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摘要:在环境污染变得日益严重以及化石燃料资源逐渐枯竭的今天,新能源以其开发潜力大和无污染性成为化石能源的理想替代品。太阳能就是一种理想的替代品,主要是太阳能的可再生性和无污染性是应对当今社会环境问题的有效解决途径。因此许多国家都加大了对太阳能光伏发电技术的研究,并出台相关鼓励政策来促进太阳能产业的发展,太阳能光伏发电在此背景下发展迅速。基于此,文章针对太阳能光伏发电技术现状及改进措施进行了分析,以供参考。
关键词:太阳能光伏发电技术;现状;改进措施
1导言
太阳能是洁净、可再生能源,是传统化石能源最为重要的替代能源之一。随着我国各项技术的不断进步以及政府扶持力度的增大,我国光伏产业将迎来飞速发展新时期。相信不久的将来,随着科技的进一步发展,太阳能光伏发电系统能像网络一样,走进千家万户,成为我国电力供应不可或缺的重要部分。
2太阳能光伏发电系统的特点与内涵
太阳能光伏发电系统是指运用系统论的基本思想方法,把光伏发电系统视为一个复杂多变的系统,此系统具有的特点是太阳能光伏发电是一种清洁高效的发电方式,具有不受地面布局和高度落差等地理因素的影响,电能转换过程简单,无废弃污染物排放的特点,应用广泛,是传统化石能源的理性替代品。在这里我们将光伏发电系统按照产生电能的流程划分为:太阳能电池板采光、光生伏打效应变光,最大功率点跟踪系统用光,电能经逆变器馈入电网等四大子系统,通过四大子系统的相互作用及有机运行,实现对太阳能的高效利用。
3 太阳能热电发电原理
太阳能热电发电技术(STEG)是将太阳能集热技术与热电发电技术有机结合起来的一种环保能源技术,包括光-热转换和热-电转换2个过程。热电发电又称为温差发电,是利用热电材料的塞贝克效应将热能直接转换为电能的一种发电技术。塞贝克效应最初是由德国科学家于1821年发现,该效应是指由2种不同材料的半导体构成的回路中,2个连接端点的温度不同时,连接端点间会产生电动势,并在回路中产生电流。太阳能热电发电系统主要由太阳能集热系统、热源循环系统、冷源循环系统、半导体温差发电模块、控制模块、负载等组成。太阳辐射能投射到太阳能集热器上,被集热器中的介质吸收。高温介质把热量传送到温差发电模块的热端,温差发电模块的冷端通过散热回路维持一定的温度,温差发电模块的两端有了一定的温差,从而把热能转换为电能,电能通过电源控制电路的一系列变换,转成交流电压,接到负载上。
4 改造和优化光伏发电站的方法
4.1优化设备,降低弱光对光伏发电站效率的影响
在调查对比中可以发现,逆变器的输出谐波含量超标中主要表现在天气情况的不同,也就是多云的天气、阴天、下雨的天气,还有就是每天的早晨和晚上的时间段中,形成这种的原因中主要是弱光的条件下,总输出电流的比重中纹波电流占有比重较高,造成逆变器的使用效率下降,而且还会因为这个原因造成滤波器的损耗,造成了成本的增加。在解决问题的方法中主要是生产的逆变器厂商,需要在硬件的电路和软件的算法这两个方面进行优化,优化了这两个方面,就可以有效地解决好上面提出的问题,这样就可以形成光伏并网中的逆变器在弱光的情况下也可以在正常的范围值内,就可以有效地提高电力生产率,缓解滤波器的损耗。
4.2使用高功率密度逆变升压设备,减少设备和材料的使用量
从光伏发电站工作的经验中来看,增加逆变器的效率提高和功率的增大,这两个方面的增加在度电成本方面就会有着下降,最高能够下降到3%到5%,形成这种效果的主要原因中主要是使用了大功率的逆变器,这种设备的使用引起相应关联材料配置发生变化。比如,在逆变器的前端,不管是增大输入的电流还是提升输入的电压,在汇流设备和电缆中都会降低电量;在逆变器的后端,不断地增大变压器的功率密度。这样的变化就会引起很大的连锁反应,在高压电缆使用电量中、监控点数中、发电单元站房数量中、高压开关设备数量中、土建工程量中,都会有着减少,这种减少就会降低度电的成本。因此在选择的逆变器中,需要选择一些有着优质质量的产品,这样它的优势就更加地突显。在现在的研究中主要是对安全可靠的大功率逆变器进行研究,在未来的研究中主要的发展方向就是高功率密度逆变器升压器。
