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第二高潮起:1945年-1965年,在第二次結(jié)束后,一些有遠見的認識已經(jīng)注意到石油資源正在逐漸減少,呼吁人們重視這一問題,從而推動了太陽能研究工作的開展,并且成立了太陽能學術(shù)組織,舉辦學術(shù)交流和展覽會再次興起太陽能研究熱潮。1952年法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kw的太陽爐。1954年美國貝爾實驗室研制成實用型硅太陽電池,為光伏發(fā)電大規(guī)模應用奠定了基礎(chǔ)。1960年,帶有石英窗的斯特林發(fā)動機問世。分布式光伏發(fā)電實行“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)、就近消納、電網(wǎng)調(diào)節(jié)”的運營模式。這20年中加強了太陽能基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)材料的研究。
第三高潮期:1973-1980年,1973年10月中東爆發(fā),使那些依靠從中東地區(qū)大量進口廉價石油的國家,在經(jīng)濟上遭到沉重打擊,世界發(fā)生了“能源危機”。我們以3千瓦家用系統(tǒng)為例,年發(fā)電量為3650度,25年即可發(fā)電91250度,相當于節(jié)約標準煤36。從而使許多國家,尤其是工業(yè)發(fā)達國家,重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持,在世界上再次興起了開發(fā)利用太陽能熱潮。1973年美國制定了政府的陽光發(fā)電計劃,太陽能研究經(jīng)費大幅度增長,成立太陽能開發(fā)銀行,促進太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化。1974年日本政府制定了“陽光計劃”。世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮,對我國也產(chǎn)生了巨大的影響,1975年在河南安陽召開“全國太陽能利用工作經(jīng)驗交流大會”,進一步推動了我國太陽能事業(yè)的發(fā)展。這一次會議之后,太陽能研究和推廣工作納入了我國的政府計劃,獲得了專項經(jīng)費和物資支持。
近很多安裝光伏的伙伴發(fā)現(xiàn)家里光伏電站發(fā)電量一下降低了不少,找公司反映問題。其實不必過于緊張,春秋兩季是光伏電站發(fā)電高峰期,冬天則是光伏電站發(fā)電的低潮季。除了冬季日照時長變短,陽光減弱,冬季光伏電站發(fā)電量降低,這些因素不容忽視:
1、 霧霾和灰塵因素
由于供暖和天氣干燥,冬天空氣中的灰塵比其他季節(jié)更多,另外冬天霧霾天氣相對于更多,空中懸浮物會對太陽光進行吸收和反射,導致組件表面接收的陽光大幅度降低。
如果霧霾天氣長期持續(xù),光伏組件表面的顆粒物累積,在組件表面就會形成遮擋,造成電池組件表面污染,導致發(fā)電量進一步降低。
保持光伏電板清潔,除了提高發(fā)電量,還能有效維護光伏組件,因為顆粒物的長期聚集可能使組件大量發(fā)熱,造成熱斑現(xiàn)象,輕則威脅組件壽命,重則引起火災。
2、積雪因素
雪覆蓋在組件上,只有少部分太陽光能穿過積雪照射到光伏組件上,這樣就會影響光伏發(fā)電量。
光伏組件作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心組成部分,質(zhì)量問題影響著電站系統(tǒng)效率,其中,熱斑效應和PID效應對光伏組件功率的影響尤其突出,不容忽視。今天小編介紹影響光伏組件功率好壞的兩大效應詳解;
1、熱斑效應
熱斑效應是指在一定條件下,串聯(lián)支路中被遮蔽的光伏組件將當做負載,消耗其他被光照的電池組件所產(chǎn)生的能量,被遮擋的光伏電池組件此時將會發(fā)熱的現(xiàn)象;被遮擋的光伏組件、將會消耗有光照的光伏組件所產(chǎn)生的部分能量或所有能量,降低輸出功率;嚴重將會光伏組件、甚至燒毀組件。三,進行屋頂太陽能發(fā)電的時候,只需要發(fā)光能轉(zhuǎn)換成電能就可以了,方式比較簡單。
2、熱斑效應產(chǎn)生原因
造成熱斑效應的根源是有個別壞電池的混入、電極焊片虛焊、電池由裂紋演變?yōu)槠扑?、個別電池特性變壞、電池局部受到陰影遮擋等;由于局部陰影的存在,光伏組件中某些電池單片的電流、電壓發(fā)生了變化。光伏組件效率和品質(zhì)計算公式:理論發(fā)電量=年平均太陽輻射總量*電池總面積*光電轉(zhuǎn)化效率,這里面有兩個因素電池面積和光電轉(zhuǎn)化效率,轉(zhuǎn)化效率對電站的發(fā)電量影響是直接的。其結(jié)果使電池組件局部電流與電壓之積增大,從而在這些電池組件上產(chǎn)生了局部溫升;
