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光伏組件的接線端子盒是一個(gè)黑色的塑料盒子,位于背板后面,連接外部的電纜由其中伸出。目前,美國(guó)有29個(gè)州和華盛頓特區(qū)及2個(gè)附屬地區(qū)實(shí)施強(qiáng)制配額政策,另外8個(gè)州和2個(gè)附屬地區(qū)設(shè)定了可再生能源配額目標(biāo)。 在接線盒內(nèi)部安裝有二極管整流回路。太陽(yáng)能電池各單元之間采用串聯(lián)方式連接,如果光伏組件上某一電池單元因日光照射不到而出現(xiàn)電流降低的情況, 為了與處于同一串聯(lián)回路上的其它電池單元保持相同的電流,該電池單元將不得不承受其它電池單元工作時(shí)所施加的反向電壓。例如 一套 60 個(gè)單元的串聯(lián)組件發(fā)電系統(tǒng),當(dāng)某一個(gè)單元電流下降時(shí)將要承受約 30V 的反向電壓(每個(gè)單元工作電壓為 0.5V ,則 0.5V × 59 ≈ 30V )。在這種情況下, 該電池單元就相當(dāng)于一個(gè)耗能電阻,它將消耗其它電池單元所產(chǎn)生電能并產(chǎn)生熱量 。為了防止這種情況的發(fā)生,大約每 20 個(gè)電池單元需要并聯(lián)一個(gè)二極管作為保護(hù),大約可以抵消- 10V 的反向電壓。此時(shí)在并聯(lián)的旁路二極管中流過(guò)正向電流,也會(huì)使二極管的結(jié)溫上升,如果使用了不適當(dāng)?shù)碾娏魅萘康亩O管,或者二極管的連接方式錯(cuò)誤,其發(fā)熱量會(huì)導(dǎo)致焊接部位熔化,在惡劣的情況下甚至?xí)鸹馂?zāi)。因此,對(duì)于太陽(yáng)能電池板而言,要充分考慮其散熱和阻燃性能,并進(jìn)行必要的防災(zāi)設(shè)計(jì)。萬(wàn)一二極管因發(fā)熱而被擊穿,被這個(gè)二極管所保護(hù)的電池單元將再次承受較大的反向電壓,電池單元的進(jìn)一步發(fā)熱甚至?xí)鹫麄€(gè)光伏組件的燃燒,對(duì)于這種危險(xiǎn)必須加以考慮。
接線盒內(nèi)部有用灌封膠充填的也有不充填的。隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)以及對(duì)于可再生能源的需求,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日益受到重視??紤]到灌封膠的耐熱性能和耐風(fēng)化性能,使用得為廣泛的是硅樹(shù)脂,這種灌封膠的使用同時(shí)考慮了二極管的散熱需求。各家公司對(duì)于灌封膠的阻燃等級(jí)有著不同的要求。在不充填灌封膠的情況下需要設(shè)置通氣孔以解決接線盒內(nèi)部結(jié)露的問(wèn)題,為了防止進(jìn)水,在通氣孔上還要貼上透氣性的防水薄膜。
光可分為不同波長(zhǎng),我們可以通過(guò)彩虹看出這一點(diǎn)。另一需要解決的是怎樣更有效的與電網(wǎng)并網(wǎng),簡(jiǎn)單的辦法是直接通過(guò)普通的交流電插座進(jìn)行并網(wǎng),這樣就可以減少成本和設(shè)備的安裝,但往往各地的電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)也許不允許這樣做,電力公司有可能反對(duì)發(fā)電裝置直接和普通家庭用戶的普通插座相連。由于射到電池的光的光子能量范圍很廣,因此有些光子沒(méi)有足夠的能量來(lái)形成電子空穴對(duì)。它們只是穿過(guò)電池,就像電池是透明的一樣。但其他一些光子的能量卻很強(qiáng)。只有達(dá)到一定的能量 —— 單位為電子伏特( eV ),由電池材料(對(duì)于晶體硅,約為 1.1eV )決定 —— 才能使電子逸出。我們將這個(gè)能量值稱為材料的帶隙能量。如果光子的能量比所需的能量多,則多余的能量會(huì)損失掉(除非光子的能量是所需能量的兩倍,并且可以創(chuàng)建多組電子空穴對(duì),但這種效應(yīng)并不重要)。僅這兩種效應(yīng)就會(huì)造成電池中 70% 左右的輻射能損失。
為何我們不選擇一種帶隙很低的材料,以便利用更多的光子?遺憾的是,帶隙還決定了電場(chǎng)強(qiáng)度(電壓),如果帶隙過(guò)低,那么在增大電流(通過(guò)吸收更多電子)的同時(shí),也會(huì)損失一定的電壓。在德國(guó),綠電銷(xiāo)售必須通過(guò)專業(yè)機(jī)構(gòu)認(rèn)證并獲得綠電標(biāo)識(shí),目前主要有三種認(rèn)證模式,即GrünerStrom、OK-Power以及Tüv。請(qǐng)記住,功率是電壓和電流的乘積。帶隙能量必須能平衡這兩種效應(yīng),對(duì)于由單一材料制成的電池,這個(gè)值約為 1.4 電子伏特。
強(qiáng)制性市場(chǎng)的存在,是因?yàn)檎叩尿?qū)動(dòng),比如可再生能源配額制。目前應(yīng)用最為廣泛的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),是建在城市建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項(xiàng)目。而自愿認(rèn)購(gòu)市場(chǎng),消費(fèi)者往往對(duì)某種特定的可再生能源形式有偏好。所以,強(qiáng)制市場(chǎng)往往被認(rèn)為是綠色電力交易的基礎(chǔ),代表了可再生能源消費(fèi)的限度。而自愿市場(chǎng)往往超過(guò)這一基礎(chǔ),是由自愿性的需求決定的。在美國(guó),自愿認(rèn)購(gòu)市場(chǎng)擁有8萬(wàn)多家的商家以及超百萬(wàn)的個(gè)人對(duì)綠證進(jìn)行認(rèn)購(gòu),占到美國(guó)電力總負(fù)荷的2%,并且保持10%的增長(zhǎng)。特別是一些創(chuàng)新企業(yè)在自愿認(rèn)購(gòu)市場(chǎng)中更為活躍。2017年初,蘋(píng)果公司宣稱其在全球93%的設(shè)施用電完全使用可再生能源,即通過(guò)自愿認(rèn)購(gòu)綠色證書(shū)得以實(shí)現(xiàn)。此外,英特爾、微軟等個(gè)別公司綠電量甚至占到16%。
強(qiáng)制市場(chǎng)與自愿市場(chǎng)的有機(jī)結(jié)合使得美國(guó)在可再生能源綠證交易中取得了一定的成功。