4.3增加组串的匹配性设计,保证组件发电功率的最大化
在光伏发电站的工作中,发现这样的问题,对光伏组件进行的封装工作以后,就会出现一些变化,这些变化包括了工作电压、峰值功率、工作电流,都会有着一定的差别化,这些现象的出现证明了单片的电池功率实际值有着离散性,也就是指,在同一的组串中有着同样的一块组件,就会因为这个组件造成电流最小或者是峰值功率最低。光伏组件中出现的这种离散性现象,对组件功率的提高有着严重的影响作用,也就是指,在离散性越大的情况下,组件的功率浪费中就会有着相应的增加,这是因为在同一个组串中,光伏组件的功率和电流,这些都是被最小的组件所限制的,这样的实际效果就和预想的效果有着一定的差距,为了保证预想的效果,就需要在光伏组件上有着相应的增加,这样就使得投入在光伏发电中的成本增加。解决方案:对上文分析,主要是组件的配置中有着不合理性,可以使用筛选光伏组件的方法来改变这种现状,需要对单片的光伏电池进行测试工作,在获得数据以后采用优化的方法组合,就可以最大限度地提高发电的功率。
4.4利用科学技术对板阵直流集电线路优化,减少线缆用量和线路的损耗
光伏的组件在光伏发电系统中,这个部分是主要的部件,光伏发电站要想实现发电的功能,就需要一定量的光伏组件来实现,光伏组件在设计安装的过程中,需要根据不同的要求进行并联和串联,这些排列实现发电的功能,在现在的新建光伏发电站中,随着建造的规模越来越大,核心部件中的电池组串也在不断的增加,就需要更多的支架来安装这些电池组串。这样就形成了不同板阵的电池组串,这些组串都需要和汇流箱连接在一起,连接需要使用导线,导线使用的量和组串的引出方式有着关联,还和汇流箱安置的地方有着直接的关系。工作中获得经验证明,在使用的导线越短,产生的损耗越少,度电的成本就会更低。但是,从实际的工作经验来看,线缆最短的组串引出方式可能并不适合整体的汇流方案,也就是说实际所需要线缆可能更长,因为发电单元中逆变升压设备的安装位置同样会对线缆长度造成影响,并且汇流的支路也不宜过多,受多方面因素的影响,很难通过简单的判断和计算来确定最佳的方案。汇流的支路也不是越多越好,在安装的过程中还需要综合的考虑发电单元中逆变升压设备的位置,只是简单的计算和判断是无法获得最佳的方案。为了获得优化的规划布局方案,就需要使用现在的科学技术,使用电脑的仿真模仿技术进行设计,根据出线的规划和设定的汇流方案,使用电脑对各种方案中的损耗和电缆的长度实行模拟计算,要求设计的方案要尽可能的多,这样选出方案才有着最优性。使用电脑的仿真设计技术,可以有效地解决好因为人工设计中出现的偏差问题,而且使用电脑设计,在人工成本设计中就会减少,还有就是在线缆的使用率中获得了节约,把线路的损耗降到了最低。
5 结语
随着经济社会发展带来的地球环境的进一步恶化,若是不及时加以防治,必然会对未来的发展与人类生活造成巨大的影响。因此关注能源问题,寻找到更为多元化的新兴能源是当前世界范围内工业发展的必经之路。太阳能由于其清洁性、可再生性,受到了大众的广泛认可,随着未来技术的不断成熟,太阳能光伏发电必然能够有更好的发展、取得更有益的成果。
参考文献:
[1]王乐天.我国太阳能光伏发电现状及发展前景分析[J].科学技术创新,2018(14):194-195.
[2]宋宁.我国太阳能发电效率评价研究[D].北京:中国地质大学,2018.