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光伏发电

  • 光伏电站运维的技术要求以及组件维护标准

    1.组件清扫维护
    清扫条件:光伏方阵输出低于初始状态(上一次清洗结束时)输出的85%。
    清洗注意事项:
    (1)清洗工具:柔软洁净的布料
    (2)清洗液体:与组件温差相似
    (3)气候条件:风力>4级,大雨、大雪等气象条件禁止清洗
    (4)工人数量:15—20人
    (5)清洁时间:没有阳光的时间或早晚,光伏组件被阳光晒热的情况下用冷水清洗会使玻璃盖板破裂。
    2.组件定期检查及维修

    检查维修项目:组件边框、玻璃、电池片、组件表面、背板、接线盒、导线、铭牌、光伏组件上的带电警告标识、边框和支撑结构、其它缺陷等。

    若发现下列问题应立即调整或更换光伏组件:
    (1)光伏组件存在玻璃破碎、背板灼焦、明显的颜色变化;
    (2)光伏组件中存在与组件边缘或任何电路之间形成连通通道的气泡;
    (3)光伏组件接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁,接线端子无法良好连接。
    光伏建材和光伏构件(如双玻组件)应定期由专业人员检查、清洗、保养和维护,若发现下列问题应立即调整或更换:
    (1)中空玻璃结露、进水、失效,影响光伏幕墙工程的视线和热性能;
    (2)玻璃炸裂,包括玻璃热炸裂和钢化玻璃自爆炸裂;
    (3)镀膜玻璃脱膜,造成建筑美感丧失;
    (4)玻璃松动、开裂、破损等。
    3.组件定期测试
    测试内容:绝缘电阻、绝缘强度、组件IV特性、组件热特性。
    4.阵列定期检查及维修
    检查维修项目:光伏方阵整体、受力构件、连接构件和连接螺栓、金属材料的防腐层、预制基座、阵列支架、等电位连接线、接地可靠性,其它缺陷等。
    5.阵列定期测试
    光伏阵列应满足以下要求:
    (1)光伏方阵整体不应有变形、错位、松动等现象。
    (2)用于固定光伏方阵的植筋或后置螺栓不应松动,采取预制基座安装的光伏方阵,预制基座应放置平稳、整齐,位置不得移动。
    (3)光伏方阵的主要受力构件、连接构件和连接螺栓不应损坏、松动,焊缝不应开焊,金属材料的防锈涂膜应完整,不应有剥落、锈蚀现象。
    (4)光伏方阵的支承结构之间不应存在其他设施;光伏系统区域内严禁增设对光伏系统运行及安全可能产生影响的设施。
    测试内容:机械强度测试
    测试方法:对光伏阵列支架及光伏组件边框的最不利位置的最不利方向施加250N的力维持10秒,连续5次测试后阵列不能出现松动、永久变形、开裂或其它形式的损坏。
        
