发电系统发电系统的性能直接关系到太阳能光热发电经济性。
此系统配置装备同火电机组类似,但与燃煤机组相比,光热电站的发电系统具有更好的调节性能,这就要求汽轮机具有频繁启停、快速启动、低负荷运行、高效等特点。
2太阳能光热发电技术2.1塔式太阳能光热发电塔式发电是一种集中型太阳能热发电技术:在成千上万个独立控制的定日镜所组成的圆周形镜场中心位置矗立一个高达几百m的吸热塔,独立跟踪太阳的定日镜场将阳光聚集到塔顶部的接收器上以产生高温,加热工质,产生的过热蒸汽驱动汽轮机发电。
太阳能发电技术的进展与展望

太阳能发电技术的进展与展望随着能源需求的不断增长和对环境友好能源的需求日益迫切,太阳能发电技术成为了人们关注的热点话题。
我们将在本文中探讨太阳能发电技术的进展,并展望未来的发展前景。
一、太阳能发电技术的进展1. 光伏发电技术的进展光伏发电技术是目前最为成熟的太阳能发电技术之一。
过去几十年里,光伏电池的效率不断提高,成本不断下降。
同时,随着材料科学的发展,研究人员还不断尝试新材料的应用,如钙钛矿太阳能电池的出现,使得光伏发电技术进一步向前迈进。
2. 热能发电技术的进展热能发电技术是利用太阳能的热量来产生电能。
传统的热能发电技术包括太阳能热水器和太阳能热电联供系统等。
近年来,聚光太阳能发电技术逐渐崭露头角,通过聚光系统将太阳能光线聚焦到一个小区域,从而提高温度,进而产生蒸汽驱动涡轮发电机发电。
这种技术在效率上有了显著提升。
二、太阳能发电技术的展望1. 提高太阳能发电技术的效率目前光伏发电技术的平均效率约为20%,还有很大的提升空间。
研究人员正在集中精力改进材料和工艺,寻找更高效的太阳能电池结构,如多结光伏电池和钙钛矿太阳能电池等,以提高发电效率。
2. 开发可持续的储能技术太阳能发电的一个重要问题是不稳定性,即便是晴天,夜间或恶劣天气条件下也难以提供稳定的电力供应。
因此,开发可持续的储能技术变得至关重要。
目前储能技术主要包括电池储能、储能电站和氢能储存等。
随着科技的进步,相信未来会有更先进、高效的储能技术应运而生。
3. 提高太阳能发电的成本竞争力太阳能发电的成本问题一直是制约其推广应用的重要因素之一。
近年来,太阳能光伏发电系统的成本不断下降,但仍面临挑战。
需要进一步降低硅材料的制造成本、提高太阳能电池的生产效率,并加强光伏发电系统的可靠性和长期稳定性。
4. 太阳能发电的全球范围推广应用太阳能发电技术具有广泛的应用前景,可应用于住宅、工业、农业等领域,为各个行业提供清洁、可再生的能源。
虽然在一些地区太阳能发电已经得到了广泛应用,但仍有很大的推广空间,特别是在发展中国家。
太阳能光伏技术的发展与进展

太阳能光伏技术的发展与进展太阳能光伏技术是一项备受关注的新兴技术,它利用太阳光能将能量转化为电能。
随着科技的不断发展,太阳能光伏技术也在不断进步和完善,成为一项具有极高应用价值的技术。
本文将介绍太阳能光伏技术的发展历程和最新进展。
一、太阳能光伏技术的发展历程太阳能光伏技术最早可以追溯到19世纪末期,当时发现了光电效应。
20世纪60年代初期,太阳能光伏技术开始获得一定的进展,但是由于技术还不够成熟,应用还不够广泛,太阳能光伏技术并没有在当时得到广泛应用。
1980年代,太阳能光伏技术开始得到重视,德国率先推出了太阳能光伏补贴政策,并在工业生产方面有了突破。
随着太阳能光伏技术在市场上崭露头角,许多国家也加入了这场技术革命中。
2000年后,太阳能光伏技术得到了极大的发展,全球光伏市场规模也不断扩大。
目前,太阳能光伏技术已经成为一项具有广泛应用价值的技术,并为世界提供了一种清洁能源解决方案。
