太陽能光伏系統

太陽能光伏系統

太陽能光伏系統是利用太陽能電池組件將太陽能直接轉變為電能的裝置。太陽能電池組件(Solarcells)是利用半導體材料的電子學特性實現P-V轉換的固體裝置,在廣大的無電力網地區,該裝置可以方便地實現為用戶照明及生活供電,一些已開發國家還可與區域電網併網實現互補。而國內主要研究生產適用於無電地區家庭照明用的小型太陽能發電系統。

工作原理

白天,在光照條件下,太陽電池組件產生一定的電動勢,通過組件的串並聯形成太陽能電池方陣,使得方陣電壓達到系統輸入電壓的要求。再通過充放電控制器對蓄電池進行充電,將由光能轉換而來的電能貯存起來。晚上,蓄電池組為逆變器提供輸入電,通過逆變器的作用,將直流電轉換成交流電,輸送到配電櫃,由配電櫃的切換作用進行供電。蓄電池組的放電情況由控制器進行控制,保證蓄電池的正常使用。光伏電站系統還應有限荷保護和防雷裝置,以保護系統設備的過負載運行及免遭雷擊,維護系統設備的安全使用。

系統組成

太陽能光伏系統由太陽能電池組、太陽能控制器蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或110V,還需要配置逆變器

太陽能板

太陽能電池板是太陽能光伏系統中的核心部分,太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉化為電能後,輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是太陽能光伏系統中最重要的部件之一,其轉換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。組件設計:按國際電工委員會IEC:1215:1993標準要求進行設計,採用36片或72片多晶矽太陽能電池進行串聯以形成12V和24V各種類型的組件。該組件可用於各種戶用光伏系統、獨立光伏電站和併網光伏電站等。
原材料特點:電池片:採用高效率(16.5%以上)的單晶矽太陽能片封裝,保證太陽能電池板發電功率充足。玻璃:採用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃),厚度3.2mm,在太陽電池光譜回響的波長範圍內(320-1100nm)透光率達91%以上,對於大於1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射,透光率不下降。EVA:採用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連線劑。具有較高的透光率和抗老化能力。TPT:太陽電池的背面覆蓋物—氟塑膠膜為白色,對陽光起反射作用,因此對組件的效率略有提高,並因其具有較高的紅外發射率,還可降低組件的工作溫度,也有利於提高組件的效率。當然,此氟塑膠膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。框線:所採用的鋁合金框線具有高強度,抗機械衝擊能力強。也是太陽能光伏系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能,或送往蓄電池中存儲起來,或推動負載工作。

控制器

太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。
主要特點:
1、使用了單片機和專用軟體,實現了智慧型控制;
2、利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點,消除了單純的電壓控制過放的不準確性,符合蓄電池固有的特性,即不同的放電率具有不同的終了電壓。
3、具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制;以上保護均不損壞任何部件,不燒保險;
4、採用了串聯式PWM充電主電路,使充電迴路的電壓損失較使用二極體的充電電路降低近一半,充電效率較非PWM高3%-6%,增加了用電時間;過放恢復的提升充電,正常的直充,浮充自動控制方式使系統由更長的使用壽命;同時具有高精度溫度補償;
5、直觀的LED發光管指示當前蓄電池狀態,讓用戶了解使用狀況;
6、所有控制全部採用工業級晶片(僅對帶I工業級控制器),能在寒冷、高溫、潮濕環境運行自如。同時使用了晶振定時控制,定時控制精確。
7、取消了電位器調整控制設定點,而利用了E方存儲器記錄各工作控制點,使設定數位化,消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現誤差降低準確性、可靠性的因素;
8、使用了數字LED顯示及設定,一鍵式操作即可完成所有設定,使用極其方便直觀的作用是控制整個系統的工作狀態,並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項;

蓄電池

蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來,到需要的時候再釋放出來。太陽能蓄電池是‘蓄電池’在太陽能光伏發電中的套用,採用的有鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和鹼性鎳鎘蓄電池四種。國內被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是:鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池,因為其固有的“免”維護特性及對環境較少污染的特點,很適合用於性能可靠的太陽能電源系統,特別是無人值守的工作站。

逆變器

太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能,需要將太陽能光伏系統所發出的直流電能轉換成交流電能,因此需要使用DC-AC逆變器。

系統分類

太陽能光伏系統分為離網光伏發電系統併網光伏發電系統分散式光伏發電系統:
1、離網光伏發電系統。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成,若要為交流負載供電,還需要配置交流逆變器。
2、併網光伏發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過併網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電這後直接接入公共電網。併網發電系統有集中式大型併網電站一般都是國家級電站,主要特點是將所發電能直接輸送到電網,由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大,還沒有太大發展。而分散式小型併網發電系統,特別是光伏建築一體化發電系統,由於投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優點,是併網發電的主流。
3、分散式光伏發電系統,又稱分散式發電或分散式供能,是指在用戶現場或靠近用電現場配置較小的光伏發電供電系統,以滿足特定用戶的需求,支持現存配電網的經濟運行,或者同時滿足這兩個方面的要求。
分散式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電櫃、併網逆變器、交流配電櫃等設備,另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下,光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能,經過直流匯流箱集中送入直流配電櫃,由併網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載,多餘或不足的電力通過聯接電網來調節。

