“太陽能成為電力之王”，國際能源署在其 2020 年報告中宣稱。IEA 專家預(yù)計，未來 20 年全球太陽能發(fā)電量將是現(xiàn)在的8-13 倍。新的太陽能電池板技術(shù)只會加速太陽能產(chǎn)業(yè)的崛起。那么這些創(chuàng)新是什么？讓我們來看看將塑造我們未來的尖端太陽能技術(shù)。

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1.浮動太陽能農(nóng)場在不占用土地的情況下提供更高的效率

所謂的浮動光伏發(fā)電相對較舊：第一個浮動太陽能發(fā)電場出現(xiàn)在 2000 年代末。從那時起，建筑原理得到了改進，現(xiàn)在這種新的太陽能電池板技術(shù)得到了巨大的成功——到目前為止，主要是在亞洲國家。

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浮動太陽能農(nóng)場的主要優(yōu)點是它們幾乎可以安裝在任何水體上。浮動光伏板的成本與類似尺寸的陸地安裝相當(dāng)。更重要的是，光伏組件下方的水可以冷卻它們，從而為整個系統(tǒng)帶來更高的效率并最大限度地減少能源浪費。浮動太陽能電池板的性能通常比陸地裝置高 5-10%。

中國、印度和韓國擁有大型浮動太陽能發(fā)電場，但現(xiàn)在最大的一個 正在新加坡建造。這對這個國家來說真的很有意義：它的空間太小了，政府會抓住一切機會使用它的水資源。

Floatovoltaics 甚至開始在美國引起轟動。美軍于 2022 年 6 月在北卡羅來納州布拉格堡的大泥湖上啟動了一個浮動農(nóng)場。這座 1.1 兆瓦的浮動太陽能發(fā)電廠擁有 2 兆瓦時容量的儲能。這些電池將在停電期間為麥考爾營地供電。

2.BIPV太陽能技術(shù)使建筑物自我維持

未來，我們不會在屋頂安裝太陽能電池板來為建筑物供電——它們本身將成為能源發(fā)電設(shè)備。光伏建筑一體化 (BIPV) 技術(shù)旨在將太陽能元件用作建筑部件，這些部件將成為未來辦公室或房屋的電力供應(yīng)商。總而言之，BIPV 技術(shù)讓業(yè)主節(jié)省了電力成本，隨后又節(jié)省了太陽能電池板安裝系統(tǒng)的成本。

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不過，這不是用面板替換墻壁和窗戶并創(chuàng)建“工作箱”。太陽能元素要自然融合，不影響人們的工作和生活方式。例如，光伏玻璃看起來像普通玻璃，但同時它收集了來自太陽的所有能量。

盡管 BIPV 技術(shù)可以追溯到 1970 年代，但它直到最近才爆發(fā)：太陽能元件變得更容易獲得、更高效和更廣泛。順應(yīng)潮流，一些寫字樓業(yè)主開始將光伏元件集成到他們現(xiàn)有的建筑物中。這被稱為建筑應(yīng)用光伏。使用最強大的BIPV太陽能電池板系統(tǒng)建造建筑物甚至成為企業(yè)家之間的競爭。顯然，您的企業(yè)越環(huán)保，其形象就越好?？磥恚瑏喼耷鍧嵸Y本（ACC） 在中國東部的一家造船廠以其 19MW 的裝機量獲得了獎杯。

3.太陽能皮膚將面板變成廣告空間

太陽能皮膚基本上是太陽能電池板的包裹物，讓模塊保持其效率并在其上顯示任何東西。如果您不喜歡太陽能電池板在屋頂或墻壁上的外觀，這種新穎的 RV 技術(shù)可讓您隱藏太陽能電池板 - 只需選擇合適的自定義圖像，如屋頂瓦片或草坪。

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新技術(shù)不僅關(guān)乎美觀，還關(guān)乎利潤：企業(yè)可以將他們的太陽能電池板系統(tǒng)變成廣告橫幅?？梢宰远x皮膚，以便它們顯示，例如，公司的標(biāo)志或市場上的新產(chǎn)品。更重要的是，太陽能皮膚為您提供了監(jiān)控模塊性能的選項。缺點是成本：對于太陽能薄膜皮膚，您必須在太陽能電池板價格的基礎(chǔ)上多支付 10%。然而，隨著太陽能皮膚技術(shù)的進一步發(fā)展，我們可以預(yù)期價格下降的幅度越大。

4.太陽能面料可以讓你的T恤為你的手機充電

大多數(shù)最新的太陽能創(chuàng)新來自亞洲。因此，日本工程師負責(zé)開發(fā)太陽能織物也就不足為奇了。既然我們已經(jīng)將太陽能電池集成到建筑物中，那么為什么不對布料做同樣的事情呢？太陽能織物可用于制作衣服、帳篷、窗簾：就像面板一樣，它可以捕獲太陽輻射并從中發(fā)電。

