A globális energiaátmenet hátterében a fotovoltaikus erőművek, mint a napenergia -termelés alapvető hordozója, gyorsan fejlődnek, és kulcsfontosságú erővé válnak a megújuló energia felhasználásának előmozdításában. A fotovoltaikus erőművek műszaki alapelveinek, a rendszer összetételének és a jövőbeli fejlődési tendenciáknak a megértése nagy jelentőséggel bír az energiaátalakulás irányának megragadása és az ipari fejlődés előmozdítása szempontjából.
1 A fotovoltaikus erőművek műszaki alapelvei
A fotovoltaikus erőművek energiatermelése a fotovoltaikus hatáson alapul, amelyet Edmund Becquerel francia tudós fedezett fel 1839 -ben. Amikor a napfény ragyog a félvezető anyagokból készült napelemeken, a fotonok az elektronokkal kölcsönhatásba lépnek a félvezetőben. A fotonok energiáját az elektronok abszorbeálják, lehetővé téve számukra, hogy elegendő energiát szerezzenek az atomok korlátozásaitól, ezáltal elektron lyukpárokat eredményezve. A félvezető PN csomópontjában a beépített elektromos mező hatására az elektronok és a lyukak ellentétes irányba mozognak, áramot képezve. A több napelemet sorozatban és párhuzamosan kombináljuk a napelemek képződésével, tovább növelve a feszültséget és az áramot, és elérve a nagyméretű elektromos energiatermelést.
A korai napelemek alacsony konverziós hatékonysággal és magas költségekkel rendelkeztek, ami korlátozta széles körű alkalmazását. Az anyagtudomány és a gyártási technológia folyamatos fejlődésével azonban a monokristályos szilícium és a polikristályos szilícium által képviselt kristályos szilícium -napelemek fokozatosan mainstreamsé válnak. A monokristályos szilíciumsejtek, nagy tisztességes szilícium anyagukkal, több mint 25%-os konverziós hatékonyságot érhetnek el; Noha a polikristályos szilíciumsejtek tisztaságban kissé alacsonyabbak, átalakítási hatékonyságuk továbbra is elérheti a 20% -23% -ot az optimalizált termelési folyamatok révén. Az utóbbi években a feltörekvő perovskite napelemek gyorsan fejlődtek, a laboratóriumi konverziós hatékonyság meghaladta a 25%-ot, ami óriási fejlődési potenciált mutat be.
2 A fotovoltaikus erőmű rendszerösszetétele
(1) Energiagenerációs egység: A magkomponensek együttműködési munkája
A napelemek moduljai a fotovoltaikus energiatermelő egységek magjai. Ezeket az összetevőket különböző típusú típusokba lehet besorolni, különböző alkalmazás -forgatókönyvek és követelmények alapján. A nagyméretű talaj fotovoltaikus erőművekben gyakran használnak nagy teljesítményű és jó stabilitású polikristályos szilíciummodulokat; Az elosztott fotovoltaikus projektekben, például a kereskedelmi háztetőkben és a lakossági fotovoltaikusokban, a monokristályos szilíciummodulok kis méretük és nagy hatékonyságuk miatt nagyon kedvelik. Az alkatrészeket a zárójelben meghatározott pozíciókba telepítik, hogy az optimális szögben napfényt kapjanak.
A kombinátor mező szerepet játszik az áram gyűjtésében és terjesztésében. A több napelemes modul által generált közvetlen áramot kábelek révén egy kombináló dobozhoz csatlakoztatják. A kombináló doboz több közvetlen áramot és monitort aggregál, és védi az egyes áramokat. Utána a DC teljesítményt a DC elosztó szekrényen keresztül továbbítják a frekvenciaváltóhoz.
(2) Vezérlő és konverziós egység: Az energiaminőség és a hálózathoz csatlakoztatott művelet biztosítása
Az inverter a fotovoltaikus erőművek egyik legfontosabb berendezése, amely az egyenáramot váltakozó árammá alakítja, amely megfelel az elektromos hálózat követelményeinek. Az inverterek teljesítménye közvetlenül befolyásolja a fotovoltaikus erőművek energiatermelésének hatékonyságát és energiatartalmát. A modern inverterek a fejlett digitális vezérlési technológiát alkalmazzák, és maximális teljesítménypont -követési (MPPT) funkcióval rendelkeznek, amelyek valós időben beállíthatják a napelemek működési állapotát, hogy mindig a maximális teljesítmény -kimeneti állapotban legyenek. Ugyanakkor az inverter szűrheti és stabilizálhatja a kimeneti váltóáramot annak biztosítása érdekében, hogy az energiaminőség megfeleljen a hálózati hozzáférési szabványoknak.
