System wytwarzania energii fotowoltaicznej
Aug 04, 2023
Wprowadzić
——
Fotowoltaiczny lub fotowoltaiczny system wytwarzania energii to system wytwarzania energii, który wykorzystuje efekt fotowoltaiczny materiałów półprzewodnikowych do przekształcania energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Energia systemów fotowoltaicznych pochodzi z niewyczerpanej energii słonecznej, która jest czystym, bezpiecznym i odnawialnym źródłem energii. Proces wytwarzania energii fotowoltaicznej nie zanieczyszcza środowiska i nie szkodzi ekologii.
Fotowoltaiczne systemy wytwarzania energii dzielą się na niezależne systemy fotowoltaiczne i systemy fotowoltaiczne podłączone do sieci. System wytwarzania energii fotowoltaicznej składa się z układów ogniw słonecznych, zestawów akumulatorów, sterowników ładowania i rozładowania, falowników, szaf rozdzielczych prądu przemiennego, systemów kontroli śledzenia energii słonecznej i innego sprzętu.
historia
——
Heinrich Hertz po raz pierwszy odkrył efekt fotoelektryczny w 1887 r., a Albert Einstein wyjaśnił to zjawisko w 1905 r. Systemy fotowoltaiczne (PV) wykorzystują efekt fotoelektryczny materiałów półprzewodnikowych do bezpośredniego przekształcania światła w energię elektryczną. Skład półprzewodników oraz intensywność i długość fali efektywnego promieniowania słonecznego odbieranego przez urządzenia fotowoltaiczne mogą wpływać na wytwarzanie energii przez urządzenia fotowoltaiczne (Hertz, 1887; Einstein, 1905). W 1954 roku trzech badaczy z Bell Labs opracowało pierwsze praktyczne „ogniwo słoneczne”. Bateria ta może przekształcić 6 procent padającej energii słonecznej w energię elektryczną (Pedin, 2004). Wraz z ciągłym postępem badań i rozwoju poprawiła się także wydajność konwersji urządzeń fotowoltaicznych.
Klasyfikacja
——
Fotowoltaiczne systemy wytwarzania energii można podzielić na dwie kategorie w zależności od ich związku z systemami elektroenergetycznymi: niezależne systemy wytwarzania energii fotowoltaicznej i systemy wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączone do sieci.
Niezależny system wytwarzania energii fotowoltaicznej
Niezależny system wytwarzania energii fotowoltaicznej składa się z układu fotowoltaicznego, akumulatora, sterownika ładowania, konwertera energoelektronicznego (inwertera), obciążenia itp. Zasada działania polega na tym, że energia promieniowania słonecznego jest najpierw przekształcana w energię elektryczną za pośrednictwem systemu fotowoltaicznego , a następnie obciążenie jest zasilane przez przetwornicę energoelektroniczną po konwersji. Jednocześnie nadwyżka energii elektrycznej jest magazynowana w urządzeniu magazynującym energię w postaci energii chemicznej po przejściu przez sterownik ładowania. W ten sposób, gdy nasłonecznienie jest niewystarczające, energia zgromadzona w akumulatorze może zostać przekształcona w energię elektryczną o napięciu 220 V AC, 50 Hz dla odbiorników prądu przemiennego po wzmocnieniu przez falowniki energoelektroniczne, filtry i transformatory częstotliwości sieciowej. Cechą wytwarzania energii słonecznej jest wytwarzanie energii elektrycznej w ciągu dnia, podczas gdy obciążenie jest często wykorzystywane 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Dlatego komponenty magazynujące energię są niezbędne w niezależnych systemach wytwarzania energii fotowoltaicznej, a głównymi komponentami magazynującymi energię stosowanymi w inżynierii są baterie.
system fotowoltaiczny podłączony do sieci
System wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączony do sieci składa się z systemu fotowoltaicznego, obwodu wzmacniającego DC/DC wysokiej częstotliwości, elektronicznego przetwornika mocy (falownika) i części monitorującej system. Zasada działania polega na tym, że energia promieniowania słonecznego jest przekształcana przez system fotowoltaiczny, a następnie przekształcana w prąd stały o wysokim napięciu po konwersji prądu stałego o wysokiej częstotliwości, a następnie wyprowadza sinusoidalny prąd przemienny o tej samej częstotliwości, co napięcie sieciowe do sieci po odwróceniu przez falownik energoelektroniczny.
