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光伏发电原理和运行维护
发布时间:2022-10-06 08:58:00 来源:优游彩票手机版登陆 作者:优游彩票下载登录

  光伏发电是指利用太阳能辐射直接转变成电能的发电方式,光伏发电是当今太阳能发电的主流,所以,现在人们常说的太阳能发电就是光伏发电。

  分布式发电是指在用户场地附近建设,运行方式以用户侧自发自用为主,多余电量上网,但在配电系统平衡调节为特性的光伏发电设施。

  分布式发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原测,充分利用当地的太阳能资源,替代和减少化石能源消费。

  1839 年,19 岁的法国贝克勒尔做物理实验时,发现在导电液中的两种金属电极用光照射时电流会加强,从而发现了“光生伏打效应”。1930 年,郞格首次提出用“光伏效应”制造太阳能电池,使太阳能变成电能。

  1954 年5 月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池,这是世界上第一个有实用价值的太阳能电池,同年威克首次发现了砷化镍有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镍博膜,制成了太阳能电池,太阳光转化为电能的实用光伏发电技术由此诞生并发展起来。

  光伏电池是一种具有光、电转换特性的半导体器件,它直接将太阳辐射能转换成直流电,是光伏发电的最基本单元,光伏电池特有的电特性是借助与在晶体硅中掺入某些元素(例如磷或硼等),从而在材料的分子电荷里造成永久的不平衡,形成具有特殊电性能的半导体材料,在阳光照射下具有特殊电性能的半导体内可以产生自由电荷,这些自由电荷定向移动并积累,从而在其两端闭合时便产生电能,这种现象被称为“光生伏打效应”简称光伏效应。

  光伏发电系统由光伏方阵(光伏方阵由光伏组件串并联而成)、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成.光伏发电系统的核心部件是光伏组件,而光伏组件又是由光伏电池串、并联并封装而成,它将太阳的光能直接转化为电能,光伏组件产生的电为直流电,我们可以利用也可以用逆变器将其转换成为交流电加以利用,从另一个角度来看对于光伏系统产生的电能可以即发即用,也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来,根据需要随时释放出来使用。

  配电网是从输电网或地区发电厂接受电能,通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网,是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容、计量装置以及一些附属设施组成的一般采用闭环设计,并环运行,其结构成辐射状,分布式电源接入配电网使配电系统中发电与用电并存,配电网结构从放射状结构变为多电源结构,短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。

  光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益,是最优质的绿色能源之一,在我国平均日照条件下安装1 千瓦光伏发电系统,1 年可发出1200 度电,可减少煤炭(标准煤)使用量约400 千克,减少二氧化碳排放约1 吨,根据世界自然基金会(WWF)研究结果:从减少二氧化碳效果而言,安装1 平米光伏发电系统相当于植树造林100 平米,目前发展光伏发电等可再生能源是根本上解决雾霾、酸雨等环境问题的有效手段之一。

  光伏电池在其生产过程中确实要消耗一定的能量,特别是工业硅提纯、高纯多晶硅生产、单晶硅棒\多晶硅锭生产三个环节的能耗高,但是光伏电池在20年的使用寿命期内能够不断产生能量。据测算在我国平均日照条件下,光伏发电系统全寿命期内能量回报超过其能源消耗的15 倍以上。在北京以最佳倾斜角安装的1 千瓦屋顶光伏并网系统的能量回收期为1.5-2 年,远底于光伏系统的使用寿命期。也就是说该光伏系统前1.5-2 年发出的电量是用来抵消其生产等过程消耗的能量,1.5-2 年之后发出的能量都是纯产出,所以应该从全生命周期角度评定光伏电池的能耗。

  光伏电池组件生产包括多晶硅、硅锭硅片、光伏电池组和光伏组件几个产业链环节,相关污染的报道主要是指光伏组件的原材料、高纯多晶硅生产中产生的副产物,高纯多晶硅生产主要是使用改良西门子法,该法将冶金级硅转化成三氯氦硅,在加氢气还原成太阳能级多晶硅,另外会形成副产物氯化硅,四氯化硅遇潮湿空气即分解成硅酸和氯化氢,如果处理不当会产生污染问题,但是目前我国多晶硅生产企业采用的改良西门子法已可做到闭环生产,将副产物四氯化硅和尾气回收利用,实现清洁生产。2010 年12 月国家发布了《多晶硅行业准入条件》,规定还原尾气中四氯化硅、氯气回收利用率不低于98.5%、99%,因此成熟的改良西门子法生产技术完全满足环保要求,不会产生环境污染问题。

  地球表面接受的太阳能辐射能够满足全球能源需求的1 万倍,地表面每平方米平均每年接收到的辐射随地域不同大约在1000-2000KWH之间,国际能源署数据显示,在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏系统就足以满足全球能源需求。太阳能光伏享有广阔的发展空间,其潜力十分巨大。

  据初步统计,我国仅利用现有的建筑安装光伏发电其市场潜力就大约为3万亿千瓦以上,在加上西部广阔的戈壁光伏发电市场潜力约为数十亿千瓦以上,随着光伏发电的技术进步和规模化应用,其发电成本还将进一步降低,成为更加具有竟争力的能源供应方式,逐步从补充能源到替代能源并极希望成为未来的主导能源。

  10.分布式光伏发电系统的常见故障有哪些?系统各部件可能出现哪些典型问题?