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使用太陽能織物的可能性是無窮無盡的。太陽能燈絲被編織成紡織品，因此您可以輕松地將它們折疊并包裹在任何東西上。想象一下，您有一個由太陽能織物制成的智能手機外殼。然后，只需躺在陽光下的桌子上，您的智能手機就會被充電。從理論上講，你可以簡單地用太陽能織物包裹你家的屋頂。這種織物將像面板一樣產(chǎn)生太陽能，但您無需支付安裝費用。當(dāng)然，屋頂標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池板的功率輸出仍然高于太陽能織物。

5.太陽能隔音屏障將高速公路的轟鳴聲變成綠色能源

太陽能隔音屏障 (PVNB) 已經(jīng)在歐洲廣泛使用，并且也開始出現(xiàn)在美國。這個想法很簡單：建造隔音屏障以保護城鎮(zhèn)和村莊的人們免受高速公路交通噪音的影響。它們提供了很大的表面積，為了利用它，工程師們想出了一個在其中添加太陽能元素的想法。第一個 PVNB 于 1989 年出現(xiàn)在瑞士，現(xiàn)在擁有 PVNB 的高速公路數(shù)量最多的是德國，2017 年安裝了創(chuàng)紀(jì)錄的 18 個障礙物。在美國，這種障礙物的建設(shè)直到幾年前才開始，但現(xiàn)在我們希望在每個州都能看到它們。

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光伏隔音屏障的成本效益目前值得懷疑. 這在很大程度上取決于添加的太陽能元素的類型、該地區(qū)的電價和政府對可再生能源的激勵措施。例如，德國人甚至不清洗他們的隔音屏障，因為它所帶來的效率提高在經(jīng)濟上是不合理的。然而，光伏組件的效率在不斷提高，而價格卻在下降。這就是讓太陽能交通隔音屏障越來越有吸引力的原因。



光伏發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能光伏電池。太陽能光伏電池的發(fā)展，大致可以分為三代。第一代是硅系太陽能電池；第二代是薄膜太陽能電池；高倍聚光電池、有機太陽能電池、柔性太陽能電池、染料敏化納米太陽能電池等新技術(shù)則統(tǒng)稱為第三代太陽能電池。目前，主流的是第一代硅系太陽能電池，薄膜電池的市場份額正在逐步擴大，第三代電池除了高倍聚光電池外，大部分還處于實驗室研發(fā)階段。

硅系太陽能電池

硅系太陽能電池中，單晶硅技術(shù)最為成熟。這種電池的效率與成本主要受其制造流程影響。制造流程主要分為鑄錠、切片、擴散、制絨、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)等幾個步驟。采用這種普通工藝流程生產(chǎn)的太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率一般在16%－18%。

單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率是最高的，但是成本也較高。多晶硅太陽能電池能夠很好地降低成本，其優(yōu)點是能直接制造出適于規(guī)?；a(chǎn)的大尺寸方形硅錠，設(shè)備比較簡單，因而制造過程簡單、省電、節(jié)約硅材料，對材質(zhì)要求也較低。

除了降低材料成本，降低太陽能電池的成本，主要通過兩方面來實現(xiàn)，一是減少耗材，例如減小硅片的厚度；二是提高轉(zhuǎn)換效率。提高效率的途徑包括以下幾方面：第一是增加光的吸收，如表面制絨、制備減反射層、減小正面電極的寬度等。第二是減少光生載流子的復(fù)合，提高光子利用率，如發(fā)射極鈍化技術(shù)。第三是減小電阻，增加電極對光電流的吸收，如分區(qū)摻雜與背電場技術(shù)。

目前單晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的最高紀(jì)錄，是新南威爾士大學(xué)PERL結(jié)構(gòu)太陽電池創(chuàng)造的24.7%。其技術(shù)特點包括：硅表面磷摻雜的濃度較低，以減少表面的復(fù)合和避免表面“死層”的存在；前后表面電極下面局部采用高濃度擴散，以減小電極區(qū)復(fù)合并形成好的歐姆接觸；通過光刻工藝使前表面電極變窄，增加了吸光面積；前表面電極采用更匹配的金屬如鈦、鈀、銀金屬組合，減小電極與硅的接觸電阻；電池的前后表面采用SiO2和點接觸的方法以減少電池的表面復(fù)合。但是，該技術(shù)目前還沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

除了PERL技術(shù)以外，還可以采用其它技術(shù)提高轉(zhuǎn)換效率。如BP Solar的表面刻槽絨面電池和背電極（EWT）穿越技術(shù)。前者主要是通過激光刻槽工藝減小正面電極的寬度，增加太陽光的吸收面積，規(guī)模化生產(chǎn)已能實現(xiàn)18.3%的效率；后者通過在電池上進行激光打孔，將正面的電極引到背面，從而增大了正面的吸光面積，能夠?qū)崿F(xiàn)21.3%的效率。