Największą różnicą między powyższymi dwoma fotowoltaicznymi systemami wytwarzania energii jest to, że system wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączony do sieci jest bezpośrednio podłączony do sieci elektroenergetycznej, więc nadwyżka energii elektrycznej systemu fotowoltaicznego i sieci równoległej może się uzupełniać, eliminując niezbędne magazynowanie energii elementy takie jak akumulatory w niezależnym systemie wytwarzania energii fotowoltaicznej, co nie tylko zmniejsza koszty systemu, ale także zapewnia niezawodność systemu. Jednocześnie latem intensywność promieniowania słonecznego jest wysoka, a system fotowoltaiczny generuje więcej mocy, która może regulować szczytowe obciążenie sieci latem. Wraz z upowszechnieniem się na szeroką skalę wytwarzania energii fotowoltaicznej i szybkim spadkiem cen modułów ogniw słonecznych w ostatnich latach, niewątpliwie szerzej stosowane będą systemy podłączone do sieci.
korzyść
——
1) Niezawodne działanie: Może normalnie dostarczać energię nawet w trudnych warunkach środowiskowych i klimatycznych.
2) Długa żywotność: Żywotność komponentów z krzemu krystalicznego wynosi zwykle ponad 25 lat, podczas gdy żywotność komponentów z krzemu amorficznego wynosi zwykle ponad 20 lat.
3) Niskie koszty konserwacji: po ukończeniu systemu wymagana jest tylko niewielka liczba pracowników do regularnej kontroli i konserwacji systemu. W porównaniu z konwencjonalnymi elektrowniami koszty utrzymania są wysokie.
4) Energia naturalna: Energia jest niewyczerpanym źródłem energii słonecznej, niewymagającym ponoszenia kosztów energii.
5) Brak hałasu: Cały system nie zawiera ruchomych części mechanicznych i nie generuje hałasu.
6) Modułowość: wybierz pojemność systemu zgodnie z potrzebami, elastyczną i wygodną instalacją oraz łatwą rozbudową.
7) Bezpieczeństwo: w systemie nie ma żadnych łatwopalnych elementów, a poziom bezpieczeństwa jest wysoki.
8) Autonomiczne zasilanie: może działać poza siecią, niezależnie dostarczać energię i nie ma na nią wpływu publiczna sieć energetyczna.
9) Rozproszone wytwarzanie energii: Rozproszone elektrownie fotowoltaiczne można budować w celu zmniejszenia wpływu i szkód w publicznej sieci energetycznej.
10) Duża wysokość: Na obszarach o dużej wysokości i silnym nasłonecznieniu moc wyjściowa systemu może zostać jeszcze zwiększona. (W porównaniu z wytwarzaniem energii fotowoltaicznej na obszarach położonych na dużych wysokościach, wydajność generatora diesla i moc wyjściowa są zmniejszone z powodu niskiego ciśnienia powietrza.
Scenariusz zastosowania
——
Oprócz tradycyjnych elektrowni słonecznych i rozproszonej fotowoltaiki dachowej, fotowoltaikę można również zastosować w różnych scenariuszach, takich jak architektura, rolnictwo, rybołówstwo, obiekty użyteczności publicznej, budownictwo krajobrazu itp. Te złożone i transgraniczne modele umożliwiają zrównoważenie projektów budownictwa fotowoltaicznego rozwój gospodarczy i ochrona środowiska przy wytwarzaniu czystej energii elektrycznej; Z drugiej strony ten sposób efektywnego i intensywnego wykorzystania przestrzeni pomoże nowym projektom rozwojowym energetyki pozyskać zasoby gruntów potrzebne pod budowę.