A frekvenciaváltó mellett a megfigyelő rendszer a vezérlő és az átalakító egység fontos eleme. Az érzékelők és az adatgyűjtő eszközök révén a megfigyelő rendszer figyeli a fotovoltaikus erőmű különféle berendezéseinek valós idejű működési állapotát, ideértve az alkatrészek hőmérsékletét, feszültségét, áramlási, inverter-munkamételeit stb. Ezek az adatok továbbítják a központi megfigyelő helyiségbe, és a menedzsment személyzet a távolsági állomáson keresztül figyelheti és kezelheti az energiaellátást, és biztosíthatja az energiaellátó személyzetet, és biztosíthatja az erőállomást, és biztosíthatja a stabilitású erőfeszítéseket.
(3) Energiatolloló egység: A fotovoltaikus energiatermelés szakaszos problémájának megoldása
A fotovoltaikus energiatermelés szakaszos és ingadozó problémáinak megoldása érdekében az energiatároló egységek alkalmazása a fotovoltaikus erőművekben egyre szélesebb körben elterjedt. A közös energiatároló technológiák magukban foglalják az ólom-sav akkumulátorokat, a lítium-ion akkumulátorokat és az áramlási akkumulátorokat. A lítium -ion akkumulátorok a nagy energiájú sűrűségük, a nagy töltés és a kiürítés hatékonyságának, valamint a hosszú ciklusos élettartam miatt a fotovoltaikus erőművekben az energiatárolás, valamint a hosszú ciklus élettartama miatt.
Ha a nap folyamán elegendő napfény van, akkor a fotovoltaikus erőművek által generált felesleges villamos energiát energiatároló akkumulátorokban tárolják; Éjszaka, vagy ha nincs elegendő fény, az energiatároló akkumulátor elektromos energiát bocsát ki, hogy biztosítsa a stabil villamos energiát. Az energiatároló egységek részt vehetnek olyan kiegészítő szolgáltatásokban is, mint például az energiahálózat csúcsa borotválása és frekvenciaszabályozása, javítva az elektromos hálózat stabilitását és megbízhatóságát.
3 A fotovoltaikus erőművek fejlődési trendje
(1) A technológiai innováció elősegíti a hatékonyság javulását és a költségcsökkentést
A jövőben a fotovoltaikus erőmű technológiája a magasabb hatékonyság és az alacsonyabb költségek elérése érdekében fejlődik ki. Az akkumulátor technológiája szempontjából a perovskite napelemek várhatóan nagyszabású ipari alkalmazásokat fognak elérni, tovább javítva a fotovoltaikus erőművek energiatermelési hatékonyságát. Eközben a gyártási folyamatok javításával és az alkatrészek kialakításának optimalizálásával csökkenthető a fotovoltaikus modulok gyártási költségei. A frekvenciaváltó technológiája szempontjából az új topológiai struktúrák és energiakészülékek alkalmazása javítja az inverterek konverziós hatékonyságát és megbízhatóságát, és csökkenti a működési és karbantartási költségeket.
(2) Elosztott és központosított együttműködési fejlesztés
Az elosztott fotovoltaikus erőművek az utóbbi években gyorsan fejlődtek, mivel előnyeik vannak, hogy közel állnak a felhasználókhoz, a rugalmas építkezéshez és a helyszíni fogyasztáshoz. A jövőben az elosztott fotovoltaika szinergiában alakul ki a központosított fotovoltaikus erőművekkel. A városi és kereskedelmi területeken az elosztott fotovoltaikumok teljes mértékben felhasználják azokat a tereket, mint a tetők és a falak építése a közeli energiatermelés és fogyasztás elérése érdekében; A bőséges napenergia-erőforrásokkal rendelkező távoli területeken a központosított fotovoltaikus erőművek továbbra is kihasználják méretük előnyeit, hogy nagyszabású tiszta energiát biztosítsanak az energiahálózathoz. Ugyanakkor az intelligens hálózati technológián keresztül az elosztott fotovoltaikus és a centralizált fotovoltaikus erőművek közötti összekapcsolódást lehet elérni, optimalizálva az energiaforrások elosztását.
(3) Integrált fejlesztés más iparágakkal
A fotovoltaikus erőműveket mélyen integrálják az olyan iparágakba, mint a mezőgazdaság, a halászat és az állattenyésztés, olyan innovatív fejlesztési modelleket képezve, mint például a "Mezőgazdasági fotovoltaikus komplementaritás", a "Fishery Photovoltaikus komplementaritás" és az "Állattenyésztés fotovolitikai komplementaritásának". A "Mezőgazdasági fotovoltaikus komplementer" módban a fotovoltaikus modulokat a mezőgazdasági területek fölé telepítik, és az alábbi földterület továbbra is felhasználható a mezőgazdasági ültetéshez, a földi erőforrások hatékony felhasználásával; A "Halászati fotovoltaikus komplementer" modell magában foglalja a fotovoltaikus erőművek építését a halak tavak, a víz alatti akvakultúra felszínén, és növeli a földterületenkénti átfogó jövedelmet. Ez az ipari integrációs fejlesztési modell nemcsak a fotovoltaikus erőművek alkalmazási forgatókönyveit bővíti, hanem elősegíti a kapcsolódó iparágak zöld és fenntartható fejlődését is.