薄膜太陽能電池

晶硅太陽能電池效率高，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位。但由于硅材料價格比較高，想大幅度降低其成本是非常困難的。為了尋找晶硅電池的替代產(chǎn)品，成本更低的薄膜太陽能電池應(yīng)運而生。主流的薄膜電池有硅基薄膜電池、碲化鎘 (CdTe)薄膜電池、銅銦鎵硒（CIGS）薄膜電池三種類型。

硅基薄膜電池厚度僅為2微米，與厚度為180微米左右的晶體硅電池相比，硅材料的用量僅約為晶硅電池的1.5%，成本低廉。按照包含PN結(jié)數(shù)量的不同，硅基薄膜電池分為單結(jié)電池、雙結(jié)電池以及多結(jié)電池，不同的PN結(jié)可以吸收不同波長的太陽光。目前單結(jié)電池的最高效率可達7%，雙結(jié)可達10%。

由于材料吸光率好，碲化鎘薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率比硅基薄膜電池要高一些，目前效率可達12%。但元素鎘具有致癌作用且碲的天然儲量有限，該電池長期發(fā)展受到一定的制約。

銅銦鎵硒薄膜電池被認為是高效薄膜電池的未來發(fā)展方向，可通過制造工藝的調(diào)整提高對太陽光的吸收率，從而使得轉(zhuǎn)換效率得到提升。目前，實驗室的轉(zhuǎn)換效率可達20.1%，產(chǎn)品效率可達13－14%，是所有薄膜電池里面最高的一種。

第三代電池

第三代電池理論上可以實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)階段除了聚光電池外，大多數(shù)還處于實驗室研究階段。

聚光電池一般采用III-V族半導(dǎo)體材料，主要是因為III-V族半導(dǎo)體具有比硅高得多的耐高溫特性，在高照度下仍具有高的光電轉(zhuǎn)換效率，而且多結(jié)的結(jié)構(gòu)使它們的吸收光譜和太陽光光譜接近一致，理論上的轉(zhuǎn)換效率可達68%。目前使用最多的是由鍺、砷化鎵、鎵銦磷3種不同的半導(dǎo)體材料形成3個PN結(jié)。若是進行規(guī)?；a(chǎn)，效率可達40%以上。

太陽能電池經(jīng)封裝成為太陽能組件，不同太陽能電池的應(yīng)用取決于自身特點與市場需求的發(fā)展。早期的太陽能主要應(yīng)用于通訊基站和人造衛(wèi)星等，后來逐漸進入民用領(lǐng)域，如太陽能屋頂。在這些場景下，安裝面積小，能量密度需求高，因而晶體硅組件占據(jù)了主要的市場份額。隨著大型太陽能荒漠電站以及光伏建筑的發(fā)展，綜合成本逐漸取代能量密度成為了考慮的重要因素，薄膜電池的應(yīng)用呈現(xiàn)上升趨勢。除此之外，不同技術(shù)的應(yīng)用還受使用環(huán)境、氣候條件等其他因素的影響。

太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用

要把太陽輻射轉(zhuǎn)化為可供人們使用的電力，需要一套完整的太陽能光伏系統(tǒng)。太陽能光伏電池是太陽能光伏系統(tǒng)的重要組成部分，是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。除此之外，光伏系統(tǒng)還包括逆變器、蓄電池、監(jiān)控器、配電系統(tǒng)等。

光伏系統(tǒng)的分類與組成

根據(jù)是否并網(wǎng)，太陽能光伏系統(tǒng)分為離網(wǎng)系統(tǒng)與并網(wǎng)系統(tǒng)兩大類。離網(wǎng)系統(tǒng)又可分為獨立光伏系統(tǒng)與混合供電系統(tǒng)。

獨立光伏系統(tǒng)一般在通信基站、太陽能路燈、偏遠山區(qū)供電等場合，全部采用太陽能作為能源供應(yīng)。系統(tǒng)組成主要包括太陽能組件、逆變器、控制器、蓄電池、配電系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等，其中，儲能裝備（蓄電池）與控制器是影響系統(tǒng)成本與壽命的關(guān)鍵因素。混合供電系統(tǒng)除了太陽能電池外，還包括油機或者風(fēng)機等，采用太陽能與其他能源共同作為能源供應(yīng)。

并網(wǎng)技術(shù)一般應(yīng)用在太陽能屋頂和大規(guī)模的光伏電站。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)不需要儲能設(shè)備，成本較低，主要組成包括太陽能組件、逆變器、配電系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。目前，并網(wǎng)系統(tǒng)占所有太陽能應(yīng)用的80%。

光伏發(fā)電的其他技術(shù)

