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光伏发电技术特点分析

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1光伏发电的特点

(1)发电原理具有先进性,光伏发电的发电远原理是将光直接转化为电子,不存在中间过程,也没有机械运动,这就意味着,在这个过程中,没有燃烧,不会污染,并且发电形式极为简单。从这个角度来说,这种技术的发电效率极高。(2)太阳能资源是取之不尽,用之不竭的资源,另外还有一个突出的优势就是它是清洁型能源,非常环保,阳关不管是哪里都有,并且并不需要运输费用,也没有霸权国家进行垄断。我国应该充分利用这项资源,对其进行科学地利用,这对于我国实现可持续发展有着非常巨大的作用。光伏发电所的主要原料是硅,这种原料在我国储存非常丰富。(3)光伏发电系统非常便于安装、搬迁以及扩大容量,通过多年的研究,我国的光伏发电系统性能也更加稳定、可靠。另外,最为重要还是这种系统不需要工作人员进行把手,维修与养护的成本也比较低。

2光伏电池的分类及发电效率

太阳能电池单体是将光向电转化的最小单元,其工作电压基本为0.45-0.5V,而其工作电流密度在(20-25)mA/cm2。太阳能电池单体可以基进行串联或者并联,从而形成一组电池。通常来说,其功率能够达到几W或者是几十W,并能够独立作为电源的最小单元。它能够单独被使用,电池组件在经过串联或者并联的方式被安装在特有的支架上,然后形成电池方阵,这样就能够完全满足输出功率的各种要求。

2.1太阳能电池的分类目前,我国的光伏发电技术还处于初级阶段,正在研发的太阳能电池,种类不少。其中,比较常见的是市场上的结晶硅。基本占据市场的八成以上。而其中,CIGS(铟硒镓铜)、CdTe(碲化镉)和非晶硅等薄膜型,以及基于GaAs(砷化镓)等的Ⅲ—V族化合物型太阳能电池,有部分也已投入使用。其中电力用的控制板、配电盘等基本还处于开发阶段,想要进入成熟期,还有很长一段路要走。近些年来,我国在这个领域的研究,主要及中资结晶硅电池方面。我国在这些方面进行了深入研究。也就是对薄膜型太阳能电池、多结化技术等进行开发。研究的目的是为了提高工作的效率、降低投入成本,从而能够有效的实现太阳能电池性能的提高。

2.2光电转换效率针对文章所阐述的结晶硅电池来讲,单晶硅的模块效率比多晶硅效率低一些,而结晶硅的工作效率则远远高于以上两者,因此,我国在结晶硅方面的研究力度比较大。其中化合物薄膜比例在0.12,而硅薄膜型在0.09-0.10左右,如果是采用Ⅲ—V族化合物半导体制作的电池,效果就会比较高,在研究的过程中,这种电池的研究比例在0.4左右。而其中对于有机体系的光伏电池单体水平为0.12,近些年来,我国在这个方面的研究已经达到了0.14以上。并且,我国在有机系列太阳能组件性能方面的研究已经初具规模。我国在这个方面的研究力度一直在不断加强,其中针对高性能纳米材料的研究取得了一定成就,开发除了可以吸收大量光敏试剂的高性能纳米材料Ti02薄膜电极,另外也合成研究出了可以大范围吸收太阳光的光敏剂。而且制作DSSC电池的材料成本低,封装较简单容易,预计商业化生产成本相当低,故为最有吸引力的太阳能电池。

3致力于光伏发电高可靠性的研究

我国市场对于太阳能电池模块的需求非常迫切,因此,我国相关部门以及工作人员针对这些方面的研究具体有四个方向:分别为独立行政法人产业技术综合研究所进行的“高可靠性太阳电池组件开发、评价中的可靠性研究”;独立行政法人新能源产业技术开发机构委托的“太阳能光伏发电系统下世代高性能技术的开发”;作为经济产业省辅助事业的“亚细亚基准认证推进事业;作为国际活动、产综研、美国NREL、EU总局研究中心的“太阳能电池组件可靠性国际标准认证”。

