熱門(mén)關(guān)鍵詞: 光伏太陽(yáng)能板天窗 防水光伏太陽(yáng)能電池板 U玻璃光伏太陽(yáng)能電池板
就說(shuō)這高溫天氣把人逼瘋到什么程度了。
有人甚至動(dòng)了買太陽(yáng)能的心思,來(lái)給自己家空調(diào)供電。
HN上也是呼聲一片,“我們需要大量太陽(yáng)能板”還成為了全民熱議話題,討論度達(dá)到了809。
這種天氣下,英國(guó)7月一天的太陽(yáng)能發(fā)電量就達(dá)到了66.9吉瓦時(shí),能滿足全國(guó)8.6%的需求,德國(guó)那邊據(jù)說(shuō)還達(dá)到了太陽(yáng)能發(fā)電量單日新高。
難道說(shuō),極端高溫還真能“百害而有一利”?
BUT,非常抱歉,你可能想多了。
太陽(yáng)能發(fā)電,其實(shí)也怕高溫!
太高溫,光伏發(fā)電效率下降了
這事兒還得從太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)備說(shuō)起。
太陽(yáng)能發(fā)電的原理,本質(zhì)上是利用光照射半導(dǎo)體產(chǎn)生的光伏效應(yīng)(光生伏特效應(yīng)),將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/span>
具體來(lái)說(shuō),就是通過(guò)將太陽(yáng)光照射到P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接觸形成的PN結(jié)上,PN結(jié)吸收光子的能量后,激發(fā)電子和空穴(向相反方向移動(dòng)),從而出現(xiàn)異號(hào)電荷積累形成正負(fù)兩極,產(chǎn)生電壓。
從這個(gè)角度來(lái)看,更多的光能確實(shí)能產(chǎn)生更多的電能。
BUT,高溫不等于更多的光能(即使沒(méi)有太陽(yáng)光,環(huán)境溫度也可能非常高)。
除此之外,高溫還會(huì)產(chǎn)生熱斑效應(yīng)和PID效應(yīng)等影響。
熱斑效應(yīng),指串聯(lián)支路中部分組件因某些原因被“遮蔽”,不僅無(wú)法產(chǎn)生電量,還會(huì)被當(dāng)做負(fù)載消耗其他支路產(chǎn)生的能量。
一旦出現(xiàn)高溫天,局部溫度過(guò)高的情況就會(huì)被加劇,強(qiáng)化熱斑效應(yīng),直接導(dǎo)致組件電池板老化、損壞的情況。
畢竟作為暴露在外界的“一大塊板子”,光伏電池板不可避免會(huì)被污染,如出現(xiàn)鳥(niǎo)屎等。
放在平時(shí),鳥(niǎo)屎也就是導(dǎo)致一個(gè)小電阻,但高溫一出現(xiàn),就會(huì)加劇它帶來(lái)的影響,極易出現(xiàn)燒壞組件的情況。
不僅如此,它還會(huì)嚴(yán)重影響半導(dǎo)體的工作效率。
受自身性質(zhì)影響,半導(dǎo)體的溫度穩(wěn)定性極差,必須保持在20℃~30℃范圍內(nèi)才能正常工作,高溫散熱不及時(shí)的話,直接就燒壞斷路了。
除此之外,PID效應(yīng)(電勢(shì)誘導(dǎo)衰減)也會(huì)隨著高溫潮濕的環(huán)境加劇。
由于高溫天氣往往也伴隨著潮濕,因此空氣中的大量水蒸氣,會(huì)通過(guò)封邊硅膠或背板進(jìn)入組件內(nèi)部,從而導(dǎo)致組件內(nèi)部大量電荷聚集在電池片表面,造成性能嚴(yán)重下降。
綜合來(lái)看,太陽(yáng)能發(fā)電的最佳溫度在25℃,溫度太高反而影響發(fā)電。
而且,高溫或許還對(duì)新能源發(fā)電有更嚴(yán)重的影響。
比如一些核電站最近都在降低發(fā)電,因?yàn)榕懦龅睦鋮s水溫度太高,會(huì)對(duì)海洋生物造成威脅。
例如在去年年底,英國(guó)的托內(nèi)斯核電站就不得不緊急關(guān)閉,因?yàn)檩^高的海水溫度導(dǎo)致大量水母泛濫,以至于直接堵塞了他們的冷卻水出口。
同樣在這些年,美國(guó)加州、日本、菲律賓和以色列的一些海水降溫核電站,也因?yàn)椴扇『K鋮s的方式,導(dǎo)致大量水母繁殖而無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。
那么,高溫會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能工作效率下降的話,通過(guò)熱能這種方式可不可行呢?
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還有哪些利用太陽(yáng)的發(fā)電方式?