  由于电压未达到启动设定值造成逆变器无法工作、无法启动,由于组件或逆变器原因造成发电量低等,系统部件可能出现的典型问题有接线盒烧毁、组件局部烧毁。

  系统在质保期内出现问题时可先电话联系安装商或运营商将系统问题说明,安装商或运营商维护商会根据用户叙述内容进行解答,如无法将故障排除会派出专人到现场进行检修。

  建议选择的系统各部件和材料市面上口碑好的,售后服务好的产品,合格的产品能降低故障的发生率,用户应严格遵守系统产品的使用手册,定期对系统进行检测和清洁维护。

  根据产品供应商的使用说明书对需要定期检查的部件进行维护,系统主要的维护工作是擦拭组件,而水较大的地区一般不需要人工擦拭,非雨季节大概1个月清洁一次,降尘量较大的地区可以增加清洁的次数,降雪量大的地区及将厚重积雪去除,避免影响发电量和雪融后产生的不均匀,及时清理遮挡的树木或杂物。

  15.清洁光伏组件时用清水冲洗和简单的擦拭就行么?用水擦拭的时候会不会有触电的危险?

  为了避免在高温和强烈光照下擦拭组件对人身的电击伤害以及可能对组件的破坏,建议在早晨或者下午较晚的时候进行组件清洁工作,建议清洁光伏组件玻璃表面时用柔软的刷子,干净温和的水,清洁时使用的力度要小,以避免损坏玻璃表面,有镀膜玻璃的组件要注意避免损坏玻璃层。

  优先选择清晨或傍晚光线弱系统未运行的时候对系统进行维护,维护前做好防护措施载绝缘手套使用绝缘工具。

  当用户发现在相同时间系统的发电量有所降低或与邻近安装相同的发电系统相比有所降低,则系统可能存在异常,用户可通过汇流箱中监测数据的异常波动及时发现光伏阵列中某一组件是否出现故障,然后联系专业人员用钳型表、热像仪等专业化设备对系统进行诊断,最终确定系统中出现问题的组件。

  光伏组件上的房屋阴影、树叶甚至鸟粪的遮挡会对发电系统造成比较大的影响,每个组件所用太阳电池的电特性基本一致,否则将在电性能不好或被遮挡的电池上产生所谓热斑效应,一串联中被遮挡的太阳电池组件将被当做负载消耗其它有光照的太阳电池组件所产生的能量,被遮挡的太阳电池组件此时会发热,这就是热效应现象,这种现象严重的情况下会损坏太阳能组件,为了避免串联支路的热斑需要在光伏组件上加装旁路二极管,为了防止串联回路的热斑则需要在每一路光伏组串上安装直流保险,即使没有热斑效应产生太阳电池的遮挡也会影响到发电量。

  不建议安装铁丝防护网,因为沿光伏阵列加装铁丝防护网可能会给组件局部造成阴影,形成热斑效应,对整个光伏电站的发电效率造成影响。另外,由于合格的光伏组件均已通过冰球撞击实验,一般情况下的撞击不会影响组件的性能。

  不能够立即更换,如要更换建议在早晨或者下午较晚的时候进行,应及时联系电站运维人员,由专业人员前往更换。

  分布式光伏发电系统都装有防雷装置,所以不用断开。为了安全保险建议可以选择断开汇流箱的断路器开关,切断与光伏组件的电路连接,避免防雷模块无法去除的直击雷产生危害,运维人员应及时检测防雷模块的性能,以避免防雷模块失效产生的危害。

  22.雪后需要清理光伏发电系统吗?光伏组件冬天积雪消融结冰后如何处理?可以踩在组件上面进行清理工作吗?

  雪后组件上如果堆积有厚重积雪是需要清洁的,可以利用柔软物品将雪推下,注意不要划伤玻璃,组件是有一定承重的,但是不能踩在组件上面清扫,会造成组件隐蔽损坏,影响组件寿命,一般建议不要等积雪过厚在清洗,以免组件过度结冰。

  光伏并网系统中的合格组件必须通过正面最大静载荷(风载荷、雪载荷)5400P

  A,背面最大静载荷2400PA 和直径25MM 的冰雹以23M/S 秒的速度撞击等严格的测试,因此不会对光伏发电系统带来危害。

  光伏电池的输出功率会随着温度上升而降低,通风散热可以提高发电效率,最常用的办法为自然风进行通风。

  光伏发电系统是根据光产生伏打效应原理将太阳能转换为电能,无污染、无辐射,逆变器、配电柜等电子器件都通过EMC(电磁兼容性)测试,所以对人体没有危害。

  光伏发电系统是将太阳能转换为电能,不会产生燥音影响,逆变器的噪音指标不高于65 分贝,也不会有噪音危害。

  分布式发电系统附近禁止堆放易燃易爆物品,一旦发生火灾所造成的人员及财产损失不可估量,除了基本的消防安全措施外,还特别提醒光伏系统具有自我检测、和防火功能,降低火灾发生可能性,此外还需要每隔最长40 米就必须预留防火和维修通道,而且必须有方便操作的紧急直流系统断路开关。

  28.并网光伏发电系统出现故障后,用户应向谁报修,有没有全国统一服务电话?

  光伏系统出现故障要第一时间将问题反馈给安装商,安装商会在最短时间内做出故障处理,建议选择大品牌、信誉好的安装商。

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