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產品類別:電站系列

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發布時間:2020-06-16 10:33:33

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在能源危機和環境污染的雙重壓力下,研究開發新能源以解決未來人類對能源的需求已迫在眉睫。新能源主要包括風能、太陽能、海洋能、地熱能等。太陽能發電包括太陽熱發電和太陽能光伏發電,其中太陽能光伏發電因為其具有獨特優勢被全社會公認為當前世界最有發展潛力和前景的新能源技術。光伏發電與傳統能源和其他新能源相比,其獨特優勢如下:太陽能資源十分豐富,儲藏量巨大,取之不盡、用之不歇,而且不需要運輸;光伏發電原理為光生伏特效應,不涉及機械能轉化到電磁能過程,無噪聲,不會影響周圍居民日常生活;太陽能發電干凈、清潔、環保、無污染;光伏組件使用壽命較長,工作穩定、可靠性高;維護成本較低等。綜合上述的優點,太陽能發電將會成為當今乃至未來的一種較為理想的發電形式。

光伏發電系統是利用光伏電池的光生伏特效應,將太陽光輻射能直接轉換成電能的一種新型發電系統。光伏發電系統按照運行方式,主要可分為獨立型、并網型和混合型光伏發電系統。其中,并網型光伏發電系統,根據光伏發電系統拓撲結構的不同,可以分為單級式、雙級式和多級式光伏并網發電系統。

1、獨立性光伏發電系統

未與電力系統進行并網連接的光伏發電系統稱為獨立型光伏發電系統。獨立型光伏發電系統由光伏電池、DC/DC控制器、DC/AC逆變器和蓄電池等構成,其結構框圖如圖所示,該系統主要應用于偏遠山區、島嶼、基站等地方,下面對各部分的功能做一個簡單的介紹。

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光伏電池

光伏電池的作用是將太陽輻射能直接轉換成電能,供負載使用或存貯于蓄電池內備用。太陽能光伏電池按其發展可以分為三代,目前正從第一代基于硅片技術的晶體硅電池向基于半導體薄膜電池技術的第二代薄膜電池過渡,第三代太陽能電池尚處于研發階段,目標是提高轉化效率,降低生產成本。晶體硅太陽能電池可以分為單晶硅和多晶硅太陽能電池,特點是轉化效率高、壽命長和穩定好,但是在生產過程中會產生對有環境污染的物質,同時成本也比較高;薄膜電池具有工藝簡單、成本低,但是這種電池穩定性差、壽命短、效率低、發展較慢。目前,在太陽能光伏發電系統中所應用的電池大部分是晶體硅光伏電池。

光伏電池是一種直接將光能轉變為電能的器件,其輸出功率是光照強度、溫度的非線性函數,工作機理相當于一個半導體發光二極管。光伏組件模型主要分為物理模型和工程模型,物理模型能夠比較精準的反映光伏電池的物理特性,但是,該方法建模時需要光伏電池的內部物理參數;工程模型是對光伏電池輸出特性進行簡化和變換,得到的模型與生產廠家提供的光伏組件參數對應,模型簡單,在研究中被廣泛地使用。

2、并網型光伏發電系統

光伏并網發電系統是指發電輸出端與電網相連接,不是直接與負載的系統,即光伏電池經過逆變后在相應控制下,輸出符合并網要求的交流電的光伏發電系統。該系統中逆變器與獨立式光伏發電系統的功能不用,其不僅要實現逆變還是實現并網。此外,根據光伏系統拓撲結構的不同,并網光伏發電系統可以分為單級式、雙級式和多級式光伏并網發電系統,其中最常見的是單級式、雙級式光伏并網發電系統。

單級式并網系統結構如圖2所示,只有一級功率變換裝置,此時功率變換器需要實現并網逆變控制、最大功率點追蹤等控制功能,控制系統相對復雜,但電路簡單、器件少、系統損耗小,常用于大功率光伏并網發電系統。

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雙級式并網系統結構包括兩級功率變換器,其中第一級DC/DC環節實現最大功率追蹤控制和直流電壓變換,第二級DC/AC環節實現逆變控制和并網控制等控制功能。該系統使實現控制功能分配到兩個環節上,從而使控制方法相對簡單,但增加了效率損耗,常用于中小功率等級的并網發電系統中。

3、混合型光伏發電系統

在混合發電系統中,除了光伏發電系統外,加入了其他類型的發電裝置,比如風力發電系統,內燃機、燃料電池等。其中比較典型的是風光互補發電系統,其結構框圖如圖所示。

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風光互補發電系統中風力發電機組和光伏電池可以同時供電,在資源上可以彌補風力發電系統和光伏發電系統的缺陷,可以實現晝夜互補、季節互補,從而大大提高系統供電的可靠性