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太陽能光伏發(fā)電發(fā)電過程簡單,沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件,不消耗燃料,不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì),無噪聲、無污染;太陽能資源分布廣泛且取之不盡、用之不竭。這次會議以后,世界各國加強(qiáng)了清潔能源技術(shù)的開發(fā),將利用太陽能與環(huán)境保護(hù)結(jié)合在一起。因此,與風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等新型發(fā)電技術(shù)相比,光伏發(fā)電是一種可持續(xù)發(fā)展理想特征(豐富的資源和潔凈的發(fā)電過程)的可再生能源發(fā)電技術(shù),具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
①太陽能資源取之不盡,用之不竭,照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。而且太陽能在地球上分布廣泛,只要有光照的地方就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng),不受地域、海拔等因素的限制。
②太陽能資源隨處可得,可就近供電,不必長距離輸送,避免了長距離輸電線路所造成的電能損失。
③光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程簡單,是直接從光能到電能的轉(zhuǎn)換,沒有中間過程(如熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能等)和機(jī)械運(yùn)動,不存在機(jī)械磨損。根據(jù)熱力學(xué)分析,光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率,可達(dá)80%以上,技術(shù)開發(fā)潛力巨大。
④光伏發(fā)電本身不使用燃料,不排放包括溫室氣體和其它廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì),不污染空氣,不產(chǎn)生噪聲,對環(huán)境友好,不會遭受能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊,是真正綠色環(huán)保的新型可再生能源。
⑤光伏發(fā)電過程不需要冷卻水,可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上。光伏發(fā)電還可以很方便地與建筑物結(jié)合,構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng),不需要單獨(dú)占地,可節(jié)省寶貴的土地資源。
⑥光伏發(fā)電無機(jī)械傳動部件,操作、維護(hù)簡單,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電,加之自動控制技術(shù)的廣泛采用,基本上可實(shí)現(xiàn)無人值守,維護(hù)成本低。
⑦光伏發(fā)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(30年以上),如1983年建設(shè)的10KW民用光伏電站,原址是在距離蘭州市40公里左右的村莊,當(dāng)時國內(nèi)的光伏行業(yè)發(fā)展并不完善,在這個偏遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)光伏電站是因?yàn)樵摰貐^(qū)國家電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施不完善,榆中地區(qū)很多偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村雖然用電量不大,但是還是沒有通電,這個光伏電站為附近的村莊帶去了光明。從而使許多國家,尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國家,重新加強(qiáng)了對太陽能及其它可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持,在世界上再次興起了開發(fā)利用太陽能熱潮。晶體硅太陽能電池壽命可長達(dá)20~35年。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,只要設(shè)計(jì)合理、選型適當(dāng),蓄電池的壽命也可長達(dá)10~15年。
⑧太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡單,體積小、重量輕,便于運(yùn)輸和安裝。所有的儲能系統(tǒng)基本沒有統(tǒng)一的,只能通過用電功率、時間結(jié)合當(dāng)?shù)毓庹召Y源單獨(dú)計(jì)算。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短,而且根據(jù)用電負(fù)荷容量可大可小,方便靈活,極易組合、擴(kuò)容。太陽能電池是一種大有前途的新型電源,具有清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)。太陽能光伏發(fā)電與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比,太陽能電池不會引起環(huán)境污染;太陽能電池可以大中小并舉,大到百萬千瓦的中型電站,小到只供一戶用電的太陽能發(fā)電系統(tǒng),這些特點(diǎn)是其他電源無法比擬的。
