大家好!今天让小编来大家介绍下关于中国光伏发电论文_求一篇关于太阳能利用的论文。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。
文章目录列表:
1.关于光伏发电的电池片制作工艺的参考文献有哪些2.求一篇关于太阳能利用的论文。
3.本人要写一篇论文,关于太阳能光伏的,有谁能提供一些资料,将万分感谢~!!
4.浅谈太阳能光伏玻璃幕墙技术在绿色建筑中的应用 浅谈绿色建筑论文
关于光伏发电的电池片制作工艺的参考文献有哪些
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a Simple Auxiliary Circuit,IEEE Applied Power Electronics Conference and
exposition,l998
求一篇关于太阳能利用的论文。
光伏系统由以下三部分组成:太阳电池组件;充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。
光伏系统具有以下的特点:
- 没有转动部件,不产生噪音;
- 没有空气污染、不排放废水;
- 没有燃烧过程,不需要燃料;
- 维修保养简单,维护费用低;
- 运行可靠性、稳定性好;
- 作为关键部件的太阳电池使用寿命长,晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上;
- 根据需要很容易扩大发电规模。
光伏系统应用非常广泛,光伏系统应用的基本形式可分为两大类:独立发电系统和并网发电系统。应用主要领域主要在太空航空器、通信系统、微波中继站、电视差转台、光伏水泵和无电缺电地区户用供电。随着技术发展和世界经济可持续发展的需要,发达国家已经开始有计划地推广城市光伏并网发电,主要是建设户用屋顶光伏发电系统和MW级集中型大型并网发电系统等,同时在交通工具和城市照明等方面大力推广太阳能光伏系统的应用。
光伏系统的规模和应用形式各异,如系统规模跨度很大,小到0.3~2W的太阳能庭院灯,大到MW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样,在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一,但其组成结构和工作原理基本相同。图4-1是一个典型的供应直流负载的光伏系统示意图。其中包含了光伏系统中的几个主要部件:
光伏组件方阵:由太阳电池组件(也称光伏电池组件)按照系统需求串、并联而成,在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出,它是太阳能光伏系统的核心部件。 蓄电池:将太阳电池组件产生的电能储存起来,当光照不足或晚上、或者负载需求大于太阳电池组件所发的电量时,将储存的电能释放以满足负载的能量需求,它是太阳能光伏系统的储能部件。目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池,对于较高要求的系统,通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅酸蓄电池等。 控制器:它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制,并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出,是整个系统的核心控制部分。随着太阳能光伏产业的发展,控制器的功能越来越强大,有将传统的控制部分、逆变器以及监测系统集成的趋势,如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三种功能。 逆变器:在太阳能光伏供电系统中,如果含有交流负载,那么就要使用逆变器设备,将太阳电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电。太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下,将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电,如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电,对于含有交流负载的光伏系统而言,还需要增加逆变器将直流电转换成交流电。光伏系统的应用具有多种形式,但是其基本原理大同小异。对于其他类型的光伏系统只是在控制机理和系统部件上根据实际的需要有所不同,下面将对不同类型的光伏系统进行详细地描述。
本人要写一篇论文,关于太阳能光伏的,有谁能提供一些资料,将万分感谢~!!
