從太陽能獲得電力,需通過太陽電池進行光電變換來實現。它同以往其他電源發電原理完全不同。要使太陽能發電真正達到實用水平,一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本,二是要實現太陽能發電同的電網聯網。
單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右,高可達23%,在太陽能電池中光電轉換,但其制造成本高。單晶硅太陽能電池的使用壽命一般可達15年,高可達25年。多晶硅太陽能電池的光電轉換效率為14%到16%,其制作成本低于單晶硅太陽能電池,因此得到大量發展,但多晶硅太陽能電池的使用壽命要比單晶硅太陽能電池要短。
目前世界上現有的有前途的太陽能熱發電系統大致可分為:槽形拋物面聚焦系統、中央接受器或太陽塔聚焦系統和盤形拋物面聚焦系統。在技術上和經濟上可行的三種形式是:30~ 80MW聚焦拋物面槽式太陽能熱發電技術(簡稱拋物面槽式);30~ 200MW點聚焦中央接收式太陽能熱發電技術(簡稱中央接收式);7.5~ 25kW的點聚焦拋物面盤式太陽能熱發電技術(簡稱拋物面盤式)。
拋物槽式聚焦系統是利用拋物柱面槽式發射鏡將陽光聚集到管形的接收器上,并將管內傳熱工質加熱,在熱換氣器內產生蒸汽,推動常規汽輪機發電。塔式太陽能熱發電系統是利用一組立跟蹤太陽的定日鏡,將陽光聚集到一個固定塔頂部的接收器上以產生高溫。
太陽能發電是利用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(Solar cells)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,一些發達國家還可與區域電網并網實現互補。目 前從民用的角度,在國外技術研究趨于成熟且初具產業化的是"光伏--建筑(照明)一體化"技術,而國內主要研究生產適用于無電地區家庭照明用的小型太陽能發電系統。
太陽能發電系統主要包括:太陽能電池組件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負載等組成。其中,太陽能電池組件和蓄電池為電源系統,控制器和逆變器為控制保護系統,負載為系統終端。
太陽能光伏發電系統的防反充二極管又稱阻塞二極管,在太陽電池組件中其作用是避免由于太陽電池方陣在陰雨和夜晚不發電或出現短路故障時,擂電池組通過太陽電池方陣放電。防反充二極管串聯在太陽電池方陣電路中,起單向導通作用。因此它回路中有大電流,而且要承受大反向電壓的沖擊。一般可選用合適的整流二極管作為防反充二極管。一塊板的話可以不用任何二極管,因為控制器本來就可防反沖。板子串聯的話,需要安裝旁路二極管,如果是并聯的話就要裝個防反沖二極管,防止板子直接沖電。防反充二極管只是保護作用,不會影響發電效果。
應用領域
1、用戶太陽能電源:小型電源10-100W不等,用于邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電,如照明、電視、收錄機等;3-5KW家庭屋頂并網發電系統;光伏水泵:解決無電地區的深水井飲用、灌溉。
2、交通領域:如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
3、 通訊/通信領域:太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統;農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。
4、石油、海洋、氣象領域:石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。
5、家庭燈具電源:如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。
6、光伏電站:10KW-50MW立光伏電站、風光(柴)互補電站、各種大型停車廠充電站等。
7、太陽能建筑:將太陽能發電與建筑材料相結合,使得未來的大型建筑實現電力自給,是未來一大發展方向。
8、其他領域包括:與汽車配套:太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等;太陽能制氫加燃料電池的再電系統;海水淡化設備供電;衛星、航天器、空間太陽能電站等。、
太陽能電池是一對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種,如:單晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發電原理基本相同,現以晶體硅為例描述光發電過程。
立運行的太陽能逆變器用于立太陽能電池發電系統,為立負載供電。并網逆變器用于并聯運行的太陽能電池發電系統。太陽能電池在陽光下產生直流電,但直流供電的系統有很大的局限性。例如熒光燈、電視機、冰箱、電風扇等不能直接用直流電源供電,和大多數電機一樣。另外,當供電系統需要升壓或降壓時,交流系統只需要增加一個變壓器,而直流系統的升壓和降壓技術要復雜得多。因此,除了直接使用直流電的通信、氣象等特殊用戶外,還需要在太陽能發電系統中安裝太陽能逆變器以供生產和使用。
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