大家好!今天让小编来大家介绍下关于光伏组件倾角对发电量的影响_太阳能光伏板倾斜的坏处的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
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1.光伏发电最佳发电角度是多少度2.太阳能光伏板倾斜的坏处
光伏发电最佳发电角度是多少度
当纬度为0度至25度时,发电角度等于纬度;当纬度为26度至40度时,发电角度等于纬度加上
5度至10度;当纬度等于41度至55度时,发电角度等于纬度加上10度至15度;当纬度大于55度
时,发电角度等于纬度加上15度至20度。
一、光伏发电:
1、定义:
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
2、原理:
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。
硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子,就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子,形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,空穴由P极区往N极区移动,电子由N极区向P极区移动,形成电流。
光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。
多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形光伏发电原理图成P-N结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。
一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%。
3、特点:
①、优点:
与常用的火力发电系统相比,光伏发电的优点主要体现在:
①无枯竭危险;
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区;
④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;
⑤能源质量高;
⑥使用者从感情上容易接受;
⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。
②、缺点:
①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;
②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
③目前相对于火力发电,发电机会成本高。
④光伏板制造过程中不环保。
4、转化率:
①、单晶硅:
大规模生产转化率:19.8--21%;大多在
17.5%。目前来看再提高效率超过30%以上的技术突破可能性较小。
②、砷化镓:
砷化镓太阳能电池组的转化率比较高,约23%。但是价格昂贵,多用于航空航天等重要地方。基本没有规模化产业化的实用价值。
③、薄膜:
薄膜光伏电池具有轻薄、质轻、柔性好等优势,应用范围非常广泛,尤其适合用在光伏建筑一体化之中。如果薄膜电池组件效率与晶硅电池相差无几,其性价比将是无可比拟的。在柔性衬底上制备的薄膜电池,具有可卷曲折叠、不拍摔碰、重量轻、弱光性能好等优势,将来的应用前景将会更加广阔。目前非晶硅薄膜转化率9%左右。
④、效率衰减:
晶硅光伏组件安装后,暴晒50--100天,效率衰减约2--3%,此后衰减幅度大幅减缓并稳定有每年衰减0.5--0.8%,20年衰减约20%。单晶组件衰减要约少于多晶组件。非晶光做组件的衰减约低于晶硅。
5、发展过程:
20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。
20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出"百万屋顶"计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
2011年,全球光伏新增装机容量约为27.5GW,较上年的18.1GW相比,涨幅高达52%,全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中,有将近20GW的系统安装于欧洲,但增速相对放缓,其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%,分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%,其装机量分别为2.2GW,1.1GW和350MW。此外,在日趋成熟的北美市场,新增安装量约2.1GW,增幅高达84%。
在今后的十几年中,中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统,包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发站潜力巨大,配合积极稳定的政策扶持,到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦,年发电量可达1300亿千瓦时,相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业,中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长,并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。
6、系统分类:
①、独立光伏发电:
独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成,若要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统,太阳能户用电源系统,通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。
②、并网光伏发电:
并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。光伏发电实例可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。
③、分布式光伏发电:
分布式光伏发电系统,又称分散式发电或分布式供能,是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统,以满足特定用户的需求,支持现存配电网的经济运行,或者同时满足这两个方面的要求。
7、结构组成:
光伏发电系统是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜,太阳跟踪控制系统等设备组成。
8、应用领域:
(1)、用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
(2)、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
(3)、通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
(4)、石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
(5)、家庭灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。
(6)、光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。
(7)、太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。
(8)、与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等。
(9)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统。
(10)海水淡化设备供电。
(11)卫星、航天器、空间太阳能电站等。
太阳能光伏板倾斜的坏处
根据安装的确来确定,准确地说是根据组件的安装经纬度,从地理地图上可以知道经纬度,然后根据世界气象局的太阳能建议安装角度来确定。
最理想的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大,一般取当地纬度或当地纬度加上几度做为当地太阳能电池组件安装的倾斜角。当然如果能够采用计算机辅助设计软件,可以进行太阳能倾斜角的优化计算,这对于高纬度地区尤为重要。如果没有条件对倾斜角进行计算机优化设计,也可以根据当地纬度粗略确定太阳能电池的倾斜角:
纬度为0°~25°时,倾斜角等于纬度;纬度为26°~40°时,倾斜角等于纬度加上5°~10°;纬度为41°~55°时,倾斜角等于纬度加上10°~15°;纬度为55°以上时,倾斜角等于纬度加上15°~20°。
随着光伏发电项目走入千家万户,已经有越来越多的光伏电站业主认识到,太阳能电池板上的灰尘和遮挡会对电站发电量造成一定的影响,最近,根据国人做的太阳能电池板遮挡的实验视频,其实别说是一大块的遮挡,就是几片树叶、一个鸟粪、电站上方的一根电线造成的阴影,可能让电站某一串电池板发电量降低一半,甚至是完全不发电。所以,如果你家的10kW以上的光伏发电和邻居家10kW的光伏发电量差很多,先别抱怨是太阳能电池板的问题。应该先去检查检查电站,可能在电站设计和安装时就可能发生了遮挡的情况。想办法移除或者避开这些遮挡,你会发现发电量真的就提高了!
为什么太阳能电池板被遮挡会导致发电量降低?
每个电站是由许多块太阳能电池板串并联而组成的方阵。中学我们学过的物理知识告诉我们,串联后的电路,其中只要有一点发生断路,整个电路就会断路。并联其中一路发生断路,其他电路依然是导通的。太阳能电池板的原理也是一样,一串光伏组件中,一块太阳能板被遮挡,电流通路被限制,整串中其他太阳能板发电再多,也无法完全输出。
这就让我们想起了水往低处流的原理,水永远都会从最低点流出。
木桶效应:一个木桶具体能装水多少,取决于最短的那块木板,其他木板无论多长都没有用。被遮挡的太阳能板就相当于是那块木桶的最短的木板,所以决定了整串电池板的发电量。
遮挡的危害
了解光伏组件原理的朋友知道,组件接线盒里有三个旁路保护二极管。一旦出现了严重遮挡,旁路保护就会启动。组件中的电流就会瞬时加载到这个器件上,接线盒内将会产生100摄氏度高温。时间久了,会导致旁路二极管被击穿、功能失灵甚至引起火灾。
另外,光伏组件表面的灰尘、落叶、鸟屎等造成的阴影,会引起电池板内的电流、电压的不均衡。局部电流和电压的增加,造成局部温度上升。这种现象叫“热斑效应”。当热斑效应达到一定程度,必然会对电池板栅格、焊点等造成破坏。一旦点被破坏,破坏效应会被逐渐放大,直到组件报废。
如何避免遮挡?
阴影遮挡会严重影响发电量,有时阴影只是遮挡了1/10,但有可能会使发电量减少90%以上!所以,有效地避免遮挡,可以提高光伏电站的发电量。
一、对于一般的电站业主来说,只要做到以下几点就能有效避免遮挡:
1、每月可以视组件表面的清洁程度对自家光伏电站组件进行清洁。北方干燥多灰尘,清洗频次可以适当比南方加大;雨水少的季节可以适当增加清洗频率。
2、禁止在组件上面晾晒杂物和任何会遮挡组件的物品。