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首先回答這個問題:光伏發(fā)電=太陽能發(fā)電嗎?
答案是否,太陽能發(fā)電通常有三種方式:光伏發(fā)電、光熱發(fā)電和光化學發(fā)電,光伏發(fā)電是其中技術最成熟、使用最廣泛的方式。
什么是光伏發(fā)電呢?光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術。對光伏發(fā)電來說,兩大核心點,一是把太陽能轉換成電能的方式,二是用什么材料來轉換。
光生伏特效應
先聊聊轉換方式——光生伏特效應。十九世紀三十年代,一位法國物理學家意外發(fā)現(xiàn),受到陽光照射后的伏打電池電量變多了,他把這種現(xiàn)象命名為光生伏特效應。隨后,人們利用吸收光子后產生電動勢的原理,開啟了光資源的探索。
光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成部件
有了原理,還需要材料來轉換。光伏發(fā)電主要由太陽能電池組件、控制器、逆變器、蓄電池組等部分組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是太陽能電池組件,它將太陽的光能轉化為電能。太陽能電池板產生的電為直流電,可直接利用,也可通過逆變器將其轉換為交流電后使用。由此可見,光伏發(fā)電系統(tǒng)產生的電能可以實現(xiàn)即發(fā)即用,也可用蓄電池組存儲電能,根據(jù)需要使用。
小課堂:逆變器為什么叫逆變器?
逆變器的作用是將生成的直流電轉換成交流電,通常物理上這個過程稱為逆變,因此實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變器。
逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的心臟。
作用1:最大功率跟蹤功能(MPPT),保證輸出功率最大化
太陽能電池板的電流和電壓是隨太陽輻射強度和太陽能電池組件自身溫度而變化的,因此輸出的功率也會變化,為了保證輸出電力最大化,就要盡可能地獲取電池板的最大輸出功率,逆變器的MPPT跟蹤功能解決了這一問題。
作用2:防孤島效應的檢測及控制功能,保障電網的安全
BUT,什么是孤島效應?
在正常發(fā)電時,光伏并網發(fā)電系統(tǒng)連接在電網上,向電網輸送有效功率,但是,當電網失電時,光伏并網發(fā)電系統(tǒng)可能還在持續(xù)工作,并和本地負載處于獨立運行狀態(tài),這種現(xiàn)象被稱為孤島效應。
防孤島裝置是光伏所有并網逆變器的必備裝置,主要是為了電網的安全考慮。試想若電網停電,電網工作人員已經披掛上陣對電路進行檢修,而戶用光伏系統(tǒng)還在源源不斷地上傳電力,多么容易造成安全事故啊!防孤島裝置就能盡可能避免這類不安全事故的發(fā)生。
作用3:自動運行和停機功能
早晨日出后,逆變器自動開始運行,進入運行后,逆變器就時時刻刻監(jiān)視太陽電池組件的輸出,只要太陽電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率,逆變器就持續(xù)運行;直到日落停機。當逆變器輸出接近0時,逆變器便形成待機狀態(tài)。
不同類型的光伏電站
常見的光伏電站類型通??煞譃榧惺焦夥l(fā)電站和分布式光伏發(fā)電站。分布式光伏電站多建在樓頂、屋頂、廠房頂?shù)鹊胤?,充分利用空間;集中式光伏電站則建在沙漠、戈壁這樣的地區(qū),充分利用廢棄的土地資源。在“雙碳”戰(zhàn)略下,隨著技術的不斷進步,光伏電站也有了日益豐富的發(fā)展方式。
集中式光伏發(fā)電站
顧名思義,即集中建設大型光伏電站,過去通常利用荒漠等土地資源,如今還能建在魚塘上。在崇明,就有上海最大的集中式光伏發(fā)電站,實現(xiàn)“上可發(fā)電、下可養(yǎng)魚”。
由國家電投上海能源科技發(fā)展有限公司自主投資的崇明陳家鎮(zhèn)裕安養(yǎng)殖場漁光互補110兆瓦光伏發(fā)電項目,位于上海崇明陳家鎮(zhèn),占地3180畝,規(guī)模為110MW,系上海地區(qū)最大的單體集中式光伏電站,已于2020年10月30日并網發(fā)電。年平均發(fā)電量12233.5萬度,每年可節(jié)約標煤36521.2噸,可減排99753.6噸二氧化碳、30.7噸二氧化硫、29.5噸氮氧化物和7.1噸煙塵,該項目將生態(tài)養(yǎng)殖與光伏發(fā)電有機結合,“漁光一體”,真正實現(xiàn)“魚、電、環(huán)保”三豐收,成為漁光互補生態(tài)養(yǎng)殖、觀光游覽、悠閑娛樂等一體化示范工程。 03:31
分布式光伏發(fā)電站
指裝機規(guī)模較小、布置在用戶附近的發(fā)電系統(tǒng),它一般接入10千伏或更低電壓等級的電網。我們平時見到的小規(guī)模的戶用屋頂光伏電站,都屬于分布式光伏電站。對比集中式,它最大的優(yōu)勢在于有效節(jié)省土地資源,提高閑散屋頂、廠房的利用效率,開發(fā)成本相對較低。
云南鳳慶作為我國革命地標之一,紅色文化內涵十分豐富。當?shù)叵募靖邷貪駸?、冬季濕冷、雨水充沛,農戶多會自發(fā)在屋頂或陽臺搭建頂棚來防止屋頂漏雨。利用這些特點,結合農戶需求,上海能科就為當?shù)剞r戶建設了陽光棚型屋頂光伏,不但能增加屋頂空間、防止漏雨、保溫隔熱,更能遮擋陽光、有效減少紫外線的直接照射,最重要的是,農戶還能通過頂層光伏發(fā)電量獲取共享收益,一舉多得。
光伏項目開發(fā)管理工具
“穹儀”
如今,我國推進整縣分布式光伏的步伐不斷加快,找到更有效地整合屋頂資源的技術,成為高質量發(fā)展縣域綜合智慧能源的重要推動力。為此,上海能科(國家電投集團風電產業(yè)創(chuàng)新中心)針對縣域開發(fā)的特點及落地過程中的痛難點問題,提出的開發(fā)工具化和平臺化解決方案——“穹儀”平臺。
通過研究無人機航拍的整縣屋頂數(shù)據(jù)采集及處理技術、基于點云數(shù)據(jù)的屋頂精細化識別模型算法、屋頂光伏陣列優(yōu)化排布技術、縣域屋頂光伏項目技術經濟在線評價模型算法、縣域開發(fā)智能收資和報告自動編寫等關鍵技術,穹儀平臺能實現(xiàn)縣域開發(fā)總覽,風光資源,開發(fā)時序建議,縣域規(guī)劃、項目踏勘、消納、經評和可研報告的收資管理和智能編寫,設計排布,項目和系統(tǒng)管理等功能,同時設有PC端和移動端,提高縣域開發(fā)的科學性、精準性、可實施性和有效性,節(jié)省縣域開發(fā)的人力資源。