眾所周知,我國(guó)是一個(gè)可以把黑人老哥都熱到中暑的高溫大國(guó)。
這么好的熱能資源,咱們當(dāng)然得利用起來(lái)。
所以除了太陽(yáng)能光伏發(fā)電外,我國(guó)還有很多利用太陽(yáng)能的新型發(fā)電方式。
比如常被拿來(lái)做比較的光熱發(fā)電。
在我國(guó)敦煌就建有全亞洲裝機(jī)容量最大、全球單機(jī)聚光面積最大的熔鹽塔式光熱電站。
今年6月,它的發(fā)電量超過(guò)了3379萬(wàn)kWh,單次連續(xù)不間斷發(fā)電262小時(shí),晴天平均日發(fā)電量超過(guò)185萬(wàn)kWh。
與上述提到的光伏發(fā)電不同,它不需要昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝,原理上其實(shí)類似于傳統(tǒng)的火力發(fā)電。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是用一面面大鏡子來(lái)聚集太陽(yáng)光,通過(guò)換熱裝置“燒開(kāi)水”產(chǎn)生蒸汽,然后推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。
因?yàn)樵硐嘟?,它甚至可以直接接入傳統(tǒng)發(fā)電廠。
其最大的好處就是沒(méi)有太陽(yáng)光時(shí),還能繼續(xù)發(fā)電。
通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng),光熱電站可以先將有太陽(yáng)時(shí)的熱能收集起來(lái),在光線不足時(shí)再調(diào)用。
這就避免了光伏發(fā)電中,一沒(méi)太陽(yáng)就停擺的問(wèn)題,還能根據(jù)下游用電需求來(lái)調(diào)峰。
與此同時(shí),光熱電站所用導(dǎo)熱工質(zhì)是循環(huán)使用的,幾乎不產(chǎn)生排放。
更為關(guān)鍵的是,上述我們提到光伏發(fā)電易受高溫影響的主要原因在太陽(yáng)能電池板上,而光熱發(fā)電并不使用這一部件。
所以,應(yīng)對(duì)極端高溫氣候,光熱發(fā)電或許會(huì)更有優(yōu)勢(shì)?
但光熱發(fā)電同樣有劣勢(shì),那就是對(duì)光照、占地面積要求更高,不是一種適合小型化的技術(shù)路線。
比如敦煌光熱電站的鏡場(chǎng)總面積達(dá)到了140多萬(wàn)平方米。
一直以來(lái),它的建設(shè)成本也居高不下,可達(dá)到光伏發(fā)電的4-5倍。
而除了陸地上,在水面上也能利用太陽(yáng)能發(fā)電,還能順便解決太陽(yáng)能電池板高溫的問(wèn)題。
這就是浮動(dòng)式水面光伏發(fā)電。
簡(jiǎn)單理解,就是讓太陽(yáng)能發(fā)電板漂浮在水上,水作為高熱容物質(zhì),能為光伏板散熱提供有利條件。
而且這種發(fā)電廠,可以直接建在城市郊區(qū)的湖泊水面上。
比如在我國(guó)德州丁莊鎮(zhèn),就建有世界單體容量最大的漂浮式光伏電站,總裝機(jī)容量為320兆瓦。
屬實(shí)是“躺著就能發(fā)電”了。One More Thing
那么,格局再打開(kāi)些,把太陽(yáng)能板發(fā)射到太空可以嗎?
畢竟地球上能接收到的太陽(yáng)能量,不僅已經(jīng)被大氣層反射散射過(guò),各地區(qū)的空氣質(zhì)量也會(huì)影響太陽(yáng)能發(fā)電的效率。
在太空中,太陽(yáng)能板理論上還能做到24小時(shí)持續(xù)工作,不存在夜晚的影響。
于是在20世紀(jì)70年代左右,就有人提出了天基太陽(yáng)能(Space-based solar power)的發(fā)電方法。
嗯,就是將衛(wèi)星發(fā)射到太空中,在太空中收集太陽(yáng)的能量傳回地面。
它需要在衛(wèi)星上搭載光伏電池,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能,再通過(guò)天線發(fā)射微波的方式,將電能傳輸?shù)降孛娼邮照尽?/span>
國(guó)內(nèi)外都有過(guò)這方面的研究計(jì)劃。2008年,日本提出要把空間太陽(yáng)能作為國(guó)家目標(biāo),還制定了相應(yīng)的商業(yè)化路線圖;2014年,國(guó)內(nèi)西安電子科技大學(xué)也提出了OMEGA(球形膜能量收集陣列)計(jì)劃。
然而,受限于發(fā)射成本,天基太陽(yáng)能研究并沒(méi)有火起來(lái)。
直到這幾年,隨著發(fā)射成本的降低,NASA也開(kāi)始重新考慮“天基太陽(yáng)能”這一技術(shù)的前景。
據(jù)SpaceNews消息,NASA已經(jīng)與一些技術(shù)機(jī)構(gòu)就這件事進(jìn)行了討論,計(jì)劃將結(jié)果在今年9月的國(guó)際宇航大會(huì)(IAC)上展示。
不過(guò),早在2012年,馬斯克就吐槽過(guò)這是個(gè)“蠢到?jīng)]邊兒”的事情。
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