除了太陽能光伏電池技術(shù)之外，逆變技術(shù)、并網(wǎng)技術(shù)、儲能技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)等技術(shù)都關(guān)系到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展。原因在于：第一，太陽能電池的輸出功率會隨著陽光輻射強度的變化而變化，具有間歇性的特點，而且，大規(guī)模并網(wǎng)會對電網(wǎng)造成沖擊，做好并網(wǎng)控制與孤島保護十分關(guān)鍵。第二，太陽能組件輸出電流為直流電，需要經(jīng)逆變器逆變?yōu)榻涣麟?，對逆變電能質(zhì)量要求比較高。第三，組件功率輸出受溫度、陰影遮蔽等因素的影響，會出現(xiàn)光伏陣列功率失配的問題，因而系統(tǒng)監(jiān)控與報警系統(tǒng)是重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。最后，由于大多數(shù)光伏電站處在偏遠的地區(qū)，遠程控制技術(shù)也非常重要。

我國在太陽能組件生產(chǎn)的質(zhì)量與規(guī)模上已經(jīng)處于世界領(lǐng)先的位置。從整個產(chǎn)業(yè)鏈來看，高利潤點集中在了硅材料提純、逆變器與監(jiān)控系統(tǒng)、光伏裝備制造等技術(shù)含量高的環(huán)節(jié)。如何在這些關(guān)鍵的技術(shù)點上取得突破，是我國光伏產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。

1.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國大部分太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)都是解決偏遠地區(qū)人民生活和部分企業(yè)生產(chǎn)的能源利用系統(tǒng)。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究還處于起步階段。建成的光伏系統(tǒng)只為少數(shù)用戶提供很少的電力,發(fā)電量也很小。它在整個電網(wǎng)中的作用可以忽略不計,可以認為不會影響電網(wǎng)[10]。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究受到高度重視。"十一五"期間,中國對并網(wǎng)技術(shù)和大型光伏電站進行了深入研究。取得了可喜的進展。在此基礎(chǔ)上,中國先后建成了5千瓦和10千瓦并網(wǎng)光伏示范電站。中國科技部將光伏發(fā)電技術(shù)列為國家重點發(fā)展課題,加大對光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的投入。R&控制器的研發(fā)和輕型逆變器的開發(fā)加快了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國家投入了大量資金,許多重要省份都建設(shè)了光伏示范電站,大力推動了全省光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為中國光伏產(chǎn)業(yè)做出了重要貢獻。

2.國外研究現(xiàn)狀

能源是經(jīng)濟增長和社會發(fā)展的強大直接動力。國際經(jīng)濟已從高速增長轉(zhuǎn)向中高速增長。我們看到國際社會發(fā)展綠色資源的決心,認識到高能耗、高污染、高能源利用率、低能源利用率和嚴重環(huán)境污染的特點。舊開發(fā)道路的高成本處理難以維護。世界各國都在大力推廣光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。光伏并網(wǎng)發(fā)電是世界太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用主要從初始投資補貼和應(yīng)用層開始[11]。例如,德國在1998年和1999年,為了促進光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,先后啟動了1000戶屋頂項目和10萬戶屋頂項目。韓國政府已采取政策支持初始投資和補貼。韓國建造了世界上最大的24兆瓦光伏電站,以提高發(fā)電效率。系統(tǒng)采用最新技術(shù)實現(xiàn)陽光跟蹤,太陽能電池板自動擺動,最終生產(chǎn)效率比固定裝置高15%[12]。加拿大制定了一系列政策。根據(jù)這些政策,500千瓦以下的光伏系統(tǒng)可以在并網(wǎng)線路上提供多余的電力,從而獲得一定的效益,在滿足自身使用要求的前提下,所有500千瓦以上的系統(tǒng)都可以并網(wǎng)實現(xiàn)盈利。

二、光伏系統(tǒng)及光伏產(chǎn)業(yè)分析

1.光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及發(fā)電原理

太陽能系統(tǒng)根據(jù)是否并網(wǎng)可分為獨立系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)。然而,不同之處在于獨立光伏系統(tǒng)非常復(fù)雜,需要電池作為能量儲備。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可直接接入公共電網(wǎng),項目少,結(jié)構(gòu)簡單。

無論是獨立發(fā)電系統(tǒng)還是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),其主要部件是太陽能電池板、控制器和逆變器[16]。太陽能電池和逆變器在控制器的控制下協(xié)調(diào)工作。太陽能電池的原理相對簡單,市場上常見的類型通常是半導(dǎo)體。當(dāng)陽光照射到表面時,光子能量被電子吸收,導(dǎo)致電子從p型半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)閚型半導(dǎo)體,從而導(dǎo)致電子和空穴的積累。當(dāng)導(dǎo)體連接形成回路時,半導(dǎo)體接觸面處的電壓將下降,外部電流將下降[17]。太陽能電池的發(fā)電原理如圖所示。另一種電池板結(jié)構(gòu)正在市場上出現(xiàn)。有機物均勻地懸浮在薄膜表面,具有重量輕、成本低的優(yōu)點。