    主要设备检测维修
    1.汇流箱
    直流汇流箱的运行与维护应符合以下规定:
    (1)直流汇流箱不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象,箱体外表面的安全警示标识应完整无破损,箱体上的防水锁启闭应灵活;
    (2)直流汇流箱内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象;
    (3)直流汇流箱内的直流熔丝的规格应符合设计规定;
    (4)直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧;
    (5)直流输出母线端配备的直流断路器,其分断功能应灵活、可靠;
    (6)直流汇流箱内防雷器应有效。
    检测维修项目:汇流箱的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装。
    测试项目:机械强度、绝缘电阻、绝缘强度测量、显示功能、通信功能、汇流箱热特性。
    2.直流/交流配电柜
    直流配电柜的运行与维护应符合以下规定:
    (1)直流配电柜不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象,箱体外表面的安全警示标识应完整无破损,箱体上的防水锁开启应灵活;
    (2)直流配电柜内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象;
    (3)直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧;
    (4)直流配电柜的直流输入接口与汇流箱的连接应稳定可靠;
    (5)直流配电柜的直流输出与并网主机直流输入处的连接应稳定可靠;
    (6)直流配电柜内的直流断路器动作应灵活,性能应稳定可靠;
    (7)直流母线输出侧配置的防雷器应有效。
    交流配电柜的维护应符合下列规定:
    (1)交流配电柜维护前应提前通知停电起止时间,并将维护所需工具准备齐全。
    (2)交流配电柜维护时应注意以下安全事项:
    1)停电后应验电,确保在配电柜不带电的状态下进行维护;
    2)在分段保养配电柜时,带电和不带电配电柜交界处应装设隔离装置;
    3)操作交流侧真空断路器时,应穿绝缘靴,戴绝缘手套,并有专人监护;
    4)在电容器对地放电之前,严禁触摸电容器柜;
    5)配电柜保养完毕送电前,应先检查有无工具遗留在配电柜内;
    6)配电柜保养完毕后,拆除安全装置,断开高压侧接地开关,合上真空断路器,观察变压器投入运行无误后,向低压配电柜逐级送电。
    (3)交流配电柜维护时应注意以下项目:
    1)确保配电柜的金属架与基础型钢应用镀锌螺栓完好连接,且防松零件齐全;
    2)配电柜标明被控设备编号、名称或操作位置的标识器件应完整,编号应清晰、工整;
    3)母线接头应连接紧密,不应变形,无放电变黑痕迹,绝缘无松动和损坏,紧固连接螺栓不应生锈;
    4)手车、抽出式成套配电柜推拉应灵活,无卡阻碰撞现象;动触头与静触头的中心线应一致,且触头接触紧密;
    5)配电柜中开关,主触点不应有烧溶痕迹,灭弧罩不应烧黑和损坏,紧固各接线螺丝,清洁柜内灰尘;
    6)把各分开关柜从抽屉柜中取出,紧固各接线端子。检查电流互感器、电流表、电度表的安装和接线,手柄操作机构应灵活可靠,紧固断路器进出线,清洁开关柜内和配电柜后面引出线处的灰尘;
    7)低压电器发热物件散热应良好,切换压板应接触良好,信号回路的信号灯、按钮、光字牌、电铃、电筒、事故电钟等动作和信号显示应准确;
    8)检验柜、屏、台、箱、盘间线路的线间和线对地间绝缘电阻值,馈电线路必须大于0.5MΩ;二次回路必须大于1MΩ。
    检测维修项目:配电柜的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装。
    测试项目:绝缘电阻、绝缘强度测量、显示功能、通信功能、配电柜热特性。
    3.逆变器
    逆变器的运行与维护应符合下列规定:
    (1)逆变器结构和电气连接应保持完整,不应存在锈蚀、积灰等现象,散热环境应良好,逆变器运行时不应有较大振动和异常噪声;
    (2)逆变器上的警示标识应完整无破损;
    (3)逆变器中模块、电抗器、变压器的散热器风扇根据温度自行启动和停止的功能应正常,散热风扇运行时不应有较大振动及异常噪音,如有异常情况应断电检查;
    (4)定期将交流输出侧(网侧)断路器断开一次,逆变器应立即停止向电网馈电;
    (5)逆变器中直流母线电容温度过高或超过使用年限,应及时更换;
    检测维修项目:逆变器的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装。
    测试项目:性能指标、保护功能、其它要求。
    4.变压器
    检测维修项目:光伏电站主回路升压变压器。
    测试项目:转换效率测试、其他实验。
    5.蓄电池(适用于离网系统)
    蓄电池运行及维护应满足以下要求:
    (1)蓄电池室温度宜控制在5℃~25℃之间,通风措施应运行良好;在气温较低时,应对蓄电池采取适当的保温措施。
    (2)在维护或更换蓄电池时,所用工具(如扳手等)必须带绝缘套。
    (3)蓄电池在使用过程中应避免过充电和过放电。
    (4)蓄电池的上方和周围不得堆放杂物。
    (5)蓄电池表面应保持清洁,如出现腐蚀漏液、凹瘪或鼓胀现象,应及时处理,并查找原因。
    (6)蓄电池单体间连接螺丝应保持紧固。
    (7)若遇连续多日阴雨天,造成蓄电池充电不足,应停止或缩短对负载的供电时间。
    (8)应定期对蓄电池进行均衡充电,一般每季度要进行2~3次。若蓄电池组中单体电池的电压异常,应及时处理。
    (9)对停用时间超过3个月以上的蓄电池,应补充充电后再投入运行。
    (10)更换电池时,最好采用同品牌、同型号的电池,以保证其电压、容量、充放电特性、外形尺寸的一致性。
    6.控制器(适用于离网系统)
    控制器的运行与维护应符合下列规定:
    (1)控制器的过充电电压、过放电电压的设置应符合设计要求;
    (2)控制器上的警示标识应完整清晰;
    (3)控制器各接线端子不得出现松动、锈蚀现象;
    (4)控制器内的直流熔丝的规格应符合设计规定;
    (5)直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间的绝缘电阻应大于2兆欧。
  • 太阳能电池板故障分析之蜗牛纹

    太阳能电池板在制造、运输、设置时以及因老化,会发生各种各样的故障。笔者将就检测这些故障的方法,介绍Chemitox(东京都大田区)在评测服务中的事例和积累的知识。太阳能电池单元(发电元件)表面上出现黑色或者白色线状图案的现象。因为看起来像是蜗牛爬过之后留下的痕迹,所以俗称蜗牛纹


