《太阳能光伏发电系统安装工艺》

上传者：陈海勇
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上传时间：2016-09-17
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《太阳能光伏发电系统安装工艺》

【摘要】随着经济的快速增长，太阳能这项技术也在不断的发展中，并且能够节约能源，为人们的生活环境做出了许多的改善。所以,本文就从太阳能光伏发电系统安装工艺这方面来研究。

【关键词】太阳能光伏发电系统；安装工艺

一、前言

当今社会中,节约能源是科学家一直在研究的课题之一，为了能更好的保护人们生活的环境，所以，自然能源被科学家利用起来，并且不会对于环境产生污染，这样更能使社会的经济快速发展，也为人们带来了美好的生活。

二、太阳能光伏发电系统的组成及分类

1、太阳能光伏发电系统的组成

太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、控制器和逆变器组成。

(1)太阳能电池方阵

在有光照(无论是太阳光还是其它发光体产生的光照)情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,这就是“光生伏打效应”。在光生伏打效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,如同

一个能量转换器。太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

(2)控制器

控制器对整个系统实施过程控制,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,控制器还应具备温度补偿的功能。

(3)逆变器

由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,当负载是交流负载时,逆变器是将直流电转换成交流电的必不可少的设备。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电;并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统;正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。

2、太阳能光伏发电系统的分类

目前,太阳能光伏发电系统大致可分为两类:离网光伏蓄电系统与光伏并网发电系统。

(1)离网光伏蓄电系统

离网光伏蓄电系统是一种常见的太阳能应用方式,系统简单,适应性广,但因其蓄电池的体积偏大和维护困难,限制了使用范围,其系统结构示意图如图1所示。

图1离网光伏蓄电系统

(2)光伏并网发电系统

当用电负荷较大时,太阳能电力不足就向市电购电。在背靠电网的前提下,光伏并网发电系统省掉了蓄电池,从而扩展了使用的范围,提高了灵活性,并降低了造价,其系统结构示意图如图2所示。

图2光伏并网发电系统

三、深圳火车北站的太阳能光伏组件选择

1、太阳能电池的参数对比

光伏发电系统主要由一系列的单晶硅双玻璃光伏组件构成、将光伏组件作为一种新型建材使用。是建筑物不可分割的一部分。而光伏组件的核心部件就是太阳能电池、它是一种利用光生伏特效应：将太阳光能直接转换成电能的元件。光电转换效率和制造成本是制约太阳能电池发展的两个重要问题。目前太阳能电池均是以硅材料制造、可分为单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅薄膜电池。下面对这几类硅电池作一简单比较见表1，从表1可知、晶体硅太阳能电池发展最早、技术成熟、性能稳定、占太阳能电池总产量的90%，其高光电转换效率是非晶硅太阳能电池无法比拟的。而单晶硅具有比多晶硅更高的光电转换效率、技术更成熟、颜色均匀稳定无色差、无花纹、市场份额更大。应用更广。根据目前市场现状、由于硅材料价格的大幅下降、晶体硅价格已基本接近非晶硅价格、因此。采用高效单晶硅太阳能电池具有更好的技术优势和品质保证。

2、太阳能光伏组件的成本分析

目前单晶硅电池价格和非晶硅电池价格已基本相同、但由于单晶硅电池光电转换效率较高，非晶硅电池光电转换效率较低，单位面积下单晶硅电池功率能达到非晶硅电池的2倍以上。在总功率相同时，所需要的非晶硅电池面积将远大于单晶硅电池面积、如再计入光伏组件合成时所使用的其他材料，单晶硅组件的单价将低于非晶硅组件、在总造价相同的情况下，单晶硅组件能比非晶硅组件达到更高的总功率，年发电量更高。

表1单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅薄膜电池比较

四、太阳能光伏制氢储能―燃料电池混合发电系统

我国现有的太阳能光伏发电系统基本上是独立方式运行,系统供电受季节与气象条件的影响是其固有的弊端。目前,通过蓄电池储能来调整光伏发电系统的发电与供电之间的时间差,是减少自然条件影响的主要手段。根据独立运行的光伏发电系统设计原则,用户对供电质量、供电保证率提出的要求愈高,系统对蓄电池的需要量也愈大。长期以来,对蓄电池的依赖性是影响独立运行的光伏发电系统大量推广应用的重要原因。鉴于我国边远山区多、海岛多的特点,独立运行的光伏发电系统仍然有着广大的市场。因此,研制高密度、低成本、长寿命、无污染的储能系统,减少发电系统对自然条件的依赖性,提高光伏发电系统供电的稳定性,是深入普及光伏发电技术,进一步开拓市场的重大课题。近年来,氢能领域中制氢技术的进展和质子交换膜燃料电池技术的突破,为独立运行的光伏发电系统改变依赖蓄电池的储能方式,寻求新的系统运行模式,提供了可能性。图3给出了一种“太阳能光伏制氢储能―燃料电池发电系统”,它的运行方式是:在光伏发电系统中,以制氢储能方式替代传统的蓄电池储能环节。当日照情况良好时,通过电解水制氢将多余的电能储存起来;在阳光条件下不能使光伏发电系统正常工作时,将储存的氢通过燃料电池转换为电能,继续向负载送电,从而保证了系统供电的连续性。“太阳能光伏制氢储能-燃料电池发电系统”具有储能密度高、使用寿命长、运行成本低、没有污染,可最大限度的发挥光伏系统的发电能力的优点。“太阳能光伏制氢储能-燃料电池发电系统”由两种运行方式:当日照充足时,光伏阵列将以满功率发电。由于白天用电负荷轻,甚至无负荷,此时,光电池发出的电能将全部或部分的通过功率分配器流向制氢单元。制出的氢气储存于储氢单元,待夜晚或无日照时,燃料电池利用存储的氢气发电,供负荷使用;当日照不足时,光伏阵列发出的电能不能满足负载需要,此时,起动燃料电池发电装置与光伏电池方阵同时向负载供电。

图3太阳能光伏制氢储能-燃料电池发电系统

五、应用方案及经济性分析

该系统在钢铁厂主要应用在钢铁厂现有的大面积厂房和工业建筑上，将发出的电直接分配到附近的用电负载。由于钢铁厂生产单元一般用电量都很大，该系统的发电量相对来讲比较小，不会对电网造成大的冲击，不足的电力通过所连接的低压电网来补充。以包头钢铁厂的2250热轧车间为例，厂房屋顶面积约108500m2，若采用非晶硅薄膜光伏组件进行光伏发电，结合此光伏系统的发电效率和包头当地气候条件，太阳辐射强度为1000W/m2，年有效利用小时为1500h,相应配置一套发电能力为3.5MW的光伏发电系统，则该系统每年的发电量约为5230000kW・h。配置一套该系统的经济效益分析见表2。