2.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池陣列、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、濾波電路等組成。太陽能光伏發(fā)電可分為一級能量轉(zhuǎn)換和多級能量轉(zhuǎn)換。廣泛使用的能量轉(zhuǎn)換方法是一階能量轉(zhuǎn)換。

光伏系統(tǒng)有一些常見參數(shù)。最常用的是裝機容量和發(fā)電量。裝機容量等于面板面積的乘積。光伏系統(tǒng)的平均日照強度和光電轉(zhuǎn)換效率,其中光強為單位面積的平均光能強度,單位為w/m2[20]。光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力等于裝機容量、有效日照時間和綜合系數(shù)的乘積。公式中的綜合系數(shù)受多種因素影響,因此在確定最終效率系數(shù)時應(yīng)考慮光伏板的角度、傳輸損耗和能量轉(zhuǎn)換損耗[21]。太陽能光伏系統(tǒng)的安裝也是討論的熱點問題之一,即太陽能電池板的最佳位置。根據(jù)區(qū)域環(huán)境,照明方向等因素可能對安裝位置有不同的要求。

三、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

1.并網(wǎng)逆變器技術(shù)

根據(jù)直流電源的不同特點,逆變器可分為電流源和電壓源。由于電壓型逆變器結(jié)構(gòu)簡單,控制技術(shù)成熟可靠。電壓型逆變器比電流型逆變器效率高。因此,電壓型逆變器通常用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)光伏逆變器可分為絕緣型和非絕緣型。根據(jù)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的輸入側(cè)和輸出側(cè)之間是否存在電氣絕緣,并網(wǎng)光伏逆變器可分為工頻絕緣型和高頻絕緣型,這取決于并網(wǎng)光伏逆變器的工作頻率。絕緣變壓器的操作。

在實際應(yīng)用中,非線性負載廣泛存在于用戶端和網(wǎng)絡(luò)端。半波負載和整流橋電路是常見的非線性負載形式。整流橋電路是電力電子器件中最常見的輸入電路形式,也是目前最常見的非線性負載形式。非線性負載造成的最大危害是系統(tǒng)電壓、電流波形的畸變,導(dǎo)致系統(tǒng)輸出波形質(zhì)量下降。因此,我國現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了并網(wǎng)逆變器輸出波形質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)。諧波是影響并網(wǎng)逆變器輸出波形質(zhì)量的兩個關(guān)鍵因素。光伏并網(wǎng)逆變器的輸出存在直流注入問題,即并網(wǎng)電流中存在直流分量。近年來,隨著無絕緣并網(wǎng)逆變器的廣泛應(yīng)用,這一問題造成的危害越來越嚴重,引起了人們的廣泛關(guān)注。

在采用非絕緣并網(wǎng)逆變器的光伏系統(tǒng)中,直流分量將直接注入電網(wǎng),對電網(wǎng)造成嚴重危害,如各級變電站變壓器的直流偏磁。在使用并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中,雖然隔離變壓器可以在一定程度上抑制并網(wǎng)逆變器的輸出直流分量,但磁芯飽和,輸出波形畸變,損耗增大,使用壽命縮短,這也將導(dǎo)致成本的顯著增加,并且直流分量也會損壞變壓器本身。西班牙學(xué)者對逆變器輸出直流分量的研究結(jié)果表明,光伏逆變器并網(wǎng)電流中仍然存在直流分量。因此,對光伏并網(wǎng)逆變器直流注入的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2.高、低電壓穿越技術(shù)

近年來,隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,光伏發(fā)電在世界能源消費和供電中的比重越來越高。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障,電網(wǎng)的安全性就越來越高。傳統(tǒng)的高穿透率(在電網(wǎng)中所占比例)的光伏電源斷開,進一步惡化了電網(wǎng)運行,造成嚴重事故,無法滿足電力系統(tǒng)正常運行的要求。中國國家電網(wǎng)公司也頒布了《光伏電站并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》,明確規(guī)定當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)異常時,以小型光伏電站為負荷,盡快切斷電網(wǎng);對于大中型光伏電站,應(yīng)考慮作為電源,具有一定的低壓過流能力,并為系統(tǒng)提供無功功率支持,以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。并網(wǎng)逆變器過流技術(shù)的研究主要集中在風(fēng)力發(fā)電的低壓過流方面。到-D。當(dāng)事故或電力系統(tǒng)中斷導(dǎo)致供電和電網(wǎng)電壓下降時,并網(wǎng)電源能保證在一定的電壓下降范圍和時間間隔內(nèi)連續(xù)運行(無需接通電網(wǎng))。本文主要研究大型光伏電站的低壓過流問題。這是因為當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時,作為并網(wǎng)電源接口的并網(wǎng)逆變器由于其電流容量的限制而降低了電網(wǎng)的注入功率。因此,輸入和輸出功率的不平衡將導(dǎo)致直流側(cè)過壓。如果直流電壓保持穩(wěn)定,并網(wǎng)逆變器的輸出電流過大,危及電力電子設(shè)備的安全。