    发生机制主要由三个条件引起,即发生裂纹、水分渗透和阳光照射。

      电池单元内发生裂纹,水分经由树脂背板和封装材料渗入裂纹内。

      渗入裂纹的水分与形成电池单元指状电极(细电极)的银发生反应,银离子在封装材料中扩散。

      在这种状态下,阳光照射到电池板上时,银离子与封装材料中所含的添加物发生化学反应,生成氧化银和硫化银。由此就会沿着裂纹形成黑色或白色线状图案。


  • 太阳能电池组件中EVA脱层问题分析

    光伏组 件的加工工艺采用EVA、背板、玻璃、电池片等材料层压组成,从焊接到成品测试和包装入库的完成,各工序之间相互影响制约,组件的质量影响用户在户外的使 用寿命,从实际生产中存在组件质量主要问题有:生产中出现电池片隐裂碎片、气泡、空胶、组件外观变形、接线盒烧毁等问题。

    其中EVA 是光伏组件中最重要的辅材之一,其优良的耐热老化性能是保证组件寿命的必要条件。可以使太阳能电池性能在稳定性、可靠性、耐用性等方面得到保证。

    下面分析EVA脱层问题分析:

    EVA脱层对组件造成的影响:脱层面积较小时影响电池组件大功率失效;当脱层面积较大时直接导致电池组件失效报废。

    造成太阳能电池组件EVA脱层的原因如下:

    1、EVA、玻璃、背板等原材料表面有异物造成。

    2、助焊剂用量过多,在外界长时间遇到高温出现延主栅线脱层。

    3、EVA原材料成分(例如乙烯和醋酸乙烯)不均导致不能在正常温度下溶解造成脱层。

    4、交联度不合格.(如层压机温度低,层压时间短等)造成。

    预防方法:

    1、严格控制层压机温度、时间等重要参数 并定期按照要求做交联度实验,并将交联度控制在85%±5%内。

    2、加强制程过程中成品外观检验4.严格控制助焊剂用量,尽量不超过主栅线两侧0.3mm。

    3、加强原材料供应商的改善及原材检验。
  • 太阳能光伏系统支架通用技术要求

    太阳能光伏系统支架通用技术要求 

    范围 

    本标准规定了太阳能光伏系统支架的分类与标记、

    技术要求、

    试验方法、

    标志、

    包装、

    运输及贮存的内容。 

    本标准适用于建筑或建筑场地安装的太阳能光伏系统支架。 

    规范性引用文件 

    下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版

    本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本

    文件。 

    GB/T 180     一般公差 未注公差的线性和角度尺寸公差 

    GB/T 700     碳素结构钢 

    GB/T

     

    1184    

     

    形状和位置公差

      

    未注公差值 

    GB/T 1591    低合金高强度结构钢 

    GB/T 3098.6  紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱 

    GB/T 3190    变形铝及铝合金化学成分 

    GB/T 4171    耐候结构钢 

    GB/T 5117    碳钢焊条 

    GB/T 5118    低合金钢焊条 

    GB 5237      铝合金建筑型材 

    GB/T 13912   金属覆盖层 钢铁制件热浸镀锌层 技术要求及试验方法 

    GB/T 20878   不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分 

    GB 50009     建筑结构荷载规范 

    GB 50016     建筑设计防火规范 

    GB 50169     电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 

    GB 50191    

     

    构筑物抗震设计规范 

    GB 50429     铝合金结构设计规范 

    GB 50794     光伏电站施工规范 

    GB 50797    

     

    光伏发电站设计规范 

    JGJ 81       建筑钢结构焊接技术规程 

    术语、定义与符号 

    3.1 

    光伏系统支架 frame of  PV system 

    太阳能光伏发电系统中为了固定和安装光伏组件所采用的支架产品。平行式安装的支

    架产品由横梁及连接件组成,倾斜式安装的支架产品由横梁、斜梁、立柱、斜撑及其连接

    件组成,如图1所示。

    3.2 

    荷载等级 load level 

    光伏系统支架能够承受光伏组件传递荷载的级别。 

    3.3 

    安装尺寸 mounting dimensions 

    光伏系统支架中,安装组件的横梁与斜梁所在平面的尺寸,长度用字母

    l

    1

     