3、防護措施要求
在光伏電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管,以增加方陣的可靠性。世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮,對我國也產(chǎn)生了巨大的影響,1975年在河南安陽召開“全國太陽能利用工作經(jīng)驗交流大會”,進一步推動了我國太陽能事業(yè)的發(fā)展。通常情況下,旁路二極管處于反偏壓,不影響組件正常工作。其原理是當一個電池被遮擋時,其他電池促其反偏成為大電阻,此時二極管導通,總電池中超過被遮電池光生電流的部分被二極管分流,從而避免被遮電池過熱損壞。以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。
2、PID效應
電位誘發(fā)衰減效應是電池組件長期在高電壓作用下,使玻璃、封裝材料之間存在漏電流,大量電荷在電池片表面,使得電池表面的鈍化效果惡化,導致組件性能低于設(shè)計標準。主要由太陽電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,主要部件由電子元器件構(gòu)成。PID現(xiàn)象嚴重時,會引起一塊光伏組件功率衰減50%以上,從而影響整個組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區(qū)易發(fā)生PID現(xiàn)象。
3、產(chǎn)生的原因
一是系統(tǒng)設(shè)計原因,光伏電站的防雷接地是通過將方陣邊緣的組件邊框接地實現(xiàn)的,這就造成在單個組件和邊框之間形成偏壓,組件所處偏壓越高則發(fā)生PID現(xiàn)象越嚴重。1973年美國制定了政府的陽光發(fā)電計劃,太陽能研究經(jīng)費大幅度增長,成立太陽能開發(fā)銀行,促進太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化。對于P型晶硅組件,通過有變壓器的逆變器負極接地,消除組件邊框相對于電池片的正向偏壓會有效的預防PID現(xiàn)象的發(fā)生,但逆變器負極接地會增加相應的系統(tǒng)建設(shè)成本;二是光伏組件原因,高溫、高濕的外界環(huán)境使得電池片和接地邊框之間形成漏電流,封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道。通過使用改變絕緣膠膜乙烯酯(EVA)是實現(xiàn)組件抗PID的方式之一,在使用不同EVA封裝膠膜條件下,組件的抗PID性能會存在差異。另外,光伏組件中的玻璃主要為鈣鈉玻璃,玻璃對光伏組件的PID現(xiàn)象的影響至今尚不明確;三是電池片原因,電池片方塊電阻的均勻性、減反射層的厚度和折射率等對PID性能都有著不同的影響。
4、有效抑制PID效應的措施
首先是從組件側(cè)考慮,采用非Na、Ca玻璃提高玻璃的體電阻,阻斷漏電流通路的形成;或者采用非乙烯—共聚物的封裝材料;其次是從逆變器側(cè)考慮,采用組件負極接地的方式,防止負偏壓造成的漏電流形成,處置方案簡便、成本低、效果顯著,但負極直接接地會造成安全隱患,威脅電站的正常運行和運維安全。太陽能電池主要分為晶體硅電池和薄膜電池兩類,前者包括單晶硅電池、多晶硅電池兩種,后者主要包括非晶體硅太陽能電池、銅銦硒太陽能電池。逆變器負極接地后,若發(fā)生組件正極接地故障則會造成電池板短路,而運維人員如若接觸到正極則會發(fā)生危險,所以負極接地電路必須具有異常電流監(jiān)測及分斷保護系統(tǒng),方可在抑制PID效應的同時保障電站設(shè)備的運行安全。
太陽能發(fā)電是利用半導體界面的光生伏效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了太陽能發(fā)電裝置。
家用發(fā)電系統(tǒng)組成
家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或110V,還需要配置逆變器。
太陽能板
太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分,太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能,并將輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中重要的部件之一,其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。