另外,根據(jù)光伏陣列的特性,光伏陣列的輸出功率隨著輸出電壓的增加而降低,直至達到開路電壓,輸出功率為零。因此,目前對光伏并網(wǎng)電源低壓過流的研究主要是為了抑制光伏并網(wǎng)逆變器的過流。與低壓開關(guān)相對應(yīng)的高壓開關(guān)技術(shù)一直沒有得到足夠的重視。目前,我國的相關(guān)規(guī)定主要是離網(wǎng)運行。由于風(fēng)電一般位于電網(wǎng)末端,電網(wǎng)電壓波動主要由落差引起,交叉口必須以低壓為主因此,一旦電網(wǎng)電壓突然升高,也有必要對光伏并網(wǎng)電源的高壓開關(guān)進行研究。

3.無互聯(lián)線并聯(lián)技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和電力設(shè)備的日益增多,人們對電力系統(tǒng)的功率水平和可靠性提出了越來越高的要求。由于逆變電源功率電平的限制,人們對逆變電源的要求越來越高。單臺逆變器的供電方式已不能滿足大功率、超高功率的要求。因此,重點是通過多個逆變器模塊的并聯(lián)運行來提高逆變器的功率水平。逆變器并聯(lián)技術(shù)不僅是電力系統(tǒng)向大功率發(fā)展的重要手段。同時,它也是從集中式向分布式發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。它出現(xiàn)于21世紀(jì)初,并在隨后的幾年中得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。美國、德國、日本等發(fā)達國家對此進行了深入的研究。

在逆變器并聯(lián)的實際應(yīng)用中,由于逆變器的控制信號線,并聯(lián)互聯(lián)線已成為逆變器并聯(lián)的主要方式,實現(xiàn)了逆變器模塊之間的信息共享。與平行聯(lián)絡(luò)線相比,無平行聯(lián)絡(luò)線的平行聯(lián)絡(luò)線具有冗余度好、可靠性高、容量和維護方便、應(yīng)用前景廣闊等優(yōu)點。無互聯(lián)并聯(lián)雖然不能滿足實際應(yīng)用的要求,但對逆變器并聯(lián)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用具有比并聯(lián)互聯(lián)更大的價值和意義。

對于并網(wǎng)逆變器,一般認為電網(wǎng)是一種無限理想電源,因此不必考慮并聯(lián)控制問題。近年來,隨著并網(wǎng)光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)的快速發(fā)展和我國的大力推廣,對于運行在電網(wǎng)低壓側(cè)的單相并網(wǎng)民用光伏逆變器來說,電網(wǎng)已經(jīng)不能簡單理想化。此時,并網(wǎng)光伏逆變器可被視為在沒有互聯(lián)線路的情況下以并聯(lián)模式運行。因此,從這一角度研究光伏并網(wǎng)逆變器的非互聯(lián)并聯(lián)技術(shù)是非常必要的。

三、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

1.經(jīng)濟效益

由于太陽能資源是免費的,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,整個系統(tǒng)的安裝成本一直在合理的范圍內(nèi),太陽能光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟效益非常高。根據(jù)仿真結(jié)果,分析了光伏發(fā)電日實測發(fā)電量和月實測發(fā)電量,得出了發(fā)電量由低太陽輻射向高太陽輻射的變化規(guī)律。平均日發(fā)電量為31KW,月發(fā)電量為930kw。由于吉林省的環(huán)境因素,一年中每個月的發(fā)電效率都會有顯著差異。通過可用度與月份的關(guān)系,得出吉林省光伏發(fā)電效率,年發(fā)電量為8300kw。通過仿真結(jié)果、每小時實測和標(biāo)定的功率光伏輸出、實測和預(yù)測的瞬時功率對比、實測和預(yù)測的能量光伏輸出,得出電能轉(zhuǎn)換效率。

2.環(huán)境效益

光伏發(fā)電系統(tǒng)運行期間無廢氣排放,不會影響環(huán)境空氣質(zhì)量。當(dāng)沒有廢水時,不會影響水環(huán)境和土壤環(huán)境。本項目無明顯噪聲源,不會影響周邊環(huán)境敏感目標(biāo)。項目建成后,植被未受到破壞,未使用大型土建工程。不會造成水土流失,不會影響景觀環(huán)境。項目建成后,用電方式不會對生態(tài)環(huán)境造成影響