    表示,宽度

    用字母

    l

    2

    表示。 

    3.4 

    平行式安装 parallel installation 

    光伏组件安装面与支架安装基面平行的安装方式。 

    3.5 

    倾斜式安装

    inclined installation 

    光伏组件安装面与支架安装基面不平行的安装方式。 

    3.6 

    安装角度 installation angle 

    光伏系统支架中,光伏组件安装面与支架安装基面之间的夹角,用字母

    α

    表示。 

    分类与标记 

    4.1 

    分类 

    4.1.1 

    铝合金支架 

    光伏系统支架的主要受力杆件采用铝合金材料的光伏系统支架。 

    4.1.2 

    钢支架 

    光伏系统支架的主要受力杆件采用钢材的光伏系统支架。 

    4.1.3 

    非金属支架 

    光伏系统支架的主要受力杆件采用非金属材料的支架,或以金属作加强筋的胶合材料

    支架。 

    4.2 

    标记 

    光伏系统支架按材料类型、荷载等级、安装尺寸、安装角度的顺序进行标记,标识字

    符之间加“-”。 

    第一部分

     – 

    第二部分

     – 

    第三部分

     – 

    第四部分

     

     

     

     

     

     

     

    安装角度

     

    安装尺寸

     

    荷载等级

     

    材料类型

     

     

    说明: 

    l

    1

    ——支架的安装长度; 

    l

    2

    ——为支架的安装宽度; 

    α

    ——支架的安装角度。 

    图2 

    光伏系统支架产品标记示例 

    4.2.1 

    标记组成第一部分 

    用字母表示光伏系统支架材料的种类:铝合金支架用字母“AL”表示;普通钢支架用

    字母“ST”表示;非金属支架用字母“NM”表示。 

    4.2.2 

    标记组成第二部分 

    用罗马数字表示光伏系统支架荷载等级。常用的光伏系统支架荷载等级划分为6级,

    如表1所示。当支架荷载等级超过V级时,应根据实际需求定制,用阿拉伯数字表示支架荷

    载设计值,单位为kN/㎡。 

    表1 

    光伏系统支架荷载等级划分 

    荷载等级 

    Ⅰ级 

    Ⅱ级 

    Ⅲ级 

    Ⅳ级

    Ⅴ级 

    Ⅴ级以上

    值 

    0.2

    0.90 

    0.91

    1.20 

    1.21~1.50

    1.5

    1.80 

    1.8

    2.10 

    >2.10 




  • 新时代光伏发电优点多

    由于光伏发电有绿色节能环保等多个优点,一直受到市民关注。长期以来,只要有居民到该公司了解家庭安装光伏发电项目,该公司工作人员都会热情接待,并对他们提出的问题进行深度讲解。

      据该公司有关负责人介绍,光伏电站又称为分布式电源。目前,分布式电源获取电能的方式有太阳能、天然气、风能等几种,而光伏电站就是利用太阳能 进行电流转换的一种方式。目前,光伏电站所发电量有两种消纳方式,即全部自用、余额上网,全额上网两种方式。家庭光伏发电——屋顶电站普及后,只要有屋顶 就能发电。

      光伏电站安装在屋顶,隔热效果好,能减少夏天空调的使用,可达到节能减排效果。光伏每发1度电,相当于减少燃烧0.4千克标准煤,减少碳排放近 1千克,减少粉尘0.27千克,对于改善生活环境不可小觑。一年中,光伏发电的高峰在夏季,而全国电力紧张的情况也多出现在夏季。从全国用电的情况看,光 伏发电能很好地补充夏季电力的缺口。同时,光伏发电是在白天进行,而社会经营活动用电主要是发生在白天,光伏发电与用电事件及需求刚好匹配。屋顶光伏发电 不占用宝贵的土地资源,就地发电就地并网消耗,是目前国家积极倡导的分布式能源应用的典型方式。

      该公司有关负责人表示,该公司作为光伏发电EPC总承包商,将一体承担光伏发电工程项目的设计、采购、施工工作,并对承包工程的质量、安全、工期、造价全面负责,让项目建设与并网接入更加规范高效,为居民提供便利。
  • 太阳能光伏建筑一体化常见问题及解决方法

     光伏建筑一体化(BIPV)组件是应用太阳能发电,不会污染环境、不占用土地、减少电力在传输过程中的电力损耗、减少建筑物的整体造价。BIPV光伏系统发电效率高、可降低发电成本。随着全球太阳能光伏发电比重的增加,光伏建筑一体化(BIPV)发电将成为光伏发电的主流。但是现阶段同行业的竞争压力越来越大,目前各个企业均在不断的改进生产工艺,减少产品质量问题,提高组件的成品率。

      2、常见质量问题及改进方法

      光伏建筑一体化(BIPV)组件,一般采用层压机封装,易产生的问题主要有以下几方面:组件本身设计不合理、组件内部气泡、组件边缘空胶、电池串位置移动、电池片碎片等。

      2.1 组件设计方面

     在满足透光率和光电的转换效率的前提下,电池片间距尽量小,电池片到玻璃边缘的距离尽量大。组件在层压阶段,层压机的硅胶板与组件表面接触,组件表面受 到硅胶板向下的压力,硅胶板逐渐作用于玻璃边缘,此时,玻璃边缘分别受到一个向下的压力及向组件内部的分应力。此时如果电池片距离玻璃边缘太近,焊带就很 有可能弯曲。