未来太阳能光伏并网发电对电网的影响
摘要尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了,但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人
们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中,人们很自然的把目光投向了各种可
再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限,但是随着光
伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少,总有一天光伏发电的成本将会与传统
发电成本相当。到时侯,光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什
么样的影响是本文想要探讨的问题。
一、光伏发电的基本原理
1. 太阳能光伏发电系统的组成
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组,光伏系统电池控制器,蓄电池和交直流逆变器是其主
要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是: 光伏电池:光电
转换。
控制器:作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多,如2点式控制器,多
路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等,我国目前使用的大都是简单设计的控制器,
智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。
蓄电池:蓄电池是光伏发电系统中的关键部件,用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有
用于光伏系统的专用蓄电池,而是使用常规的铅酸蓄电池。
交直流逆变器:由于它的功能是交直流转换,因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网
逆变器采用最大功率跟踪技术,最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。
2. 太阳能光伏电池板:
太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。
只不过在二极管中,推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场,而在太阳能电池中推动和影响P-N结空
穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热(*)。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换
的效率,也就是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%,多晶硅11%-13%。目前最新的技术还包括
光伏薄膜电池。
3. 太阳能光伏发电系统的分类:
目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类,离网光伏蓄电系统,光伏并网发电系统及前两者混合系统。
A)离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单,
而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。
B)光伏并网发电系统,当用电负荷较大时,太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时,或用不完
电力时,就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下,该系统省掉了蓄电池,从而扩张了使用
的范围和灵活性,并降低了造价。
C)A, B两者混合系统,这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性,例如可以根据电网
的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 二、光伏发电的
优点
进入70年代后,由于2次石油危机的影响,光伏发电在世界范围内受到高度重视,发展非常迅速。从远
期看,光伏发电将以分散式电源进入电力市场,并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看,光伏
发电可以作为常规能源的补充,在解决特殊应用领域,如通信、信
电源,和边远无电地区民用生活用电需求方面,从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发
电的优点充分体现在以下几个方面:
1. 充分的清洁性。 (如果采用蓄电池方案,要考虑对废旧蓄电池的处理)
2. 绝对的安全性。 (并网电压一般在220V以下
3. 相对的广泛性。
4. 确实的长寿命和免维护性。
5. 初步的实用性。
6. 资源的充足性及潜在的经济性等。
三、光伏发电局限性。
任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势,这里有必要指出光伏发电
的一些局限性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影
响。光伏发电的局限性包括以下几个方面:
1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时,光伏发电设备才能正常工作发电。因此,白昼
黑夜,一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况,电网不得不配备
相应容量的发电机处于旋转备用状态。
2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设,也就是所谓的光伏屋顶就地供电。
如果离开建筑物来建设光伏发电,将会大大增加成本或者破坏环境和生态。
3. 气象条件局限。气候对光伏发**响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时,如果一个城市上空的
气候大幅变化,将造成电力负荷的大幅波动;当一个城市上空的空气质量比如空气污染,或能见度变
差比如雾天,阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。
4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后,大功率,高电压,远距离从荒漠面积输送电力到
负荷中心,由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量,调速器及励磁系统,将给交流电网带来新的经济
和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力,由于上述1,2,3的局
限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。
5. 光能转换效率偏低。和传统能源(矿物能源,石油,水能,原子能,等)的转换效率相比,光伏能
量的转换效率不能令人满意。
四、光伏发电未来展望
我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上
。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算,2010年全球光伏发电并网装
机容量将达到15GW(1500万千瓦,届时仍不到全球发电总装机容量的1%),至2030年全球光伏发电装机
容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元),至2040年光伏发电将达到全球发电总
量的15%-20%。按此计划推算,2010-2040年,光伏行业的复合增长率将高达25%以上(参看资料:15)
。其中并网应用会有较大的发展,从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%)
3个主要应用领域(参看资料:16)。
太阳的能量对人类而言几乎是无限的,但是实际上,在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。
并不象有些文章中所说的那样巨大。例如,当我们在在屋顶安装太阳能热水器时,就失去了安装太阳
能电池的机会。除建筑物和荒漠外,在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅
仅是因为成本巨大的原因,问题是显而易见的,主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将
破坏环境和生态,你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之,节能降耗是人类的一个永恒话题。
从某种意义上讲,淘汰旧技术和产品的同时,也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考
察的人往往会发现,西方发达国家有些场合还在使用20-30年代的产品和设备,他们并非要保护“古迹”
,某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的,过快的产品更新换代,
将加快能源的消耗。当然,这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。我们是否应该考虑节约“used
能源”的问题?(**)
另一方面,任何先进的技术,进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高,
再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段
五、光伏发电并网对未来电网的影响
随着我国《可再生能源法》的颁布实施,常规能源价格的不断升高和石油价格逼近$100,世界范围内
围绕利用太阳能科技,商业发展非常迅速,其中光伏并网发电技术发展非常快。目前制约光伏发电的
主要因素是成本问题。太阳能光伏发电造价高(每千瓦3万元以上),发电成本贵(1.5元/千瓦
时以上)。随着光伏发电成本的降低和耗能发电成本的提高,总有一天光伏发电的成本将会与传统发
电成本相当。到那时侯,光伏发电将会进入商业化应用阶段。为了提早迎接这一天的到来,我们将有
必要提前考虑光伏并网发电对现有发电模式的技术、经济、政策和环境效益的影响。我们先假设这个
时代已经到来,并且现有的发电模式并未发生较大的改变。那么光伏发电给我们带来好处的同时将会
对现有的电网产生什么样的问题?