在上文所阐述的论点中,针对对“亚细亚基准认证推进事业(主题名:也就是利用太阳能进行发电的可靠性,品质试验方式的国际标准化)等有关内容进行了介绍。在这个项目上的研究,日本研究的成果很突出,他们建立了太阳能发电技术的研究专项小组,并且同一般的财团法人所建立的电气环境演技所一同建设。此次研究的内容包括国内以及国外市场上所销售的各种光伏组件,如果是依据相关规定,在可靠性方面,如果要延长实验时间,就需要采用各种各样的实验方法,同时采用筛选的方式在不断进行研究。而在下文中所研究的高温高湿试验的延长,又通过各种实验相组合的方法进行了不断的探索研究。以下对高温高湿的实验延长结果与PID试验结果进行分析:进行DH实验,一般来说时间都会相对较长,大约要在1000h左右的时间进行评价,而如果实验延长,那么其评价时间也会相对延长,实验的对象要根据市场的实际销售情况进行,其中组件A,需要3倍的3000h,最大输出功率(Pm)也几乎未发现降低;组件B,历时1000h,Pm稍许下降,但DH3000h则Pm下降5%-10%。无论对哪块组件按IEC规格的DH试验,在1000h内很少见到输出功率的降低,如延长到3000h的输出功率,二者之差将会明显出现。比原来的试验时间延长了,但作为光伏组件之间的比较方法,这是一个有效的方法。除此之外,最近几年比较热门的PID,则是需要采用直流电压,其中光伏组件由于内部产生了一部分的泄漏电流,因此而出现计划反映,PID也就是防止电池单体内电子移动产生输出功率从而减轻这样的现象。作为再现PID的试验方法有:在组件前面玻璃上填满水的“水膨胀法”,和采用箱、盒(chamber)控制温度、湿度的“箱控法”。国内外15家公司对市销组件采用“箱控法”评价的结果示于图2,图3。以上所阐述的采用DH延长实验以及用箱控制方法的PDI实验,到了今天为止,依旧没有发现光伏组件间出现偏差的可行方法。然而,相对于DH实验,在现实中的环境下所出现的劣化相关性却没有被掌握,因此,实验时间的长时间化也受到过一些质疑。从世界范围来看,相关太阳能光伏技术的研究已经有十几年,其中所出现的PID问题也有了被相关领域的技术人员研究很多年,在这个过程中,可靠性、长寿命化的相关数据相对匮乏。想要保障这些能源的长寿命的实验方法,就必然要从提高其可靠性、长寿命性方面入手。

4太阳能光伏发电今后普及的预测

早在四年之前,世界范围山对于太阳能系统的引入量就已经到达了30GW左右,而在其中,欧洲的所在比例最大,我国起步相对较晚,但是发展比较迅速。太阳能发电协会(JPEA),在中规定:以往住宅的太阳能发电系统占有八成以上,而未来非住宅性住宅的太严能系统必然会不断扩大,调查结果现实,光伏发电量每年都在上升。这样持续下去,到2020年约10GW,到2020年未累计光伏发电的引入量能达到34GW,2030年将达到100GW。此外,即使按EPIA(欧洲光伏工业协会)的世界市场预测,2017年内的引入量也将达到48GW。

5结束语

文章针对光伏技术的研究和未来预测进行了分析研究,世界范围内,各发达国家也都非常重视该项技术的研发,在经济与环境问题日益严峻的形势下,绿色无污染、丰富且清洁的太阳能资源开发已经成为了各国争相研究和使用的新能源。但是我国受到经济条件以及技术条件的制约,光伏发电技术还不是十分完善,加之我国在这个领域开发较晚,因此,在太阳能组件,发电系统等方面的研究还比较欠缺。我国相关部门应该给与大力支持。同时,技术人员也需要不断的努力,持之以恒的进行研发,才能够推动我国在这个领域的进一步发展。

作者:王新 王彦 单位:中国水利水电第十三工程局有限公司

光伏发电技术特点分析责任编辑:杨雪    阅读:人次