      2.2 组件气泡方面

      2.2.1 组件预压完成后出现的气泡:

      抽真空不充分,PVB 内部有空气残留。解决的方法是:调整层压工艺参数,适当延长抽真空时间;PVB胶片的存储环境不合格(由于PVB胶片的吸水性极强,储存条件有严格的要 求:相对温度18-20°C,相对湿度25-30%);PVB厚度不均匀,造成局部充填不良;钢化玻璃自身的弯曲度不同,导致两层玻璃间存在缝隙;上下两 片玻璃尺寸大小不同,导致敷设组件时上下玻璃不能完全对齐。

      2.2.2 组件内部气泡回返现象

      生产出的合格组件在放置一端时间后,组件的边缘出现了气泡,具体解决方法如下:

      ①在真空预压生产完毕后,待组件冷却下来,就要将组件进行高压釜固化处理,预压组件在现场放置时间不得超过24小时,否则也会造成气泡回返现象的发生。

      ②在层压后组件边缘涂抹二丁酯化学试剂:组件在进入高压釜之前在组件四周的PVB胶片上涂抹二丁酯后,让二丁酯加速融化PVB,对于气泡的控制可以起到一定的作用。

      2.2.3 高压釜固化后组件气泡未赶出

      真空预压阶段的温度高,时间长,导致组件气泡的产生,需要调节真空预压的温度及时间;高压釜固化阶段,没有对气泡进行上夹处理,需要对气泡处做上夹处理;组件边缘胶片过薄,导致气泡处胶量稀少,需要增加一层PVB胶片。

      2.3 组件边缘空胶方面

      组件边缘的胶量稀少,需要在合片过程中再增加一层PVB胶片;真空预压阶段组件封边效果不好,需要控制好真空预压阶段的层压参数;高压釜固化阶段上夹力度过大导致,需要高压釜固化阶段上夹力度的控制,上劲后轻转半圈。

      2.4 电池串位置移动方面

      ①组件在高温封装时,PVB受热后流动,对电池串进行冲击引起电池移位,在组件的敷设过程中需要在电池串与串直接、电池片与片之间,增设PVB条、块,这样在PVB受热融化过程中,才能达到内部应力的平衡;

      ②层压机压力过大,调整层压数,同时调整组件的层压方式,根据层压机充气孔的方向层压组件,进入层压机内部之前在组件两侧垫缓冲带,以减少由于层压机的压力造成的电池串位置的移动。

      2.5 出高压釜之后出现的碎片方面

      下面通过一个实验进行分析:规格为1484×1495的全玻组件,入釜共4块组件,组件出釜后出现电池片碎片,位置在电池中间两根焊带中间处,并且是1#2#3#组件上都出现了此种现象,最底层的4#组件没有出现这种情况。

      分析原因如下:

      ①电池片、片源存在内部缺陷现象。

      ②组件板块面积大。由于组件面积为1484×1495,而入料车的横截面的长度为850mm。因此,在放到车上后,组件边部露出的组件面积较大,较多。在高压釜的压力冲击下来的时候,组件边部的电池受力大,片内的气泡内的空气将电池积压破碎。

      ③高压釜设备的生产参数:压力大。由于此组件整体面积大,放在车上后四边均处于悬空状态,因此在压力加大时,造成破裂现象。

      ④组件车在釜内位置:电池片碎裂组件的车位置正好在压力进气口的下方,因此,此处的压力最大,很可能导致碎片的产生。

      ⑤高压釜升温迅速,由于釜体升温速度快,组件内部的PVB胶膜还未完全融化,压力已经给出,电池上的PVB胶片的气泡未被赶出而直接压挤在电池上,从而导致碎片现象的发生。

     组件第二次入釜时,进行了一下方面的改进工作:在进料车的最上方放置一块大面积组件,将下方的组件挡住,从而延缓压力直接压在组件上;进料车进料后,避 免放在进气口的下方;调整设备参数,将压力降低;在组件四周均匀的上上夹子,上夹子的过程中注意力度,带上后轻转半圈。对缩边气泡的地方注意力度和夹子数 量,缩边的地方全部上夹子,一个挨一个的上。经过上面的改进工作,组件出釜后没有碎片产生。

      3、结论

      以上介绍简单的论述了一些生产当中遇到的常规质量问题和一些解决方法,但是找出这些质量问题的关键是一步一步的考虑、整理和排查,这样才能最大限度的减少问题组件的发生,提高产品质量。