光伏組件作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心組成部分,質(zhì)量問題影響著電站系統(tǒng)效率,其中,熱斑效應(yīng)和PID效應(yīng)對光伏組件功率的影響尤其突出,不容忽視。今天小編介紹影響光伏組件功率好壞的兩大效應(yīng)詳解;
1、熱斑效應(yīng)
熱斑效應(yīng)是指在一定條件下,串聯(lián)支路中被遮蔽的光伏組件將當(dāng)做負(fù)載,消耗其他被光照的電池組件所產(chǎn)生的能量,被遮擋的光伏電池組件此時將會發(fā)熱的現(xiàn)象;被遮擋的光伏組件、將會消耗有光照的光伏組件所產(chǎn)生的部分能量或所有能量,降低輸出功率;嚴(yán)重將會光伏組件、甚至燒毀組件。異形螺母用于通過橫梁固定夾具,調(diào)節(jié)框架的位置由內(nèi)六角螺栓緊固。
2、熱斑效應(yīng)產(chǎn)生原因
造成熱斑效應(yīng)的根源是有個別壞電池的混入、電極焊片虛焊、電池由裂紋演變?yōu)槠扑?、個別電池特性變壞、電池局部受到陰影遮擋等;由于局部陰影的存在,光伏組件中某些電池單片的電流、電壓發(fā)生了變化。扶貧要持續(xù)的“輸血”不假,但是更需要持續(xù)不斷的“造血”元素的加入。其結(jié)果使電池組件局部電流與電壓之積增大,從而在這些電池組件上產(chǎn)生了局部溫升;
3、防護(hù)措施要求
在光伏電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個旁路二極管,以增加方陣的可靠性。今年3月美國太陽能產(chǎn)業(yè)協(xié)會和GTM市場調(diào)研公司共同發(fā)布的報(bào)告預(yù)計(jì),到2016年美國占全球太陽能板市場的份額將由2011年7%提升至15%。通常情況下,旁路二極管處于反偏壓,不影響組件正常工作。其原理是當(dāng)一個電池被遮擋時,其他電池促其反偏成為大電阻,此時二極管導(dǎo)通,總電池中超過被遮電池光生電流的部分被二極管分流,從而避免被遮電池過熱損壞。以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。
2、PID效應(yīng)
電位誘發(fā)衰減效應(yīng)是電池組件長期在高電壓作用下,使玻璃、封裝材料之間存在漏電流,大量電荷在電池片表面,使得電池表面的鈍化效果惡化,導(dǎo)致組件性能低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在離網(wǎng)形式地光伏大棚中可與LED系統(tǒng)相互調(diào)配,白日阻光保障植物生長,同時發(fā)電。PID現(xiàn)象嚴(yán)重時,會引起一塊光伏組件功率衰減50%以上,從而影響整個組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區(qū)易發(fā)生PID現(xiàn)象。
3、產(chǎn)生的原因
一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因,光伏電站的防雷接地是通過將方陣邊緣的組件邊框接地實(shí)現(xiàn)的,這就造成在單個組件和邊框之間形成偏壓,組件所處偏壓越高則發(fā)生PID現(xiàn)象越嚴(yán)重。邊遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)及海島:由于距離電網(wǎng)遙遠(yuǎn),我國西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、四川等省份地邊遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)以及我國沿海島嶼還有數(shù)百萬無電人口,離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)或與其它能源互補(bǔ)微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)非常適合在這些地區(qū)應(yīng)用。對于P型晶硅組件,通過有變壓器的逆變器負(fù)極接地,消除組件邊框相對于電池片的正向偏壓會有效的預(yù)防PID現(xiàn)象的發(fā)生,但逆變器負(fù)極接地會增加相應(yīng)的系統(tǒng)建設(shè)成本;二是光伏組件原因,高溫、高濕的外界環(huán)境使得電池片和接地邊框之間形成漏電流,封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道。通過使用改變絕緣膠膜乙烯酯(EVA)是實(shí)現(xiàn)組件抗PID的方式之一,在使用不同EVA封裝膠膜條件下,組件的抗PID性能會存在差異。另外,光伏組件中的玻璃主要為鈣鈉玻璃,玻璃對光伏組件的PID現(xiàn)象的影響至今尚不明確;三是電池片原因,電池片方塊電阻的均勻性、減反射層的厚度和折射率等對PID性能都有著不同的影響。
4、有效抑制PID效應(yīng)的措施
首先是從組件側(cè)考慮,采用非Na、Ca玻璃提高玻璃的體電阻,阻斷漏電流通路的形成;或者采用非乙烯—共聚物的封裝材料;其次是從逆變器側(cè)考慮,采用組件負(fù)極接地的方式,防止負(fù)偏壓造成的漏電流形成,處置方案簡便、成本低、效果顯著,但負(fù)極直接接地會造成安全隱患,威脅電站的正常運(yùn)行和運(yùn)維安全。太陽能光伏支架是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中為了擺放太陽能面板而設(shè)計(jì)出來的特殊指甲。逆變器負(fù)極接地后,若發(fā)生組件正極接地故障則會造成電池板短路,而運(yùn)維人員如若接觸到正極則會發(fā)生危險(xiǎn),所以負(fù)極接地電路必須具有異常電流監(jiān)測及分?jǐn)啾Wo(hù)系統(tǒng),方可在抑制PID效應(yīng)的同時保障電站設(shè)備的運(yùn)行安全。
