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建筑电气
建筑电气.
太阳能发电
背景
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。
现有能源主要有3种,即火电、水电和核电。
火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。
一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少,正面临着枯竭的危险。
据估计,全世界石油资源再有30年便将枯竭。
另一方面燃烧燃料将排出CO2和硫的氧化物,因此会导致温室效应和酸雨,恶化地球环境。
水电要淹没大量土地,有可能导致生态环境破坏,而且大型水库一旦塌崩,后果将不堪设想。
另外,一个国家的水力资源也是有限的,而且还要受季节的影响。
核电在正常情况下固然是干净的,但万一发生核泄漏,后果同样是可怕的。
前苏联切尔诺贝利核电站事故,已使900万人受到了不同程度的损害,而且这一影响并未终止。
这些都迫使人们去寻找新能源。
新能源要同时符合两个条件:
一是蕴藏丰富不会枯竭;二是安全、干净,不会威胁人类和破坏环境。
目前找到的新能源主要有两种,一是太阳能,二是燃料电池。
另外,风力发电也可算是辅助性的新能源。
其中,最理想的新能源是大阳能。
摘要
太阳能发电是一种新兴的可再生能源。
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能,化石燃料可以称为
到末端需电量,日照时间(发电时间)的影响。
因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。
2.控制器
控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近,以获得最高效率。
而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式,使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。
放电控制主要是指当电池缺电、系统故障,如电池开路或接反时切断开关。
目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm,又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器,将固定电池组件的效率提高了50%左右。
3.DC-AC逆变器
逆变器按激励方式,可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。
主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。
通过全桥电路,一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等,得到与照明负载频率f,额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。
4.发电系统反充二极管
太阳能光伏发电系统的防反充二极管又称阻塞二极管,在太阳电池组件中其作用是避免由于太阳电池方阵在阴雨和夜晚不发电或出现短路故障时,擂电池组通过太阳电池方阵放电。
防反充二极管串联在太阳电池方阵电路中,起单向导通作用。
因此它必须保证回路中有最大电流,而且要承受最大反向电压的冲击。
一般可选用合适的整流二极管作为防反充二极管。
一块板的话可以不用任何二极管,因为控制器本来就可防反冲。
板子串联的话,需要安装旁路二极管,如果是并联的话就要装个防反冲二极管,防止板子直接冲电。
防反充二极管只是保护作用,不会影响发电效果。
四、太阳能光伏发电
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。
不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。
理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。
国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国外同类产品效率约12至14%。
由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。
典型系统图如下:
五、太阳能热发电
太阳能热发电技术是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺,从而达到发电的目的。
采用太阳能热发电技术,避免了昂贵的硅晶光电转换工艺,可以大大降低太阳能发电的成本。
而且,这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势,即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中,在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
一般来说,太阳能热发电形式有槽式,塔式,碟式三种系统。
三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化,其他两种处在示范阶段,有实现商业化的可能和前景。
六、我国太阳能发电产业的发展状况
现如今,越来越多的投资者投身这一风险投资,太阳能行业发展可谓是一片光明,世界各国纷纷投入巨资,用来扶持太阳能发电产业。
意大利针对目前气候变化,采取一系列激励计划和措施,预计2020年太阳能发电市场将以四倍的增长速度达到300亿瓦的产能。
英国融资专家AD-ECO与约克郡太阳能系统安装商之间12亿英镑协议项目,该项目可使居住在地方议会地区和公共住房地区的20万英国公民免费享有太阳能屋顶系统的免费安装。
20万住户光伏屋顶系统的安装,同时也将为英国政府关于到2025年减少温室气体排放量50%目标做出重大贡献。
印度某能源公司宣布将于拉贾斯坦邦(Rajasthan)的博克兰市建设一座100MW的太阳能发电项目,预计总造价为135亿卢比。
在我国,“十二五”期间,昆明将对110千伏及以下配电网进行建设及改造,总投资107.2亿元。
“十二五”期间昆明市电网规划新建110千伏变电站49座,规划新建35千伏变电站27座,新建110千伏线路1173.52千米,35千伏线路1123千米。
“十二五”期间,昆明市将利用太阳能资源丰富的优势,大力建设太阳能发电项目。
在昆明城区规划新建3座垃圾焚烧发电厂。
预计至2015年昆明市电源装机规模将达到3498兆瓦。
天津市在天津西站东西站台3.6万平方米的顶棚上铺设太阳能电池板,将为西站站区及周边住户提供绿色能源。
河北省保定市在“十二五”期间有望建成百兆瓦发电示范区。
保定市是全国首批13个“太阳能光伏发电集中应用示范区”,该市在全国率先启动了在英利产业园三期和四期厂区的屋顶,安装总面积约8万平方米的10兆瓦光伏屋顶并网发电系统。
据透露,即将建成的该项目,年均发电量1240万千瓦时,每年可节约标准煤4464吨,减少二氧化碳排放量11600吨。
目前,在我国可再生能源发电成本中,风电为每千瓦时0.5~0.6元、太阳能发电为1.2~1.5元、生物质发电是0.4~1.0元。
由此可见,在众多新能源品种中,太阳能发电可望成为未来新能源的主导核心内容。
近年来,全球太阳能发电正逐步进入规模化发展阶段。
太阳能发电技术已取得很大进步,经济性显著提高,世界各国纷纷采取积极的政策措施支持太阳能发,我国正成为全球太阳能发电最具发展前景的市场。
七、太阳能优点与缺点
相比其他的能源利用技术,太阳能发电有其无可比拟的优势,主要表现在:
①太阳能资源没有枯竭危险,且资源分布广泛,受地域限制小;②太阳能电池主要的材料--硅,原料丰富;③无机械转动部件,没有噪声,稳定性好;④维护保养简单,维护费用低;⑤系统为组件,可在任何地方快速安装无污染,完全干净(蓄电池除外)。
同时,太阳能发电也有其不足之处:
①太阳能照射的能量分布密度小,约100W/m2;②年发电时数较低,平均1300h;③不能连续发电,受季节、昼夜以及阴晴等气象状况影响大;④精准预测系统发电量比较困难;⑤目前光伏系统的造价还比较高,系统成本40000~60000元/kW
八、结束语
绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题,开发新能源,对现有能源的充分合理利用已经得到各国政府的极大重视。
太阳能发电作为一种取之不尽,用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。
随着太阳能产业化进程和技术开发的深化,它的效率、性价比将得到提高,它在包括BIPV在内的各个领域都将得到广泛的应用,也将极大地推动中国"绿色照明工程"的快速发展。
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