由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差,调节能力差的能源,发电量受天气及地域的影响较大
,并网发电后会对电网安全,稳定,经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。至于有多大的影响
目前尚不清楚。我们知道目前电能是不能大规模低成本储存的,在可以预见的将来也不能大规模低成
本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约,同时也受到地理上的限制。但是随着技术和
市场的发展,当光伏发电的上网电量在电网中与火电厂,水电,核电等电厂的发电量处于可比较的数
量级和成为不可忽略的一部分时,光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境
效益带来如下问题:(如果光伏并网发电系统采用有蓄电池方案,光伏并网发电的优点和优势将大打
折扣。但是为光伏并网发电优化配置的蓄电池系统可以部分解决以下1,2和3点提出的问题。)
1. 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力,这将对电网的早峰负荷和
晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量,电网必须
为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供
电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。
2. 昼夜变化,东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性,光伏并网发
电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。
3. 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时,如果地理气象出现大幅变化,
电网将为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量,来控制和调整系统的频
率和电压。在这种情况下,电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。
4. 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时,由于光伏并网
发电没有旋转惯量,调速器及励磁系统,它将给交流电网带来新的稳定问题。如果光伏并网发电形成
规模采用高压交直流送电,将会给与光伏发电直流输电系统相邻的交流系统带来稳定和经济问题,
(专门用于光伏并网发电的输电线路,由于使用效率低,将对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道
或者兼顾输送光伏并网发电系统电能的输电线路,由于负荷率低下,显得很不经济。)不论采用高压
交流或直流送出,光伏并网发电站都必须配备自动无功调压装置。至于对电网稳定的影响,目前还未
见到光伏发电在电网稳定计算中的数学模型(包括电源模型和负荷模型)。光伏并网发电将对电网安
全稳定运行有多大的影响目前尚不清楚。
5. 降耗问题;光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发
电厂旋转发电机的旋转备用或者是热备用,因此,光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用或
热备用损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电
公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的,光伏并网发电向
电网输送电力将侵害其他发电商的利益,这是作为政策制定者需要考虑的问题。这是由于电网在考虑
安全,稳定和经济运行时,不仅仅只由水电厂担任旋转备用。因此,系统中总的光伏并网发电量所等
效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数,并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。