  • 家庭光伏发电项目越来越受人民喜爱

    “并网方式该怎么选择?”“自家光伏发电卖给你们,多少钱一度?”供电公司相关负责人介绍,目前,光伏发电报装项目以农村地区自然人为主。家庭光伏项目和一般报装申请在受理程序上没有根本区别,居民可根据自己的用电情况在全额上网、自发自用、余电上网这3种并网方式中选择。

    为了保证用户能够顺利并网,今年以来供电公司加大现场勘察力度,了解用户设施运行情况,帮助指导用户在并网过程中遇到的各种问题,同时内部开展分布式光伏项目报装专业培训,加强光伏项目接入配电网技术和安全管理工作,引导该项目朝健康方向稳步发展。

    至于用户普遍关心的收益问题,供电公司相关负责人介绍,一般居民家庭光伏报装容量在2千瓦至10千瓦不等。如果按照5千瓦计算,夏季每日理想光照时间为5小时,冬季4小时,那么每月光伏可发600度至750度电,在全额上网的情况下,居民每月收入在500元左右。
  • 光热发电技术解析

    太阳能光伏网讯:关于太阳能的能源利用方面,目前有两种,一种是光伏发电:利用太阳能电池板将光能转化为电能;另外一种是光热技术:利用太阳能的高温将光能转化成热能。我国太阳能热发电正处于起步阶段,十一五规划中的863计划就有关于太阳能光热发电的项目,此前一段时间内,光热技术主要是以太阳能热水器或者太阳能聚热厨具为主。随着国家的重视与提倡,光热发电技术正以一种蓬勃的姿态展现在人们的视野之中。2015年12月30日发布的《国家重点节能低碳技术推广目录(2015年本,节能部分)》中,中低温太阳能工业热力应用系统技术和染整企业节能集热技术被列入目录中。2016年开年,更是各类的光热展览、研讨会不断。那么光热发电技术是如何利用太阳能发电,又是如何分类呢?下面就围绕这两个问题简要分析一下光热发电技术。

      光热技术的发电原理

      光热发电技术,是不同于光伏发 电的全新的新能源应用技术。它是一个将太阳能转化为热能,再将热能转化为电能的过程。利用聚光镜等聚热器采集的太阳热能,将传热介质加热到几百度的高温, 传热介质经过换热器后产生高温蒸汽,从而带动汽轮机产生电能。此处的传热介质多为导热油与熔盐。通常我们将整个的光热发电系统分成四部分:集热系统、热传 输系统、蓄热与热交换系统、发电系统。

     集热系统:集热系统包括聚光装置、接收器、跟踪机构等部件。如果说集热系统是整个光热发电的核心,那么聚光装置就是集热系统的核心。聚光装置即为聚光镜 或者定日镜等。其反射率、焦点偏差等均能影响发电效率。目前国内生产的聚光镜,效率可以达到94%,与国外生产的聚光镜效率相差不大。集热系统采集太阳 能,将太阳能转化为热能。

      热传输系统:热传输系统主要是传输集热系统收集起来的热能。利用传热介质将热能输送给蓄热系统。传热介质多为 导热油和熔盐。理论上,熔盐比导热油温度高,发电效率大,也更安全。热传输系统一般有预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器等组成。热传输系统的基本要求 是:传热管道损耗小、输送传热介质的泵功率小、热量传输的成本低。在热传输过程中,传热管道越短,热损耗就越小。

      蓄热与热交换系统:个 人认为,光热发电技术在蓄热与热交换系统中充分体现了对比光伏发电技术的优势。即将太阳热能储存起来。可以在夜间发电,也可以根据当地的用电负荷,适应电 网调度发电。蓄热装置常由真空绝热或以绝热材料包覆的蓄热器构成。蓄热系统中对储热介质的要求为:储能密度大,来源丰富且价格低廉,性能稳定,无腐蚀性, 安全性好,传热面积大,热交换器导热性能好,储热介质具有较好的黏性。目前我国正在研究蓄热的各种新技术新材料,更有专家提出用陶瓷等价格低廉的固体蓄 热,以达到降低发电成本的效果。

      发电系统:用于太阳能热发电系统的发电机有汽轮机、燃气轮机、低沸点工质汽轮机、斯特林发电机等。这些发电装置,可根据汽轮机入口热能的温度等级及热量、蒸汽压力等情况进行选择。对于大型光热发电系统,由于其温度等级与火力发电系统基本相同,可选用常规的汽轮机;工作温度在800℃以上时,可选用燃气轮机;对于小功率或者低温的太阳能发电系统,则可选用低沸点工质汽轮机或斯特林发动机。目前使用的汽轮机,空冷居多。虽然光热技术的发电系统类似于火力发电系统,但是还是有一定的区别,这样就要要求汽轮机具有频繁启停、快速启动、低负荷运行、高效性等特点。

