太阳能光伏发电技术的应用研究
王腾
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王腾,. 太阳能光伏发电技术的应用研究[J]. 发电技术与研究,20238. DOI:10.12721/ccn.2023.157261.
摘要: 随着我国发力发展新能源建设,太阳能光伏发电技术是最为常见的发电技术之一,其不仅具有环保性,而且也是碳中和的主要发展项目之一,具有较为广阔的发展前景。该文将立足于太阳能光伏发电技术应用的基础之上,对太阳能光伏发电技术施工技术的特点与光伏工艺原理进行探讨,分析目前太阳能光伏发电技术在我国主要的应用领域。
关键词: 太阳能;光伏发电;技术应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157261
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引言

近些年,随着社会经济的发展,对清洁能源越来越重视,我国提出了“碳中和、碳达峰”目标,这在一定程度上促使太阳能、风能等清洁绿色能源受到关注。现阶段太阳能光伏发电技术逐渐趋于完善,基本能够实现运行目标,与社会能源消耗需求相符,因此光伏发电并网和相关技术发展成为人们关注的重点。基于此,在简述太阳能光伏并网发电的基础上,阐述太阳能光伏系统并网技术的具体应用。

1太阳能光伏并网发电

太阳能作为一种新兴的清洁能源,我国的研究利用起步较晚。太阳能资源取之不尽用之不竭,能量转化过程绿色、环保,项目建设地点可在建筑物顶端,也可以采用农光互补,避免过度占用土地资源。同时,在具体应用期间,太阳能的电力转换非常简单,除了有利于实现原地发电和实现用电的目的外,还可以把剩余的电力高效率传输到电力网络中。

太阳能光伏发电有利于解决传统能源过度消耗的问题。能源可以为人们日常生活和社会发展提供充足的能量,分为可再生能源和不可再生能源。我国目前火电在电力能源中占比较高,而火电就是利用煤作为主要燃料进行能量转化,对环境影响较大。光伏发电对环境没有污染,主要利用太阳能进行电能转化,属于清洁能源,未来发展前景非常可观,属于电力供应发展的主要方向之一。太阳能光伏发电可以节约土地资源。太阳能光伏发电不仅可以建设在陆地,还可以建设在水面、屋顶,同时采取农光互补的形式,不占用农田。建设形式多样,项目选址灵活,可因地制宜布设,发展前景较好。太阳能光伏发电可以改善居民的生活质量。我国国土面积非常广泛,有丰富的太阳能资源,通过开发太阳能资源带动区域经济的良性发展。太阳能光伏并网发电可以对能源利用、污染物排放情况加以控制,负面效应较小,与我国大力发展清洁能源战略目标相符。

2施工技术特点与光伏工艺原理

2.1施工技术特点

(1)有效利用建筑物屋顶,不需要再占用额外的土地资源,光伏组件采用固定式平铺安装,使厂区屋面的利用最大化。同时,光伏组件覆盖建筑屋顶,减少了太阳光直接照射屋顶,使建筑物降温、节能。(2)光伏组件采用成品支架,安装前经深化设计、荷载校核后经工厂化预制,现场装配。光伏组件之间的电线连线可以绑扎固定在成品支架上,做到美观整洁。(3)光伏支架的组成件(支座、主梁、檩条)采用Pkpm软件进行受力分析计算及校核。(4)设计优化改良了光伏组件的压码固定件,由原来传统的U型扣抱箍光伏支架后固定于独立角铁件的固定方式,替换成单孔栓接压码,直接固定在光伏支架檩条上,既提高工效又节省辅材。(5)光伏组件进行模组化深化设计,优化了光伏组件接线回路,提高逆变器载荷,选型大功率逆变器接入多路光伏组件电池组串,逆变后的电气回路不用设置汇流箱,直接通过交流电缆引接至箱式变压器。(6)光伏组件现场安装无需焊接,符合绿色施工要求。

2.2光伏工艺原理

建筑物与光伏系统相结合,太阳能光伏组件按照一定的倾斜角度,以光伏矩阵的排布形式安装在建筑物屋面,作为光伏发电端。光伏组件产生的直流电通过组件间的专用电源线连接,汇流至逆变器并逆变转换成交流电。交流电通过电缆传输至箱式变压器升压,再经并网柜后并入市政电网。

3太阳能光伏发电技术具体应用

3.1并网系统的应用

对于太阳能光伏并网系统来说,基本的工作特征表现为太阳能电池组件形成直流电,逐渐转化为与电网要求相适应的交流电网,直接和公共电网连接到一起,光伏电池方阵产生的电力除了负责交流负载外,剩下的并入电网。如此一来,当出现下雨天气时,太阳能电池设备尚未生成电能,无法有效承载全部的用电荷载,电网就开始供电。太阳能发电能够直接进入到供网系统中,不需要安装蓄电池,省去了蓄电池储能和释放这一阶段,防止出现过度消耗各项资源的现象,降低了系统运营成本。但存在的问题是,要将专业性的逆变器安装到整个系统运行阶段,使输出的电能与标准要求相符合,也会消耗部分能量,该项系统和公用电网以及太阳能电池组件作为交流负载的电源,整个系统的负载电流随之下降。并网光伏系统在公共电网中提高了系统整体运行的效果,但是各项系统具备分散性特征,属于分散类型的发电系统,所以必须重视并网系统。

3.2并网混合供电系统的应用

目前太阳能光伏产业有着良好的发展态势。结合并网系统具体现状可以看出,太阳能光伏并网系统主要包含混合电网备用应急和太阳光伏阵列。这些结构的优势体现了系统负载供电保障的时效性,并网混合供电作业的开展体现出了该项技术的复杂程度,有利于保持系统用电的稳定性和质量,特别是供电需求较低的现状下以及电网稳定性不强的状态下更加具备时效性。在应用并网混合供电系统期间,以电脑芯片为主动态监督和管理系统性能,提高能源综合利用率,将其与蓄电池相结合,可以产生更佳效果。需要注意的是,并网混合供电系统内的负载功耗非常低的情况下,系统将会根据太阳能电池中多余发电量或者电网完成充电工作发电量进行相应的调整,从而保持蓄电池能量充足。在供电网络内发生故障后,系统将会自动与电网断开,处于单独运行状态下工作,借助蓄电池或储能系统提供充足的交流电,保持电网正常运行状态,高质量地完成供电工作。

3.3电缆敷设

电缆敷设时,可用人力拉引或机械牵引,采用机械时敷设电缆速度不宜超过15m/min,在较复杂的路径上敷设电缆时,速度应适当放缓。电缆敷设后,应及时排列整齐,避免交叉重叠,并在电缆终端、中间接头、电缆拐弯处、管口等地方的电缆上装设标志牌,标志牌上应注明电缆编号、电缆型号、规格与起讫地点。敷设完毕后,应及时清除杂物,盖好盖板。

3.4光伏发电系统调试及并网调试

编制调试方案,做好调试准备。对光伏发电系统调试,依次进行系统整套启动、逆变器单体启动和停机、分系统启停、主要设备和部件功能性检查。对并网系统技术指标进行调试,确保转换效率、并网谐波电流、功率因数、电网电压响应等技术指标满足设计要求。

结束语

通过光伏系统的安装,有效缓解了企业生产所需的用电问题,不仅使企业的生产效能和市场竞争力得到提升,而且推动了企业健康快速发展,额外的发电量还可以为企业创造新的经济效益。大力发展太阳能光伏,推动屋顶光伏电站的建设,优化能源结构,缓解供电压力,对城市化建设具有积极的推进意义。

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