6. 环保问题;光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待研究,
因为当光伏并网发电时,同样电网在考虑电网安全,稳定和经济运行时,往往减少出力的不仅仅是火
电厂,而考虑旋转备用时,也不仅仅是水电厂来承担旋转备用的任务(水电厂承当旋转备用任务损失
较小)。因此,在考虑光伏并网发电系统的减排贡献时,也应该在理论值前乘以一个小于一的系数。
这个结论并不象一些文章中所讲的那么乐观。
7. 顺便指出,风力发电也存在环保生态问题。国外有环保人士指出大型的风力发电站往往建在季
风的风道上,这往往是候鸟迁徙的最佳路线。
结束语
光伏发电的优势在于解决离网地区通信,微波等设备的能源动力,分散人口地区的小容量电力消费
及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力。未来电网在做发展规划时,对负荷预测应充分考虑离
网光伏发电和光伏并网发电对电网的影响和数学模型。离网光伏发电系统可以作为在线有源可变负荷
模型来考虑(这里指的是城市中既可由离网的光伏发电系统,也可以由市电网供电的负荷)。光伏并
网发电系统如果以110V或220V并网供电时,也可以把光伏并网发电系统考虑为可从负到正变化的有源
负荷模型。通过上述分析,光伏并网发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出
这个战略定位,将造成投资和额外的能源浪费,对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。
麻烦-设.置下-最佳;
浅谈太阳能光伏玻璃幕墙技术在绿色建筑中的应用 浅谈绿色建筑论文
什么是太阳能光伏
太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置,主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,整个系统造价很高;在有公共电网的地区,光伏发电系统与电网连接并网运行,省去蓄电池,不仅可以大幅度降低造价,而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。
太阳能电池发电历史
自从1954年第一块实用光伏电池问世以来,太阳光伏发电取得了长足的进步。但比计算机和光纤通讯的发展要慢得多。其原因可能是人们对信息的追求特别强烈,而常规能源还能满足人类对能源的需求。1973年的石油危机和90年代的环境污染问题大大促进了太阳光伏发电的发展。其发展过程简列如下:
1839年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏特效应”,即“光伏效应”。
1876年 亚当斯等在金属和硒片上发现固态光伏效应。
1883年 制成第一个“硒光电池”,用作敏感器件。
1930年 肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年,朗格首次提 出用“光伏效应”制造“太阳电池”,使太阳能变成电能。
1931年 布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电解液,在阳光下启动了一个电动机。
1932年 奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳电池。
1941年 奥尔在硅上发现光伏效应。
1954年 恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室,首次制成了实用的单晶太阳电池,效率为6%。同年,韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成了第一块薄膜太阳电池。
1955年 吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。同年,第一个光电航标灯问世。美国RCA研究砷化镓太阳电池。
1957年 硅太阳电池效率达8%。
1958年 太阳电池首次在空间应用,装备美国先锋1号卫星电源。
1959年 第一个多晶硅太阳电池问世,效率达5%。
1960年 硅太阳电池首次实现并网运行。
1962年 砷化镓太阳电池光电转换效率达13%。
1969年 薄膜硫化镉太阳电池效率达8%。
1972年 罗非斯基研制出紫光电池,效率达16%。
1972年 美国宇航公司背场电池问世。
1973年 砷化镓太阳电池效率达15%。