      光热技术的分类

      依照聚焦方式及结构的不同,光热技术可以分为塔式、槽式、碟式、菲涅尔式四种。

     塔式发电系统:塔式发电系统为点式聚焦系统,其利用大规模的定日镜形成的定日镜场阵列,将太阳辐射反射到置于高塔顶部的吸热器上,加热传热介质,使其直 接产生蒸汽或者换热后再产生蒸汽,以此驱动汽轮机发电。塔式系统具有热传递路程短、热损耗小、聚光比和温度较高等优点,但塔式系统必须规模化利用,占地要 求高,单次投资较大,采用双轴跟踪系统,镜场的控制系统较为复杂。

      塔式光热发电系统

     槽式与菲涅尔式发电系统:槽式与菲涅尔式发电系统都属于线性聚焦系统,二者的聚光型式相同,聚光方法不同。菲涅尔式发电系统聚光方法为:具有跟踪太阳运 动装置的主反射镜列将太阳光反射聚集到具有二次曲面的二级反射镜和线性集热器上,集热器将太阳能转化为热能。槽式发电系统为利用槽型抛物面反射镜将太阳光 聚焦到线性集热器上,对传热介质加热,将太阳能转化为热能。其余部分相同,所以将这二者放在一起阐述。

      在对日跟踪系统的作用下,阳光会 被连续地聚集在焦点线位置的线型集热器上。在集热管中流动的热流体(传热介质)将热量连续不断地输送到高压蒸汽发生器中,通过热交换系统,产生热蒸汽。用 于发电,热蒸汽做功后经过压缩冷凝回流到热蒸汽发生器中,再次被加热成为闭环系统不断循环的热蒸汽。于此同时,通过热交换器后的传热介质流体也将返回到集 热场中再次被加热。另外在系统中放置储热罐,存储富余的能量,在太阳能不足时对系统进行补给,从而加大了太阳能的利用效率。

      槽式与菲涅尔式发电系统的结构部件简单,易于实现工业标准化批量生产和安装。对太阳的跟踪系统通常采取单轴跟踪系统,跟踪装置较为简化。但其聚光比小,传热介质一般只能加热到四五百度,且抗风性略差。

      槽式光热发电系统

      菲涅尔式光热发电系统

     碟式系统:碟式系统也是点式聚焦系统,它应该是太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能光热发电系统了。碟式系统也称为抛物面反射镜斯特林系统,是由 许多镜子组成的抛物面反射镜组成,接收在抛物面的焦点上,接收器内的传热介质被加热后,驱动斯特林发动机进行发电。碟式系统的聚光比非常高,从几百至上千 都可达到,聚焦温度甚至可以达到1000℃以上,效率较高,对于地面坡度要求也更为灵活。但成本上还缺少优势,技术上也有待于完善。碟式系统较适用于边远 地区独立电站。可以单台使用或多台并联使用,适宜小规模发电。

      碟式光热发电系统

     目前光热发电项目中,槽式发电系统占比为84.7%,塔式发电系统占比为12.4%,其他发电技术占比为3%。世界范围内槽式光热发电系统占比最高,但 塔式光热发电系统综合效率高,非常适合于大规模、大容量商业化应用,在规划建设的光热电站项目中塔式所占的比例已经超出了槽式技术。有关专家认为,未来塔 式光热发电技术将是光热发电的主要技术流派。

      关于光热发电技术,以上均为个人认知,与大家分享交流。目前光热发电在大形势下发展良好, 国家相关政策一一出台,各类光热示范项目也逐一启动。据《太阳能发电十三五规划》牵头编制机构水电水利规划设计总院方面的消息,“十三五”期间 (2016-2020)光热发电的装机目标或定为10GW。相信在各方的推动下,未来的光热发电技术将会成为太阳能利用的主流。

  • 光伏逆变器介绍--新时代照明光伏发电系统分解

    逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置,主要用于把直流电力转换成交流电力。根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为离网用和并网用二种。

    住 宅用的离网型光伏发电系统因为部分负载是交流负载,因此还需要离网型逆变器,把光伏组件发出的直流电变成交流电给交流负载使用。光伏离网型逆变器与光伏并 网型逆变器在主电路结构上没有较大区别,主要区别在光伏并网型逆变器需要考虑并网后与电网的运行安全。也就是同频,同相,抗孤岛等控制特殊情况的能力。而 光伏离网型逆变器就不需要考虑这些因素。

    逆 变器不仅具有直交流变换功能,还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能,主要包括自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、防单独运 行功能(并网系统用)、自动电压调整功能(并网系统用)、直流检测功能(并网系统用)、直流接地检测功能(并网系统用)等
  • 太阳能光伏发电系统实验实训装置

