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教你读懂分布式能源的九大问题

2016/10/10 14:14:35      点击:

一、原理意义篇

什么是光伏发电?什么是分布式光伏发电?

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。

光伏分布式发电是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,它倡导就近发电,就近并网,就近转换,就近使用的原则,不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量,同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

然而分布式发电对如何最大化太阳能发电量、如何保证电网安全也提出了严格要求,这一过程光伏逆变器的功能性和稳定性也显得异常关键。分布式发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则,充分利用当地的太阳能资源,替代和减少化石能源消费。

分布式发电并网方式可以“自发自用,余电上网”,也可“统购统销”(全额出售给电网)。

您知道光伏发电的历史起源吗?

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。

1932年奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳能电池。

1941年奥杜在硅上发现光伏效应。

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薄膜,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。

2014年初我省金寨县为落实省委政府精准扶贫新要求,实施产业扶贫“到村、到户、到人、到产业”,在全省率先开展了光伏发电扶贫项目。

光伏电池是怎么发电的?

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。

光伏发电系统由哪些部件构成?

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。

为什么说光伏电力是绿色低碳能源?

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。

如何看待有报道说“生产光伏电池组件时消耗大量能源”的消息?

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、单晶硅棒和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,远低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。

如何看待有报道说“生产光伏电池组件会产生大量污染”的消息?

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。

我们有多少太阳光可利用?它能够成为未来主导能源吗?

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。

二、资源应用篇

我国太阳能资源是如何分布的?

我国太阳能总辐射资源丰富,总体呈高原大于平原,西部地区大于东部地区的分布特点,其中青藏高原最为丰富,四川盆地资源相对效低。

安徽省位于中国东部,受季风影响非常显著,四季分明,是暖温带与亚热带过渡地区,境内平原、丘陵和山区并存,大别山区和皖南山区为两大主要山地,淮河与长江横贯其中,因此具有独特的气候特征。

淮河以北属暖温带半湿润季风气侯,淮河以南为亚热带湿润季风气侯。全省年平均气温在14-17℃之间,平均日照1800-2500小时,平均无霜期200-250天,平均降水量800-1800毫米。我国将太阳能资源分为五类地区,安徽属于太阳能资源中等地区,北部为三类地区、南部为四类地区。

分布式光伏发电有哪些应用形式?

分布式光伏发电包括并网型、离网型及多能互补微网等应用形式,并网型分布式发电多应用于用户附近,一般与中、低压配电网并网运行,自发自用,不能发电或电力不足时从电网上购电,电力多余时向网上售电。

离网型分布式光伏发电多应用于边远地区和海岛地区,它不与大电网连接,利用自身的发电系统和储能系统直接向负荷供电。分布式光伏系统还可以与其它发电方式组成多能互补微电系统,如水、风、光等,既可以作为微电网独立运行,也可以并入电网联网运行。

分布式光伏发电适用于哪些场合?

分布式光伏发电系统的适用场合可分为两大类:

一是可在全国各类建筑物和公共设施上推广,形成分布式建筑光伏发电系统,利用当地各类建筑物和公共设施建立分布式发电系统,满足电力用户的部分用电需求,为高耗能企业提供生产用电。

二是可在偏远地区海岛等少电无电地区推广,形成离网发电系统或微电网,由于经济发展水平的差距原因,我国仍有部分偏远地区的人口没有解决基本用电问题。

以往的农网工程大多依靠大电网的延申,小水电、小火电等供电,电网延伸困难极大,且供电半径过长,导致供电能质量较差,发展离网型分布式发电不仅可以解决处于无电少电地区居民基本用电问题,还可以清洁高效地利用当地的可在生能源,有效的解决了能源和环境之间的茅盾。

哪些地点适合安装分布式光伏发电系统?

工业领域厂房:特别是在用电量比较大、网购电费比较贵的工厂,通常厂房屋顶面积很大,屋顶开阔平整,适合安装光伏阵列并且由于用电负荷较大,分布式光伏并网系统可以做以就地消纳,抵消一部分网购电量,从而节省用户的电费。

商业建筑:与工业园区的作用效果类似,不同之处在于商业建筑多为水泥屋顶,更有利与安装光伏阵列,但是往往对建筑美观性有要求,按照商厦、写字楼、酒店、会议中心、度假村等服务业的特点,用户负荷特性一般表现为白天较高,夜间较低,能够较好的匹配光伏发电特性。

农业设施:农村有大量的可用屋顶,包括自有住宅、疏菜大棚、鱼塘等,农村往往处在公共电网的未稍,电能质量较差,在农村建设分布式光伏系统可提高用电保障和电能质量。

市政等公共建筑物:由于管理规范统一,用户负荷和商业行为相对可靠,安装积极性高,市政等公共建筑物也适合分布式光伏的集中连片建设。

边远农牧区及海岛:由于距离电网遥远,我国西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川等省份的边远农牧区以及我国沿海岛屿还有数百万无电人口,离网型光伏系统或与其它能源互补微网发电系统非常适合在这些地区应用。

什么叫与建筑结合的分布式光伏发电系统?

与建筑物结合的光伏并网发电是当前分布式光伏发电重要的应用形式,技术进展很快,主要表现在与建筑结合的安装方式和建筑光伏的电气设计方面,按照与建筑结合的安装方式的不同可以分为光伏建集成和光伏建筑附加。

光伏阵列在建筑物立面安装和屋顶安装有什么差异?

光伏阵列与建筑物相结合的方式可分为屋顶安装和侧立面安装两种方式,可以说这两种安装方式适合大多数建筑物。

屋顶安装形式主要有水平屋顶、倾斜屋顶和光伏采光顶。

其中:水平屋顶上光列阵可以按最佳角度安装,从而获得最大发电量,并且可采用常规晶体硅光伏组件,减少组件投资成本,经济性相对效好,但是这种安装方式的美观性一般。

倾斜屋顶在北半球向正南、东南、西南、正东或正西的屋顶均可以用于安装光伏阵列,在正南向的倾斜屋顶上可以按照最佳朝向或接近最佳朝向安装。

光伏采光顶指以透明光伏电池作为采光顶的建筑构件,美观性很好,并且满足透光的需要,但是光伏采光顶需要透明组件,组件效率较低,除发电组件透明外,采光顶构件要满足一定的力学、美学、结构连接等建筑方面要求,组件成本高,发电成本高。

侧立面安装主要是指在建筑物南墙、西墙、东墙上安装光伏组件的方式,对于高层建筑来说墙体是与太阳光接触面积最大的外表面,光伏幕墙是使用较为普遍的一种应用方式。

农业大棚、鱼塘可以安装分布式光伏并网系统吗?

大棚的升温、保温一直都是个困扰农户的重点问题,光伏农业大棚有望解决这一难题,由于夏季的高温在6-9 月份众多品类的蔬菜无法正常成长,而光伏农业大棚如同在农业大棚外添加了一个分光计,可隔绝红处线, 阻止过多的热量进去大棚。

在冬季和黑夜的时候又能阻止大棚内的红处波段的光向外辐射,起到保温效果。光伏农业大棚能供给农业大棚内照明等所需电力,剩余电力还能并网。

在离网形式的光伏大棚中可与LED系统相互调配,白日阻光保障植物生长,同时发电。黑夜LED 系统应用白日电力提供照明。

在鱼塘中也可以架设光伏阵列,池塘可以继续养鱼,光伏阵列还可以为养鱼提供良好的遮挡作用,较好地解决了发展新能源和大量占用地的矛盾,因此农业大棚和鱼塘可以安装分布式光伏发电系统。