太陽能光伏發(fā)電目前存在的問題及策略

(一)太陽能光伏發(fā)電目前存在的問題

1.產(chǎn)能相對過剩,引導(dǎo)多晶硅行業(yè)健康發(fā)展,避免行業(yè)過度競爭,促進節(jié)能減排。國家將多晶硅產(chǎn)業(yè)劃分為產(chǎn)能過剩產(chǎn)業(yè),通過經(jīng)濟和行政手段,堅決遏制多晶硅產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè)的趨勢。中國各地區(qū)和城市正面臨新一輪能源開發(fā)浪潮。100多個城市提出建設(shè)新能源基地。2008年,中國多晶硅產(chǎn)能為2萬噸,產(chǎn)量約為4000噸。在建產(chǎn)能約8萬噸,產(chǎn)能明顯過剩。短短兩年,一個高投入、高收益、高門檻的朝陽產(chǎn)業(yè)迅速轉(zhuǎn)型為產(chǎn)能過剩產(chǎn)業(yè),這再次表明,在中國大工業(yè)時代,我們已經(jīng)形成了供給不足、大小項目結(jié)合、產(chǎn)能過剩的共同產(chǎn)業(yè),淘汰落后的生產(chǎn)能力。

2.中國海外光伏市場和原材料發(fā)展緩慢。目前,太陽能光伏產(chǎn)業(yè)處于上游多晶硅材料和下游國外應(yīng)用的兩端,98%的國內(nèi)太陽能電池出口。這相當(dāng)于國內(nèi)生產(chǎn)大量能源的短缺。原材料在國外。世界上有四個國家,美國、日本、德國和俄羅斯,能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)多晶硅。這四個國家都是半導(dǎo)體生產(chǎn)國。中國也可以生產(chǎn)多晶硅,但產(chǎn)業(yè)水平和技術(shù)含量不同。在環(huán)境保護的各個方面,能源消耗遠遠落后于國外先進水平,應(yīng)該說中國沒有特別成熟的企業(yè)。光伏產(chǎn)業(yè)是典型的"國外雙端"產(chǎn)業(yè),意味著我國能源消耗大,污染嚴重。然而,中國清潔能源的產(chǎn)生也是人們質(zhì)疑光伏產(chǎn)業(yè)的一個重要原因。

2.促進太陽能光伏行業(yè)的發(fā)展對策

在2019年中國光伏發(fā)電高層論壇上,專家一致認為,盡管全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已進入調(diào)整階段,但發(fā)展趨勢不會改變。太陽能產(chǎn)業(yè)是新能源產(chǎn)業(yè)中最具發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。因此,多晶硅企業(yè)的投產(chǎn)步伐,具有良好的基礎(chǔ),可以進行調(diào)整,實踐內(nèi)部技能,穩(wěn)定制度,提高質(zhì)量,減少消費,適應(yīng)市場變化。

Uluslararas? Enerji Ajans? 2020 raporunda "Güne? elektri?in kral? oluyor" diyor.IEA uzmanlar? ?nümüzdeki 20 y?l i?inde küresel güne? enerjisi üretiminin bugünkünden 8-13 kat daha fazla olaca??n? ?ng?rüyor. Yeni güne? paneli teknolojileri güne? enerjisi endüstrisinin yükseli?ini h?zland?racak. Peki nedir bu yenilikler? Gelin gelece?imizi ?ekillendirecek en son güne? enerjisi teknolojilerine bir g?z atal?m.

Resimler

1. Yüzer Güne? Tarlalar? Arazi Kaplamadan Daha Yüksek Verimlilik Sunuyor

Yüzen fotovoltaikler nispeten eskidir: ilk yüzen güne? enerjisi ?iftlikleri 2000'li y?llar?n sonunda ortaya ??km??t?r. O zamandan bu yana, in?aat prensibi geli?tirildi ve ?imdi bu yeni güne? paneli teknolojisi büyük bir ba?ar? elde etti - ?imdiye kadar, ?zellikle Asya ülkelerinde.

Resim

Yüzer güne? enerjisi ?iftliklerinin temel avantaj?, hemen hemen her su kütlesine kurulabilmeleridir. Yüzen fotovoltaik panellerin maliyeti, benzer boyutlarda kara tabanl? bir kurulumla kar??la?t?r?labilir. Dahas?, PV modüllerinin alt?ndaki su onlar? so?utarak tüm sistem i?in daha yüksek verimlilik sa?lar ve enerji israf?n? en aza indirir. Yüzer güne? panelleri tipik olarak kara tabanl? kurulumlardan yüzde 5-10 oran?nda daha iyi performans g?sterir.

?in, Hindistan ve Güney Kore'de büyük yüzer güne? enerjisi ?iftlikleri var, ancak en büyü?ü ?u anda Singapur'da in?a ediliyor. Bu ülke i?in ger?ekten mant?kl?: o kadar az alana sahip ki hükümet su kaynaklar?n? kullanmak i?in her f?rsat? de?erlendirecektir.