1974年 COMSAT研究所提出无反射绒面电池,硅太阳电池效率达18%。
1975年 非晶硅太阳电池问世。同年,带硅电池效率达6%~%。
1976年 多晶硅太阳电池效率达10%。
1978年 美国建成100kWp太阳地面光伏电站。
1980年 单晶硅太阳电池效率达20%,砷化镓电池达22.5%,多晶硅电池达14.5%,硫化镉电池达9.15%。
1983年 美国建成1MWp光伏电站;冶金硅(外延)电池效率达11.8%。
1986年 美国建成6.5MWp光伏电站。
1990年 德国提出“2000个光伏屋顶计划”,每个家庭的屋顶装3~5kWp光伏电池。
1995年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达32%。
1997年 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”,在2010年以前为100万户,每户安装3~5kWp。光伏电池。有太阳时光伏屋顶向电网供电,电表反转;无太阳时电网向家庭供电,电表正转。家庭只需交“净电费”。
1997年 日本“新阳光计划”提出到2010年生产43亿Wp光伏电池。
1997年 欧洲联盟计划到2010年生产37亿Wp光伏电池。
1998年 单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”,到2020年完成。
中国光伏发电产业的发展
中国太阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步,90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力,已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下,中国光伏发电产业迅猛发展。
2007年,中国光伏电池产量首次超过德国和日本,居世界第一位。2008年的产量继续提高,达到了200万千瓦。近5年来,中国光伏电池产量年增长速度为1-3倍,光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年1.07%增长到2008年的近15%。商业化晶体硅太阳能电池的效率也从3年前的13%-14%提高到16%-17%。
因美国次贷问题而引发的金融危机,从华尔街迅速向全球蔓延,致使部分金融机构轰然倒塌,证券市场持续低迷,石油价格大幅下滑。中国光伏发电产业近年发展迅速,成为政府重视、股市活跃、风投青睐、各行各业蜂涌相聚的世界太阳谷。由于设备、原料和市场三头在外,它对美国、欧洲和日本等国际市场存在很大依存度。随着这场金融危机特别是国际油价的大幅下挫,对中国光伏发电业的投资资金、出口订单等方面产生重大影响,但金融危机对光伏产业的巨大影响一定会在未来的某个时间得到消化。长远来看,世界光伏市场的政策推动力依然存在,光伏产业的市场成长依然强劲。
注:更多资料,请参考光电新闻网,里面有太阳能光伏频道专讲的
摘 要合理、高效地利用太阳能是绿色建筑能源来源的最佳选择。太阳能光伏玻璃幕墙是传统玻璃幕墙与太阳能电池光电转换技术相结合,既能保证建筑物幕墙安全性能,也能够利用太阳能源,具有隔热、隔音、安全、环保的功能,成为目前利用太阳能的光伏发电工程中重要产品之一,具有广阔的应用价值和发展前景。
关键词太阳能;光伏玻璃幕墙;绿色建筑;光伏发电
随着人口的增加、经济的发展,传统的石化能源逐渐减少,并造成环境污染和生态恶化现象,于是人们开始寻找新能源。与风电、水电、核电相比,太阳能具有源源不断、范围广泛、洁净的特点,成为绿色建筑能源来源的最佳选择。而太阳能光伏技术具有不消耗矿物燃料、使用安全、没有污染等优点,成为利用太阳能的主要发展方向。其中,光伏玻璃幕墙技术将太阳能光伏产品集成在建筑上,形成光伏建筑一体化,广泛应用于绿色建筑。
1 光伏玻璃幕墙原理
光伏玻璃幕墙是在两片玻璃之间利用特殊树脂粘贴太阳能光伏电池,通过电池将太阳光能量转化为电能。通俗地讲,光伏玻璃幕墙就是能够发电的玻璃幕墙,主要包括光伏电池组件、蓄电池、控制器、逆变器等几个重要部分。
1.1 光伏电池原理
光伏电池能够通过光电效应直接把光能转化成电能,是光伏玻璃幕墙的重要组成部分。阳光照射到电池表面,电池内部的硅材料吸收一部分光子的能量,硅原子内部的电子发生跃迁,在p-n结两侧聚集形成电位差。接通外部电路,就会产生电流,形成光伏发电。
1.2 光伏电池组件