太阳能光伏技术的发展迅速,正迎来新的一轮飞跃。
二、太阳能光伏技术的进展1.技术成熟度不断提高太阳能光伏技术在技术成熟度方面得到了很好的提高。
从最初的硅片太阳能电池到现在的薄膜太阳能电池,太阳能电池的制造成本不断下降,效率不断提高,逐步成为一种可以大规模应用的技术。
2.成本不断降低太阳能光伏技术的成本不断降低,这也极大促进了太阳能光伏技术的发展。
现在,太阳能光伏电站的建设成本已经比以前的几乎降低了一半。
3.应用范围不断扩大太阳能光伏技术的应用范围不断扩大,逐步覆盖了各个领域。
目前,太阳能光伏技术在家庭、商业、工业等领域都得到了广泛应用,极大的促进了太阳能光伏技术的发展。
4.新技术不断涌现太阳能光伏技术的新技术不断涌现,这些新技术将太阳能光伏技术向更高层次推进。
例如,钙钛矿太阳能电池技术、有机太阳能电池技术等,这些新技术的应用将使太阳能光伏技术的效率进一步提升。
5.市场规模不断扩大目前,太阳能光伏技术市场规模不断扩大。
根据国际能源局的统计,2019年全球新建光伏装机容量达到632GW,这再次证明太阳能光伏技术的市场前景是极为广阔的。
太阳能光伏发电技术的发展与趋势

太阳能光伏发电技术的发展与趋势随着全球能源需求不断增长,传统能源的供应已经受到了限制,而太阳能光伏发电技术作为一项新兴的可再生能源已经成为了受到广泛关注的领域。
短短几十年的时间,太阳能光伏发电技术已经取得了长足的进步,成为了可靠的清洁能源供应方式之一。
本文将阐述太阳能光伏发电技术的发展历程、应用现状,以及未来的发展趋势。
一、光伏发电技术的发展历程太阳能光伏发电技术可以追溯到19世纪初,当时物理学家在观察金属的光电效应时首次发现了太阳能的光电特性。
20世纪初期,物理学家和工程师开始探索如何运用这种电学现象,最早的太阳能光伏电池在20世纪50年代制造成功。
而真正的太阳能光伏发电技术开始于20世纪70年代,随着技术的不断进步,太阳能光伏发电技术得到了更广泛的应用,尤其是在日益增长的能源需求和对环境保护的要求下。
二、光伏发电技术的应用现状目前,太阳能光伏发电技术已经广泛应用于家庭、商业和工业领域。
家庭用户可以通过安装太阳能电池板在房顶上自发地产生电力,商业和工业用户则可以选择在其建筑物上安装太阳能光伏板来为其业务和设施提供电力。
此外,太阳能光伏发电技术也越来越多地被应用于汽车领域。
一些企业开始研究如何在汽车上使用太阳能光伏板以提高其电动汽车的续航里程。
由于太阳能光伏发电技术的可靠性和高效性,越来越多的国家开始采用太阳能光伏发电作为其能源供应的主要方式。
在欧洲,德国、法国和意大利等国已成为较早采用太阳能光伏发电技术的国家,而在亚洲,中国和日本也拥有较为成熟的太阳能光伏发电产业。
三、光伏发电技术的未来发展趋势随着全球的能源需求不断扩大,太阳能光伏发电技术的发展前景将更加广阔。
未来,太阳能光伏发电技术将不仅仅是一个能源供应工具,而是一个能够种植在各种物品上的新型电源。
例如,一些科学家正在研究开发一种名为“太阳帆板”的新型太阳能光伏发电技术,这种技术能够在太空中配合光帆使用,从而为地球提供无线电波、通信和功率传输的能源。
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太阳能光伏发电主要技术与进展(综述)(中国电力企业联合会科技服务中心尹淞)一、概述太阳能作为一种可永续利用的清洁能源,是理想的可再生能源。
太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式,是利用太阳电池的光伏效应原理将太阳辐射能直接转换为电能的一种发电形式。