系統解決方案

套用場景

  太陽能光伏系統套用於農村無電地區、漁船、海島、遊艇、邊防哨所、野外考察工作站、莊園、農場、林場、牧場、度假屋等電網難以延伸的區域。

解決方案

太陽能光伏系統採用太陽能供電,能在電網難以延伸的區域有效地解決用電問題,克服了傳統電網因架設高低壓線路所帶來的施工難度大、物資運費高、工程造價貴等難題。
太陽能光伏系統主要由光伏組件、控制器、逆變器、蓄電池及其他輔助構件組成。光伏組件發出的電能,經智慧型控制器控制後,向蓄電池充電;蓄電池的直流電經控制器供給直流負載使用,或經逆變器逆變後,供給交流負載使用。

方案特點

完全利用太陽能來獨立發電,無需外界供電;
免除建變電站、架設高低壓線路和高低壓配電系統等工程;
沒有大量線材和配電系統設備的開銷,節約有色金屬;
電力設施維護工作量及相應的費用開銷大幅度下降;
沒有架空線及電力設施被盜等意外的損失;
獨立供電,在遇到自然災害時不會影響到全部用戶的用電;
低壓供電,運行安全、維護簡單。

相關政策

國家能源局於2013年11月18日發布《分散式光伏發電項目管理暫行辦法
第一章總則
第一條為規範分散式光伏發電項目建設管理,推進分散式光伏發電套用,根據《中華人民共和國可再生能源法》、《中華人民共和國電力法》、《中華人民共和國行政許可法》,以及《國務院關於促進光伏產業健康發展的若干意見》,制定本辦法。
第二條分散式光伏發電是指在用戶所在場地或附近建設運行,以用戶側自發自用為主、多餘電量上網且在配電網系統平衡調節為特徵的光伏發電設施。
第三條鼓勵各類電力用戶、投資企業、專業化契約能源服務公司、個人等作為項目單位,投資建設和經營分散式光伏發電項目。
第四條國務院能源主管部門負責全國分散式光伏發電規劃指導和監督管理;地方能源主管部門在國務院能源主管部門指導下,負責本地區分散式光伏發電規劃、建設的監督管理;國家能源局派出機構負責對本地區分散式光伏發電規劃和政策執行、併網運行、市場公平及運行安全進行監管。
第五條分散式光伏發電實行“自發自用、余電上網、就近消納、電網調節”的運營模式。電網企業採用先進技術最佳化電網運行管理,為分散式光伏發電運行提供系統支撐,保障電力用戶安全用電。鼓勵項目投資經營主體與同一供電區內的電力用戶在電網企業配合下以多種方式實現分散式光伏發電就近消納。
第二章規模管理
第六條國務院能源主管部門依據全國太陽能發電相關規劃、各地區分散式光伏發電發展需求和建設條件,對需要國家資金補貼的項目實行總量平衡和年度指導規模管理。不需要國家資金補貼的項目不納入年度指導規模管理範圍。
第七條省級能源主管部門根據本地區分散式光伏發電發展情況,提出下一年度需要國家資金補貼的項目規模申請。國務院能源主管部門結合各地項目資源、實際套用以及可再生能源電價附加徵收情況,統籌協調平衡後,下達各地區年度指導規模,在年度中期可視各地區實施情況進行微調。
第八條國務院能源主管部門下達的分散式光伏發電年度指導規模,在該年度內未使用的規模指標自動失效。當年規模指標與實際需求差距較大的,地方能源主管部門可適時提出調整申請。
第九條鼓勵各級地方政府通過市場競爭方式降低分散式光伏發電的補貼標準。優先支持申請低於國家補貼標準的分散式光伏發電項目建設。
第三章項目備案
第十條省級及以下能源主管部門依據國務院投資項目管理規定和國務院能源主管部門下達的本地區分散式光伏發電的年度指導規模指標,對分散式光伏發電項目實行備案管理。具體備案辦法由省級人民政府制定。
第十一條項目備案工作應根據分散式光伏發電項目特點儘可能簡化程式,免除發電業務許可、規劃選址、土地預審、水土保持、環境影響評價、節能評估及社會風險評估等支持性檔案。
第十二條對個人利用自有住宅及在住宅區域內建設的分散式光伏發電項目,由當地電網企業直接登記並集中向當地能源主管部門備案。不需要國家資金補貼的項目由省級能源主管部門自行管理。
第十三條各級管理部門和項目單位不得自行變更項目備案檔案的主要事項,包括投資主體、建設地點、項目規模、運營模式等。確需變更時,由備案部門按程式辦理。
第十四條在年度指導規模指標範圍內的分散式光伏發電項目,自備案之日起兩年內未建成投產的,在年度指導規模中取消,並同時取消享受國家資金補貼的資格。
第十五條鼓勵地市級或縣級政府結合當地實際,建立與電網接入申請、併網調試和驗收、電費結算和補貼發放等相結合的分散式光伏發電項目備案、竣工驗收等一站式服務體系,簡化辦理流程,提高管理效率。