在美國之外,太陽能發(fā)電成本甚至更低。在中國、印度、阿聯(lián)酋、沙特、澳大利亞等國,太陽能發(fā)電成本正快速下降。Lazard報(bào)告稱,即使按保守估計(jì),美國許多地區(qū)的煤炭和太陽能發(fā)電成本已經(jīng)持平。而與煤炭發(fā)電不同的是,太陽能發(fā)電成本還會繼續(xù)下降。
太陽能安裝成本數(shù)據(jù)顯示,至少其暫時已經(jīng)與化石燃料發(fā)電相差無幾,而且很快可能就會更便宜。在魚塘中也可以架設(shè)光伏陣列,池塘可以繼續(xù)養(yǎng)魚,光伏陣列還可以為養(yǎng)魚提供良好地遮擋作用,較好地解決了發(fā)展新能源和大量占用地地矛盾,因此農(nóng)業(yè)大棚和魚塘可以安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。到2015年底,在五個評估地區(qū)中的四個,太陽能安裝的平均成本每兆瓦時還不到50美元,第五個地區(qū)稍高,但也不到60美元。氣溫較低的地方,太陽能安裝成本會稍有提高。而在火電行業(yè),火力發(fā)電每兆瓦時的平均市場價(jià)格為30到40美元。太陽能發(fā)電成本正穩(wěn)步下降,為此將很快與比傳統(tǒng)發(fā)電成本持平,甚至更低。
盡管如此,大多數(shù)人卻依然選擇沒有使用太陽能。1995年國家計(jì)委、國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委制定了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》(1996-2010),明確提出了我國在1996-2010年新能源和可再生能源的發(fā)展目標(biāo)任務(wù)以及相應(yīng)的對策和措施。我們試圖進(jìn)行的能源轉(zhuǎn)型與復(fù)雜的社會和監(jiān)管系統(tǒng)相沖突。為何轉(zhuǎn)型如此之難,可能有很多理由,包括:美國對電力行業(yè)的監(jiān)管始終很嚴(yán),電力系統(tǒng)中斷會引發(fā)不同反應(yīng),消費(fèi)者缺少可支配開支,氣候變化是否真實(shí)質(zhì)疑,用公共資金支持替代燃料發(fā)展是否正確存在爭議,能源儲存解決方案發(fā)展緩慢等。
作為基本需求之一,電力的出售受到嚴(yán)格管制,而非僅僅因?yàn)槲覀兌夹枰?。異形螺母用于通過橫梁將龍骨固定在瓷磚底座上,六角螺栓用于擰緊調(diào)節(jié)框架的位置。這種監(jiān)管源于我們的能源基礎(chǔ)設(shè)施歷史,100多年前美國以巨大成本將其發(fā)展和建設(shè)起來?,F(xiàn)在,能源公司正從出售電力中獲取收益,同時負(fù)責(zé)維護(hù)這些老化的電網(wǎng)和電線。監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要在消費(fèi)者需求和能源公司需求之間找到平衡。
隨著太陽能這樣的新技術(shù)不斷涌現(xiàn),有些公司和居民開始安裝太陽能電池板。西方國家利用別墅屋頂建光伏電站隨處可見,就像我們樓頂安裝太陽熱水器一樣普遍。突然,能源用戶從電網(wǎng)中獲得的能源減少,甚至要求返還向電網(wǎng)中輸送的電力費(fèi)用。相比之下,許多地區(qū)的法律認(rèn)為,與電力公司不同,個人用戶安裝太陽能無助于維持電網(wǎng),就像傳統(tǒng)電力公司那樣。為了應(yīng)對這種情況,他們向用戶收取使用太陽能的費(fèi)用,即使太陽能價(jià)格更便宜,甚至在某種情況下免費(fèi)。佛羅里達(dá)州向太陽能用戶征收更高費(fèi)用,加州要求所有太陽能用戶為電網(wǎng)維護(hù)支付同樣費(fèi)用,無論他們是否使用電網(wǎng)中的能源。
此外,許多電表無法反向工作,只能電網(wǎng)中流向用戶的電力使用情況。4、授之于漁古往今來,人們最害怕的就是貧窮,國家為了扶貧,從上到下出臺了一系列政策,持續(xù)不斷的“輸血”,可是很多地方的扶貧舉措雖然也落實(shí)了,貧困戶在一定階段也得到幫扶,可是由于扶貧方式不當(dāng),貧困戶越扶越貧。許多人認(rèn)為,另一個實(shí)質(zhì)性阻礙是太陽能轉(zhuǎn)型缺少資本支持。由于它屬于新技術(shù),還沒有太多融資系統(tǒng)到位。另一個導(dǎo)致美國太陽能行業(yè)停滯不前的問題是,人們關(guān)注氣候變化是否真實(shí)。這個問題的答案將如何改變太陽能的成本數(shù)據(jù)還有待觀察。與此相關(guān)的舊觀點(diǎn)是,政府不該推廣清潔能源和為其提供補(bǔ)貼,盡管事實(shí)上傳統(tǒng)能源獲得的補(bǔ)貼更多。
能源轉(zhuǎn)型的后障礙是太陽能收集和存儲解決方案發(fā)展不平衡。因此需要電網(wǎng)公司加強(qiáng)電網(wǎng)、輸電通道的建設(shè),消除省間壁壘,建立全國范圍內(nèi)的協(xié)同消納市場。以加州為例,在用電高峰期時,太陽能運(yùn)營商必須關(guān)閉。這是因?yàn)樗鼈儫o法儲存太多能源,但是這種情況很快就會改變。伊隆˙馬斯克(Elon Musk)已經(jīng)表示,只需要100座特斯拉的超級工廠,就可滿足全世界的可再生能源需求。這種技術(shù)已經(jīng)存在,它只需要加速普及,并需要人們愿意使用。
那么,能源轉(zhuǎn)型會何時出現(xiàn)?這個問題的部分答案取決于各種“障礙”還會持續(xù)存在多久,電池和資金支持方面的改進(jìn)有多快。積極探索符合農(nóng)戶需求的“三種模式”:一是全額購買模式,平均每戶每年收益可達(dá)投資額的12%-20%,5到7年收回投資。其他因素可能取決于美國各州或城市對待可再生能源的態(tài)度,以及應(yīng)對轉(zhuǎn)型的方式。隨著這些轉(zhuǎn)變的發(fā)生,美國其他地區(qū)都在拭目以待,它們隨后更有可能跟隨這種潮流。