     DB-PV18太阳能光伏发电系统实验实训装置采用串联式PWM充电控制方式,使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半,充电效率较非PWM高3-6%;过放恢复的提升充电,正常的直充,浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。多种保护功能,包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护,具有自动恢的输出过流保护功能,输出短路保护功能。


      一、主要技术指标及规格:

      1.太阳能电池组具体参数如下:

      ◆ 峰值功率:30W

      ◆ 最大功率电压:17.5V

      ◆ 最大功率电流:1.95A

      ◆ 开路电压:22V

      ◆ 短路电流:2.2A

      ◆ 安装尺寸:622*550*18mm

      2.太阳能控制器具体功能如下

      ◆ 使用单片机和专用软件,实现智能控制,自动识别24V系统。

      ◆ 采用串联式PWM充电控制方式,使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半,充电效率较非PWM高3-6%;过放恢复的提升充电,正常的直充,浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。

      ◆ 多种保护功能,包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护,具有自动恢的输出过流保护功能,输出短路保护功能。

      ◆ 具有丰富的工作模式,如光控,光控+延时,通用控制等模式。

      ◆ 浮充电温度补偿功能。

      ◆ 使用定制大屏幕LCD液晶显示器、充电、放电,光伏、蓄电池,负载各参数一目了然,一键式操作即可完成所有设置,方便直观。

      ◆ 优良的通讯功能配备独立的上位机软件,保证与PC机之间良好通讯,画面人性化,清晰、直观、操作方便。与PC机连接后对控制器的参数及功能控制更加灵活,充分满足不同教学应用需求。

      3.蓄电池:一般为铅酸电池,具有如下特点:

      ◆ 自放电率低

      ◆ 使用寿命长

      ◆ 深放电能力强

      ◆ 充电效率高 工作温度范围宽

      ◆ 增加系统停机时蓄电池电量自动测量功能

      4.离网逆变器:正弦波逆变器,具体功能参数如下:

      ◆ 纯正弦波输出(失真率<4%)

      ◆ 输入输出完全隔离设计

      ◆ 能快速并行启动电容、电感负载

      ◆ 三色指示灯显示,输入电压,输出电压,负载水准和故障情形

      ◆ 负载控制风扇冷却

      ◆ 过压/欠压/短路/过载/超温保护

      5.负载:

      ◆ 直流负载包括:LED灯,风机等;

      ◆ 交流负载包括:节能灯和交流电机等。

      6.并网逆变器:

      并网逆变器具有DC-DC和DC-AC两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位,同时获得单位功率因数。

      系统面板设有用来测量DC、AC相关参数的多个测试端口,可测量DC-DC电压电流变化和DC-AC逆变过程中的电压电流及曲线变化和波形对比。

      6级功率搜索功能

      在自动调整的过程中,会看到LOW灯不停的闪烁,功率会由0作为起点,向最大功率点加大输出功率,重启最多为6次,然后进入功率锁定状态,锁定时ST灯长亮。

      在进行6级功率搜索程序时,所需的时间为10分钟。

      宽电压输入(15-62VDC)

      二级功率变压转换

      ◆ 高频双向并网,单向并网功能

      ◆ 高频直接调制,AC半波合成

      ◆ 双向并网方式:直接负载消耗,逆向传输AC电流

      ◆ 单向并网方式:直接负载消耗,禁止逆向传输AC电流

      多频率输出功能,可适用于50Hz/60Hz频率的AC交流电

      ◆ 频率范围:45Hz~63Hz

      ◆ 直接连接到太阳能电池板(不需要连接电池)

      7.监测仪表:

      太阳能光伏发电系统实验实训装置完成实验时数据的读取,可监测太阳能电池组的电压和电流;并网逆变器输出的电压和电流;离网逆变器输出的电压和电流。


      上位机通讯联机界面图

      三、实验项目:

      实验一 太阳能光伏板能量转换实验

      实验二 环境对光伏转换影响实验

      实验三 太阳能电池光伏系统直接负载特性实验

      实验四 太阳能控制器工作原理实验

      实验五 接反保护实验

      实验六 太阳能控制器对蓄电池的过充保护实验

      实验七 太阳能控制器对蓄电池的过放保护实验

      实验八 夜间防反充实验

      实验九 离网型逆变器工作原理实验

      实验十 独立光伏发电实验

      实验十一 并网型逆变器工作原理实验

      实验十二 光伏并网实验

江苏新时代照明有限公司

江苏新时代照明有限公司成立于2006年,是一家专业从事清洁能源研发、高端生产制造于一体的太阳能照明、光伏发电的高科技企业。通过多年政府支持与自身对企业使命和愿景的追求,新时代照明在不断的发展改革过程中在太阳能照明、光伏发电行业中已经成为一家标杆企业。

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