从能源与环境的角度来看,太阳能光伏发电属于真正无污染的清洁可再生能源。
太阳能光伏发电技术的研究始于二十世纪五十年代,近年得到迅速发展,并首先在太阳能资源丰富的国家如德国、日本和美国等国家得到了大面积的推广和应用。
为了实现能源和环境的可持续发展,世界各国都将光伏发电作为发展的重点,在各国政府的大力支持下,太阳能光伏产业发展迅速,太阳能光伏发电技术也得到了很大进展。
二、主要技术进展太阳能光伏发电技术主要涉及太阳能电池和矩阵、电源转换(逆变器、充电器)、控制系统、储能系统、并网技术等领域,本文主要就太阳能并网电站涉及的主要技术进行综述。
1、太阳能电池太阳电池技术是太阳能发电技术的主要组成部份。
太阳能电池主要有以下几种类型:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。
各类型电池主要性能如表1所示。
表 1太阳能电池分类汇总表根据表1,晶硅类电池分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件,两种组件最大的差别是单晶硅组件的光电转化效率略高于多晶硅组件,也就是相同功率的电池组件,单晶硅组件的面积小于多晶硅组件的面积。
单晶硅、多晶硅太阳能电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点。
非晶硅薄膜太阳能电池具有弱光效应好,成本相对于硅太阳能电池较低的优点。
而碲化镉、铜铟硒电池则由于原材料剧毒或原材料稀缺性,其规模化生产受到限制。
我国从上世纪50年代起就开始对太阳能电池进行研究,上世纪80至90年代先后从国外引进多条太阳能电池生产线。
近几年,太阳能电池的研究开发和生产飞跃地发展。
整体上看,我国不但在太阳能电池生产能力上进入国际先进行列,而且在薄膜太阳能电池的研究开发上达到国际先进水平。
同时还在新的有机纳米晶太阳能电池的研究中取得国际领先的成果。
目前,薄膜电池的转换效率达到6%-8%,近两年内可达到10%-12%,五年内有望达到18%,其功率衰退问题也已解决。
薄膜电池对弱光的转化率十分好,即使在阴天照样能够发电。
薄膜太阳能电池技术正在成为主流太阳能电池技术,与晶体硅太阳电池技术并驾齐驱。
2、逆变器及控制系统逆变器是一种电源转换装置,太阳能逆变器的作用是将太阳能电池产生的DC电压转换成为电网兼容的AC输出。
太阳能发电系统对逆变器的主要要求可靠、效率高、波形畸变小,功率因数高。
在可靠性和可恢复性方面,要求逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载能力及各种保护功能,如:故障情况下,逆变器必须自动从主网解列。
在逆变器输出效率方面,由于现在常用的太阳电池矩阵的光电转换效率小于15%,如果逆变器效率低,将太阳电池好不容易转换来的电能损耗掉,十分可惜。
这样势必要增加矩阵中太阳电池组件的数量,增大矩阵所占的面积,从而大大增加太阳能发电设备的投资和土建费用。
所以,要求逆变器效率要大于90%。
大功率逆变器在满载时,效率必须在90%或95%以上。
中小功率的逆变器在满载时,效率必须在85%或90%以上,在逆变器额定功率10%的情况下,也要保证90%(大功率逆变器)以上的转换效率。
对于逆变器输出波形,为使光伏阵列所产生的直流电源逆变后向公共电网并网供电,就必须对逆变器的输出电压波形、幅值及相位等与公共电网一致,实现向电网无扰动平滑供电。
