1.浮動(dòng)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(dòng)光伏發(fā)電相對較舊：第一個(gè)浮動(dòng)太陽能發(fā)電場出現(xiàn)在 2000 年代末。從那時(shí)起，建筑原理得到了改進(jìn)，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。

浮動(dòng)太陽能農(nóng)場的主要優(yōu)點(diǎn)是它們幾乎可以安裝在任何水體上。浮動(dòng)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(gè)系統(tǒng)帶來更高的效率并最大限度地減少能源浪費(fèi)。浮動(dòng)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(dòng)太陽能發(fā)電場，但現(xiàn)在最大的一個(gè) 正在新加坡建造。這對這個(gè)國家來說真的很有意義：它的空間太小了，政府會(huì)抓住一切機(jī)會(huì)使用它的水資源。

Floatovoltaics 甚至開始在美國引起轟動(dòng)。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(dòng)了一個(gè)浮動(dòng)農(nóng)場。這座 1.1 兆瓦的浮動(dòng)太陽能發(fā)電廠擁有 2 兆瓦時(shí)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(huì)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?？偠灾珺IPV 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。

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(shí)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(qiáng)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?，亞洲清潔資本（ACC） 在中國東部的一家造船廠 以其 19MW 的裝機(jī)量獲得了獎(jiǎng)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。

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(xiàng)。缺點(diǎn)是成本：對于太陽能薄膜皮膚，您必須在太陽能電池板價(jià)格的基礎(chǔ)上多支付 10%。然而，隨著太陽能皮膚技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們可以預(yù)期價(jià)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(jī)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(fù)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。

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(gè)由太陽能織物制成的智能手機(jī)外殼。然后，只需躺在陽光下的桌子上，您的智能手機(jī)就會(huì)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(fèi)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(gè)想法很簡單：建造隔音屏障以保護(hù)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(gè)在其中添加太陽能元素的想法。第一個(gè) 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(gè)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(gè)州都能看到它們。

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(jià)和政府對可再生能源的激勵(lì)措施。例如，德國人甚至不清洗他們的隔音屏障，因?yàn)樗鶐淼男侍岣咴诮?jīng)濟(jì)上是不合理的。然而，光伏組件的效率在不斷提高，而價(jià)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(jī)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(kuò)大，第三代電池除了高倍聚光電池外，大部分還處于實(shí)驗(yàn)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(kuò)散、制絨、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)等幾個(gè)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(kuò)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(diǎn)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(shí)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)?；a(chǎn)已能實(shí)現(xiàn)18.3%的效率；后者通過在電池上進(jìn)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(jià)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(yùn)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(dá)7%，雙結(jié)可達(dá)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(dá)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(rèn)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(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)20.1%，產(chǎn)品效率可達(dá)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(shí)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(shí)驗(yàn)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?yàn)镮II-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(dá)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(gè)PN結(jié)。若是進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，效率可達(dá)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(diǎn)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(jìn)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(gè)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(dú)立光伏系統(tǒng)與混合供電系統(tǒng)。

獨(dú)立光伏系統(tǒng)一般在通信基站、太陽能路燈、偏遠(yuǎn)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?；旌瞎╇娤到y(tǒng)除了太陽能電池外，還包括油機(jī)或者風(fēng)機(jī)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(huì)隨著陽光輻射強(qiáng)度的變化而變化，具有間歇性的特點(diǎn)，而且，大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)對電網(wǎng)造成沖擊，做好并網(wǎng)控制與孤島保護(hù)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)榻涣麟姡瑢δ孀冸娔苜|(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(huì)出現(xiàn)光伏陣列功率失配的問題，因而系統(tǒng)監(jiān)控與報(bào)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(yuǎn)的地區(qū)，遠(yuǎn)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(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來看，高利潤點(diǎn)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(diǎn)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(yuǎn)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(gè)電網(wǎng)中的作用可以忽略不計(jì),可以認(rèn)為不會(huì)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(jìn)行了深入研究。取得了可喜的進(jìn)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(diǎn)發(fā)展課題,加大對光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)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(xiàn)。