Floatovoltaikler Amerika Birle?ik Devletleri'nde bile ses getirmeye ba?lad?. ABD Ordusu Haziran 2022'de Fort Bragg, Kuzey Carolina'daki Big Muddy G?lü üzerinde yüzen bir ?iftlik kurdu. 1,1 megavatl?k yüzer güne? enerjisi ?iftli?i, enerji depolama i?in 2 megavat-saat kapasiteye sahip. Bu bataryalar elektrik kesintileri s?ras?nda Camp McCall'a gü? sa?layacak.

2. BIPV güne? enerjisi teknolojisi binalar? kendi kendine yetebilir hale getiriyor

Gelecekte, binalara gü? sa?lamak i?in ?at?lara güne? panelleri yerle?tirmeyece?iz - bunlar kendi ba?lar?na enerji jenerat?rleri haline gelecekler. Bina Entegre Fotovoltaik (BIPV) teknolojisi, gelece?in ofisi veya evi i?in elektrik tedarik?isi olacak yap? bile?enleri olarak güne? unsurlar?n? kullanmak üzere tasarlanm??t?r. Sonu? olarak BIPV teknolojisi, bina sahibinin elektrik maliyetlerinden ve ard?ndan güne? paneli montaj sisteminin maliyetinden tasarruf etmesini sa?lar.

Resim.

Ancak bu, duvarlar? ve pencereleri panellerle de?i?tirmek ve "?al??ma kutular?" olu?turmakla ilgili de?ildir. Güne? enerjisi unsurunun, insanlar?n ?al??ma ve ya?ama bi?imlerine müdahale etmeden do?al bir ?ekilde entegre edilmesi gerekir. ?rne?in, fotovoltaik cam s?radan bir cam gibi g?rünür, ancak ayn? zamanda güne?ten gelen tüm enerjiyi toplar.

BIPV teknolojisinin ge?mi?i 1970'lere kadar uzansa da, yak?n zamanda patlama yapt?: güne? enerjisi unsurlar? daha eri?ilebilir, verimli ve yayg?n hale geldi. Bu trendi takip eden baz? ofis binas? sahipleri, PV bile?enlerini mevcut binalar?na entegre etmeye ba?lam??t?r. Bu, bina uygulamal? fotovoltaik olarak bilinmektedir. En gü?lü BIPV güne? paneli sistemlerine sahip binalar? in?a etmek giri?imciler aras?nda bir yar??ma haline bile geldi. A??k?as?, i?letmeniz ne kadar ?evreci olursa, imaj? da o kadar iyi olur. G?rünü?e g?re Asia Clean Capital (ACC), ?in'in do?usundaki bir tersanede kurdu?u 19MW kurulu kapasitesiyle bu ?dülü kazand?.

3. Güne? panelleri, panelleri reklam alan?na d?nü?türüyor

Solar kaplamalar temelde güne? panellerinin etraf?n? sararak modüllerin verimliliklerini korumalar?n? ve üzerlerinde herhangi bir ?eyi g?rüntülemelerini sa?lar. ?at?n?zdaki veya duvarlar?n?zdaki güne? panellerinin g?rünümünden ho?lanm?yorsan?z, bu yeni RV teknolojisi onlar? gizlemenizi sa?lar - sadece ?at? kiremitleri veya ?im gibi do?ru ?zel g?rüntüyü se?in.

G?rüntüler

Yeni teknoloji sadece estetikle ilgili de?il, ayn? zamanda karla da ilgili: ?irketler güne? paneli sistemlerini reklam afi?lerine d?nü?türebilirler. Kaplamalar, ?rne?in ?irket logosunu veya piyasadaki yeni bir ürünü g?sterecek ?ekilde ?zelle?tirilebilir. Dahas?, solar kaplamalar size modüllerinizin performans?n? izleme se?ene?i sunar. Dezavantaj? ise maliyet: ince film güne? panellerinde, güne? paneli fiyat?na ek olarak yüzde 10 daha fazla ?deme yapman?z gerekiyor. Ancak güne? panelleri teknolojisi geli?tik?e fiyatlar?n daha da dü?mesini bekleyebiliriz.

4. Güne? Kuma?lar? Ti??rtünüzün Cep Telefonunuzu ?arj Etmesini Sa?layabilir

En son güne? enerjisi yeniliklerinin ?o?u Asya'dan geliyor. Bu nedenle Japon mühendislerin güne? enerjili kuma?lar?n geli?tirilmesinden sorumlu olmas? ?a??rt?c? de?il. Art?k güne? pillerini binalara entegre etti?imize g?re, neden ayn?s?n? kuma?lar i?in de yapmayal?m? Solar kuma?lar giysi, ?ad?r, perde yap?m?nda kullan?labilir: t?pk? paneller gibi, güne? radyasyonunu yakalar ve ondan elektrik üretir.

Resim.

Solar kuma?lar?n kullan?m olanaklar? sonsuzdur!