输出电流波形良好,波形畸变以及频率波动低于门槛值。
并网逆变器需要在不降低功率等级的前提下,紧密匹配电网的相位和频率。
在并网时,逆变器能够把负载用不了的电能回送至电网且无须借助体积庞大、成本高昂的能量存储器件。
基于安全考虑,并网的逆变器将在掉电时自动切断且一般没有用于存储能量的电池组。
同时,离网太阳能逆变器工作在独立模式,无需与外部AC电网同步。
所以,它不需要任何反孤岛保护措施。
大型太阳光伏并网电站的控制逆变技术是太阳能光伏并网发电领域的最核心技术之一。
光伏发电系统必须对电网和太阳能电池的输出情况进行实时监测,对周围环境做出准确判断,完成相应动作,如对电网的投、切控制,系统的启动、运行、休眠、停止、故障等状态检测,以确保系统安全、可靠的工作。
由于太阳能电池的输出曲线是非线性的,受环境影响很大,为确保系统能最大输出电能,需采用最大功率跟踪控制技术,通过自寻优方法使系统跟踪并稳定运行在太阳能光伏系统的最大输出功率点,从而提高太阳能输出电能利用率;同时光伏发电系统作为分散供电电源,当电网由于电气故障、误操作或自然因素等外部原因引起中断供电时,为防止损坏用电设备以及确保电网维修人员的安全,系统必须具有孤岛保护的能力。
随着现代电力电子技术、微电子技术和控制技术的进步,特别是电力电子器件和高性能微控制器技术的提高,使高性能、高可靠性的能量变换装置成为可能,目前许多新能源领域的国外公司都在致力于这方面的研发工作,而且已经取得卓著的成效,形成了比较完善的针对并网逆变器的标准。
例如:德国SMA 公司已经研制成功大型并网逆变器,并开始系列化生产,其单台最大功率达到1000kW,由两台500kW 逆变单元通过采用群控技术并联而成,具有完善的运行保护功能,而且可以通过网络通信实现在中央控制室对逆变器的监控。
Xantrex公司500kW 并网逆变器也已投入市场。
相比较而言,太阳能光伏发电用控制并网型逆变器的研究起步比较晚,研究难度和研究范围大大增加,须涉及光伏阵列最大功率跟踪、逆变、并网和防止孤岛效应(指供电电网断电时由于负载匹配等原因造成发电装置未停机,仍然给局部电网供电的不安全情况)等技术难题。
我国对小型的与低压用户电网直接并网的光伏逆变器做过一些研究,但还没有成熟产品;对直接和高压网并网的逆变器的研究还刚刚起步,由于我国并网型太阳能发电设备还未形成规模生产,如何正确选定并网型太阳能发电设备用逆变器,将是近期必须面对的一个重要课题。
3、并网技术国际上并网光伏发电有两种应用方式,一种是在城镇的建筑屋顶或其它空地上建设,和低压配电网并联,光伏电站发出的电力直接被用户消耗,多余部分输送到电网;另一种是在荒漠建设,和高压输电网并联,通过输电网输送,降压后再供给用电负载。
光伏与建筑相结合的系统(BIPV)是一种先进、有潜力的高科技绿色节能建筑发电系统。
BIPV 系统也是目前世界上大规模利用光伏技术发电的重要市场,一些发达国家都在作为重点项目积极推进。
近年来,国外推行在用电密集的城镇建筑物上安装光伏系统,并采用与公共电网并网的形式,极大地推动了光伏并网系统的发展,光伏与建筑一体化已经占整个世界太阳能发电最大比例。
BIPV是光伏并网一种重要的应用形式,主要在城镇安装光伏电站,它是我国未来光伏发电的主要发展方向之一,我国目前已建成1MWp BIPV低压并网光伏电站,已经初步掌握了低压配电网并联的大型太阳光伏电站系统集成技术,但在关键设备及大容量光伏电站接入低压电网后对电网的影响等方面还有待深如研究。