光伏电池是光伏发电系统的关键元件。主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅三种类型,其中非晶硅光伏电池正成为光伏电池发展的方向和主流。
一是单晶硅光伏电池,利用高纯的单晶硅棒作为原料切成薄片,经过加工制成单体片,按照需要进行组合构成光伏电池板,多块光伏电池板构成光伏电池阵列,转换效率在15%左右,具有技术成熟、转换率较高、产量较大的特点。
二是多晶硅光伏电池,利用浇筑的硅块切割而成。转换效率在12%左右,具有生产过程简单、价格较低、寿命较短的特点。
三是非晶硅光伏电池,即薄膜式光伏电池,是由一层极薄硅片汽化到载体上而制成。具有重量轻、工艺简单、耗能少、弱光发电、转换效率较低的特点。
1.3 蓄电池
光伏电池在不同的季节、气候、太阳照射角度等因素影响下,会产生大小不均的电流,当生产的电能超过使用量时,蓄电池可以把多余的电能储存起来,在电池生产电能不能满足使用量时释放电能,起到平衡系统供电的作用。
1.4 控制器与逆变器
光伏电池产生的电能是直流电,需要通过控制器将直流电能转换成符合蓄电池要求的充电电流和电压,达到存储电能的目的。另外,如果是并网运行,控制器还将控制蓄电池提供给控制器所需电能。光伏电池产生的电能是直流电,为了实现并网运行,需要利用逆变器将直流电能转变成交流电源。
2 光伏玻璃幕墙结构
光伏玻璃幕墙包括内外两片钢化玻璃,中间是PVB胶片复合薄膜式光伏电池片组成复合层,电池片之间由导线串、并联汇集到引线端,将电流引出,形成光伏玻璃幕墙单元。多个光伏玻璃幕墙单元构成光伏玻璃幕墙,把各个光伏玻璃幕墙单元的电流通过集电器进行汇总,最终组成了光伏玻璃幕墙发电系统。幕墙外部采用超白玻璃,幕墙内部采用热反射镀膜玻璃,光伏太阳能电池片呈百叶状态安装在内外玻璃之间。
3 光伏玻璃幕墙的角度
光伏玻璃幕墙的角度问题涉及二个方面:一是幕墙的朝向,通过实验和分析,在冬天太阳初升的位置大概是正南偏东南30度,日落的时候在西南偏30度,在此范围内光伏玻璃幕墙的转换效率不会有太多的差别,在此范围内都可以设置光伏玻璃幕墙;二是光伏太阳能电池片的角度,通过实验和分析,结合本地纬度和上下叶片的遮挡情况,可以确定最佳的倾斜角度是45度左右。
4 光伏玻璃幕墙特点
4.1 不影响建筑物美观
建筑是凝固的艺术,光伏玻璃幕墙的使用不应该影响到影响建筑物的外观效果。因此,光伏玻璃幕墙的设计、施工中将线盒、旁路二极管、连接线等隐藏在幕墙结构中,这样做的好处是防止风吹、雨淋、日晒,既延长了器件的寿命,又没有影响建筑物的外观。太阳能电池片的表面可以制成蓝色、绿色、**、黑色等多种颜色,可以很好地配合建筑幕墙的颜色,保证了建筑的绿色和美观。
4.2 不影响建筑物采光
光线是建筑艺术的灵魂,光伏玻璃幕墙采用光面超白钢化玻璃和热反射镀膜玻璃双层玻璃,中间是倾斜排列的太阳能电池片,幕墙的采光度是由太阳能电池片的排列间隙来控制,完全能够满足建筑物的采光需要。
4.3 不影响建筑物安全
光伏玻璃幕墙不仅需要满足光伏发电的需要,还要满足幕墙风压变形性能、雨水渗漏性能、空气渗透性能,以及建筑物安全性能。针对这些需要,在不同地区、不同的建筑高度、不同的安装方式,都需要不同力学性能的光伏玻璃幕墙。要依照国家建筑规范和幕墙规范,经过科学计算出钢化玻璃的厚度,组件中间的PVB胶片有良好的粘结性、韧性、弹性,具有一定的吸能作用和粘结作用。当玻璃破损时,碎片会被粘附在胶片上,不会散落,减少了伤人的可能性,进一步提高了幕墙的安全性能。
4.4 安装方便
玻璃幕墙的设计和安装技术都比较成熟,使光伏玻璃幕墙的安装同样方便、快捷。构件式幕墙是当前采用最多的结构形式,工艺成熟,主体结构适应能力强,施工手段灵活;单元式幕墙,是工业化加工成型,质量有保证,人工费用低,施工周期短,能够带来较大的经济效益;双层通风幕墙,能够换气通风、隔声隔热、有效解决了电池组件的散热问题,延长了电池组件的寿命,降低了组件向室内散发的热量。
4.5 绿色环保
光伏玻璃幕墙兼顾光伏发电与普通幕墙两种功能,不需要额外占用建筑面积,节省了光伏系统的支撑结构。不仅具有阻燃、隔热、消音等节能作用,还具有不消耗石化能源、水资源,无污染,没有温室气体排放,降低光污染的绿色环保特性。
5 小结
太阳能是分布最广泛的可再生能源资源,具有广阔地发展前景。光伏玻璃幕墙技术应用于绿色建筑,可以使光伏玻璃幕墙与建筑物完美、和谐地结合在一起,能够智能化地生产能量,同时具有隔音、隔热、安全、装饰、和谐环境的功能,成为当今太阳能利用与建筑行业相结合的发展趋势,具有广阔的应用价值和发展前景。
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