2.國外研究現(xiàn)狀

能源是經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大直接動(dòng)力。國際經(jīng)濟(jì)已從高速增長轉(zhuǎn)向中高速增長。我們看到國際社會(huì)發(fā)展綠色資源的決心,認(rèn)識到高能耗、高污染、高能源利用率、低能源利用率和嚴(yán)重環(huán)境污染的特點(diǎn)。舊開發(fā)道路的高成本處理難以維護(hù)。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(bǔ)貼和應(yīng)用層開始[11]。例如,德國在1998年和1999年,為了促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,先后啟動(dòng)了1000戶屋頂項(xiàng)目和10萬戶屋頂項(xiàng)目。韓國政府已采取政策支持初始投資和補(bǔ)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(shí)現(xiàn)陽光跟蹤,太陽能電池板自動(dòng)擺動(dòng),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(shí)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(dú)立系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)。然而,不同之處在于獨(dú)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(xiàng)目少,結(jié)構(gòu)簡單。

無論是獨(dú)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(shí),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(shí),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(jī)物均勻地懸浮在薄膜表面,具有重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

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(jī)容量和發(fā)電量。裝機(jī)容量等于面板面積的乘積。光伏系統(tǒng)的平均日照強(qiáng)度和光電轉(zhuǎn)換效率,其中光強(qiáng)為單位面積的平均光能強(qiáng)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(jī)容量、有效日照時(shí)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(shí)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(diǎn)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(diǎn),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(shí)際應(yīng)用中,非線性負(fù)載廣泛存在于用戶端和網(wǎng)絡(luò)端。半波負(fù)載和整流橋電路是常見的非線性負(fù)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(fù)載形式。非線性負(fù)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(gè)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(yán)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(yán)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(huì)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(shí)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(fèi)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(jìn)一步惡化了電網(wǎng)運(yùn)行,造成嚴(yán)重事故,無法滿足電力系統(tǒng)正常運(yùn)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(shí),以小型光伏電站為負(fù)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(shí),并網(wǎng)電源能保證在一定的電壓下降范圍和時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)運(yùn)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?yàn)楫?dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí),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(dá)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(yùn)行。由于風(fēng)電一般位于電網(wǎng)末端,電網(wǎng)電壓波動(dòng)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(jìn)行研究。

3.無互聯(lián)線并聯(lián)技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)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(diǎn)是通過多個(gè)逆變器模塊的并聯(lián)運(yùn)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(shí),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(dá)國家對此進(jìn)行了深入的研究。

在逆變器并聯(lián)的實(shí)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(shí)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(hù)方便、應(yīng)用前景廣闊等優(yōu)點(diǎn)。無互聯(lián)并聯(lián)雖然不能滿足實(shí)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(jià)值和意義。

對于并網(wǎng)逆變器,一般認(rèn)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(yùn)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(shí),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(yùn)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(jì)效益

由于太陽能資源是免費(fèi)的,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,整個(gè)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(jì)效益非常高。根據(jù)仿真結(jié)果,分析了光伏發(fā)電日實(shí)測發(fā)電量和月實(shí)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(gè)月的發(fā)電效率都會(huì)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(shí)實(shí)測和標(biāo)定的功率光伏輸出、實(shí)測和預(yù)測的瞬時(shí)功率對比、實(shí)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(yùn)行期間無廢氣排放,不會(huì)影響環(huán)境空氣質(zhì)量。當(dāng)沒有廢水時(shí),不會(huì)影響水環(huán)境和土壤環(huán)境。本項(xiàng)目無明顯噪聲源,不會(huì)影響周邊環(huán)境敏感目標(biāo)。項(xiàng)目建成后,植被未受到破壞,未使用大型土建工程。不會(huì)造成水土流失,不會(huì)影響景觀環(huán)境。項(xiàng)目建成后,用電方式不會(huì)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(jìn)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(jì)和行政手段,堅(jiān)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(gè)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(gè)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(shí)代,我們已經(jīng)形成了供給不足、大小項(xiàng)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(gè)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(gè)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(hù)的各個(gè)方面,能源消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外先進(jìn)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(yán)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(gè)重要原因。

2.促進(jìn)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(rèn)為,盡管全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入調(diào)整階段,但發(fā)展趨勢不會(huì)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(jìn)行調(diào)整,實(shí)踐內(nèi)部技能,穩(wěn)定制度,提高質(zhì)量,減少消費(fèi),適應(yīng)市場變化。