要重点研究城镇中和低压配电网并联的大型太阳光伏电站系统集成技术,研制开发适合BIPV的多支路型光伏并网逆变器,从规模化和产业化的角度,解决新产品研制过程中出现的问题,按产业化要求进行产品设计,降低产品成本;多台逆变器的并联群控技术;完成单台容量100kVA以上的和低压并网光伏电站配套的控制逆变器;与建筑结合一体化多支路并网逆变器的最大功率跟踪以及协调控制研究,用于实际示范系统;解决大规模光伏电站接入低压电网后,谐波、孤岛,环流等问题。
目前我国的太阳能光伏发电系统,绝大多数是为解决我国边远地区人民生活用电和某些特殊生产用电而建立的独立系统。
关于并网光伏发电系统的研究还处于研究示范阶段,已建成的示范性并网光伏电站均为低压用户端并网模式,发电容量相对较小,不参与电网调度,基本不影响电网的正常运行。
而大型和超大型并网光伏电站系统不仅建设规模可以达到MW 甚至GW 级别,发出的电能直接并入高压输电网络,未来可参与电力的输送和调配,是世界各国未来可再生能源发电的重要发展方向。
随着智能电网的建设和发展,将有效地促进分布式可再生能源发电的发展,为太阳能光伏发电并网带来美好前景。
4、跟踪式光伏发电技术影响光伏系统发电效率的因素主要有太阳光照幅照度、太阳能电池转化效率、光伏逆变器的工作效率等。
当前开发的商业化电池效率最高大约为14%-17%,在现有技术条件下,再提高光伏电池的转化效率仍然需要一定的周期;光伏逆变器的工作效率已经达到90%以上,部分光伏逆变器的工作效率已经能够达到98%,很难再有大的提高。
而跟踪系统能够保证太阳入射光线始终与光伏电池阵列保持最佳的角度以接收最大的太阳光照幅射量,从而提高光电转化效率,降低光伏发电的成本。
在现有技术条件下,采用跟踪式光伏发电系统是提高太阳辐射利用率,降低成本的最佳方式,国外的研究显示单轴跟踪系统可以提高发电量20%以上,而双轴跟踪系统则可以将发电量提高40%之多。
太阳跟踪控制技术作为跟踪系统的关键技术经历了简单的手动机械式跟踪、用模拟电路进行相关逻辑控制的跟踪、以微处理器、PLC 或小型计算机为控制核心的智能型跟踪三个阶段。
跟踪控制技术现在已经非常成熟,20 世纪70 年代以后,美国就开始跟踪光伏发电的研究;2006 年德国建成的当时世界上最大的光伏并网电站,总容量为12MWp,全部采用双轴跟踪的安装方式;此外西班牙、葡萄牙等国也在建设上百兆瓦的跟踪光伏电站。
由于可靠性问题一直没有得到有效解决,我国目前尚未建成带有光伏阵列跟踪系统的并网光伏电站,中科院电工所2006 年10 月底在西藏羊八井建成我国第一座具有多种跟踪方式的光伏示范电站,总容量为13.2KWp,目前处于试运行阶段。
针对我国目前的技术状况,应建立百千瓦级多种跟踪形式的光伏自动跟踪示范系统,开展不同跟踪方式下光伏并网发电系统运行控制规律及优化控制策略,包括:不同跟踪方式下光伏并网发电系统综合优化及其综合性能评价,大规模跟踪式光伏发电系统布局等问题。
5、风光互补技术风力与太阳能互补发电系统是科学利用自然现象的最新成果。
其主要特点有:弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足, 向电网提供更加稳定的电能;充分利用空间, 实现地面和高空的合理利用; 共用一套送变电设备, 降低工程造价;同用一套经营管理人员, 提高工作效率, 降低运行成本。
将风力发电与太阳能发电技术加以综合利用, 从而构成一种互补的新型能源, 将是本世纪能源结构中一个新的增长点。
国外在新能源领域的研究主要集中于大型并网发电场及单独风力发电和单独太阳能光伏发电的控制, 风/光互补发电方面的研究比较少, 但也有一些初步的研究成果。