第四章建設條件
第十六條分散式光伏發電項目所依託的建築物及設施應具有合法性,項目單位與項目所依託的建築物、場地及設施所有人非同一主體時,項目單位應與所有人簽訂建築物、場地及設施的使用或租用協定,視經營方式與電力用戶簽訂契約能源服務協定。
第十七條分散式光伏發電項目的設計和安裝應符合有關管理規定、設備標準、建築工程規範和安全規範等要求。承擔項目設計、諮詢、安裝和監理的單位,應具有國家規定的相應資質。
第十八條分散式光伏發電項目採用的光伏電池組件、逆變器等設備應通過符合國家規定的認證認可機構的檢測認證,符合相關接入電網的技術要求。
第五章電網接入和運行
第十九條電網企業收到項目單位併網接入申請後,應在20個工作日內出具併網接入意見,對於集中多點接入的分散式光伏發電項目可延長到30個工作日。
第二十條以35千伏及以下電壓等級接入電網的分散式光伏發電項目,由地市級或縣級電網企業按照簡化程式辦理相關併網手續,並提供併網諮詢、電能表安裝、併網調試及驗收等服務。
第二十一條以35千伏以上電壓等級接入電網且所發電力在併網點範圍內使用的分散式光伏發電項目,電網企業應根據其接入方式、電量使用範圍,本著簡便和及時高效的原則做好併網管理,提供相關服務。
第二十二條接入公共電網的分散式光伏發電項目,接入系統工程以及因接入引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。接入用戶側的分散式光伏發電項目,用戶側的配套工程由項目單位投資建設。因項目接入電網引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。
第二十三條電網企業應採用先進運行控制技術,提高配電網智慧型化水平,為接納分散式光伏發電創造條件。在分散式光伏發電安裝規模較大、占電網負荷比重較高的供電區,電網企業應根據發展需要建設分散式光伏發電併網運行監測、功率預測和最佳化運行相結合的綜合技術體系,實現分散式光伏發電高效利用和系統安全運行。
第六章計量與結算
第二十四條分散式光伏發電項目本體工程建成後,向電網企業提出併網調試和驗收申請。電網企業指導和配合項目單位開展併網運行調試和驗收。電網企業應根據國家有關標準制定分散式光伏發電電網接入和併網運行驗收辦法。
第二十五條電網企業負責對分散式光伏發電項目的全部發電量、上網電量分別計量,免費提供並安裝電能計量表,不向項目單位收取系統備用容量費。電網企業在有關併網接入和運行等所有環節提供的服務均不向項目單位收取費用。
第二十六條享受電量補貼政策的分散式光伏發電項目,由電網企業負責向項目單位按月轉付國家補貼資金,按月結算余電上網電量電費。
第二十七條在經濟開發區等相對獨立的供電區統一組織建設的分散式光伏發電項目,余電上網部分可向該供電區內其他電力用戶直接售電。
第七章產業信息監測
第二十八條組織地市級或縣級能源主管部門按月匯總項目備案信息。省級能源主管部門按季分類匯總備案信息後報送國務院能源主管部門。
第二十九條各省級能源主管部門負責本地區分散式光伏發電項目建設和運行信息統計,並分別於每年7月、次年1月向國務院能源主管部門報送上半年和上一年度的統計信息,同時抄送國家能源局及其派出監管機構、國家可再生能源信息中心。
第三十條電網企業負責建設本級電網覆蓋範圍內分散式光伏發電的運行監測體系,配合本級能源主管部門向所在地的能源管理部門按季報送項目建設運行信息,包括項目建設、發電量、上網電量、電費和補貼發放與結算等信息。
第三十一條國務院能源主管部門委託國家可再生能源信息中心開展分散式光伏發電行業信息管理,組織研究制定工程設計、安裝、驗收等環節的標準規範,統計全國分散式光伏發電項目建設運行信息,分析評價行業發展現狀和趨勢,及時提出相關政策建議。經國務院能源主管部門批准,適時發布相關產業信息。
第八章違規責任
第三十二條電網企業未按照規定收購分散式光伏發電項目余電上網電量,造成項目單位損失的,應當按照《中華人民共和國可再生能源法》的規定承擔經濟賠償責任。
第九章附則
第三十三條本辦法由國家能源局負責解釋,自發布之日起施行。
附表1:分散式光伏發電項目備案匯總表(略)
附表2:1兆瓦以上分散式光伏發電項目信息表(略)

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