W hrabstwie Zhongba w Chinach całe zaopatrzenie w ciepło w tym hrabstwie pochodzi z energii słonecznej. Czarna część po lewej stronie zdjęcia to kolektor słoneczny o powierzchni 35 000 metrów kwadratowych, taki sam jak zwykle używany przez nas podgrzewacz wody, który może przekształcić energię słoneczną w ciepło. Zbiera ciepło i przechowuje je w kolorowym słoiczku pokazanym na zdjęciu. Słój ten może generować ciepło 24 godziny na dobę i zapewniać ogrzewanie miastu powiatowemu. Jest to w 100% energia słoneczna, całkowicie zeroemisyjna.
Fotowoltaika i ekologiczna regeneracja gruntów
Według statystyk Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zwalczania pustynnienia, globalny obszar lądowy dotknięty ekstremalną suszą i suszą wynosi około 25500 kilometrów kwadratowych, co stanowi 17,2 procent światowej powierzchni lądowej. Co więcej, powierzchnia pustyni z roku na rok się powiększa. Neutralność degradacji gruntów (LDN) i ekologiczna regeneracja zdegradowanych gruntów zawsze były ważnymi kwestiami stojącymi przed Ziemią. Chociaż tereny pustynnione wymagają naprawy, zapewniają one również dużą ilość zasobów gruntowych. Dlatego połączenie ekologicznej rekultywacji terenów pustynnionych z budownictwem fotowoltaicznym przyniesie różne korzyści. Panele słoneczne na pustyniach nie tylko dostarczają energię, ale także zmniejszają ilość promieniowania słonecznego i parowanie wody na ziemi. Woda rozpylana podczas czyszczenia paneli akumulatorów zwiększa wilgotność powierzchni gleby i sprzyja wzrostowi i odbudowie roślinności. Elektrownie słoneczne na pustyni mogą promować biologiczne wiązanie węgla w glebie, kolonizację roślin, poprawiać różnorodność biologiczną i przywracać aktywność gleby, co sprzyja ochronie wody i gleby, odporności na wiatr i piasek, regulacji klimatu i poprawie środowiska ekologicznego. Właściciele gruntów, po 25-rocznym cyklu eksploatacji elektrowni fotowoltaicznych, otrzymają grunty wysokiej jakości z większym pokryciem roślinnością, zdrowszą glebą, wyższą produktywnością gruntów i korzyściami z dzierżawy gruntów w okresie użytkowania.
Obecnie kraje takie jak Pakistan i Egipt, a także Mongolia Wewnętrzna, Shanxi, Qinghai, Ningxia i inne regiony Chin realizują takie projekty „fotowoltaiki i odbudowy ekologicznej gruntów”. Weźmy jako przykład projekt odbudowy ekologicznej w dorzeczu Qinghai Gonghe. Projekt o mocy 850 MW obejmuje obszar 54 kilometrów kwadratowych. Po wybudowaniu elektrowni fotowoltaicznych pokrycie roślinnością gruntów pod i pomiędzy panelami fotowoltaicznymi znacznie wzrosło, a pokrycie roślinnością wzrosło o 15 procent; Pokrycie roślinnością na obszarach nawadniających wykorzystujących fotowoltaiczne pompy wodne również uległo znacznej poprawie. Na głębokości 10 cm, 20 cm i 40 cm poniżej panelu fotowoltaicznego wilgotność gleby wzrosła odpowiednio o 78%, 43% i 40%. Latem zawartość materii organicznej i azotu w glebie wzrosła odpowiednio 11,6 razy i 11,3 razy w porównaniu z rokiem poprzednim, a także wzrosła ilość mikroorganizmów glebowych, co poprawiło produktywność ziemi. Wytwarzanie energii fotowoltaicznej zmniejszyło emisję dwutlenku węgla o około 1,2 miliona ton, a roślinność i węgiel organiczny w glebie również w pewnym stopniu uległy depozycji węgla. Teren elektrowni ma znaczący wpływ regulacyjny na lokalny klimat: prędkość wiatru wewnątrz parku fotowoltaicznego spadła o 40,3 procent w porównaniu z obszarem na zewnątrz parku; Wilgotność względna powietrza jest o 2,8 proc. wyższa niż na zewnątrz parku. Ma także wpływ regulujący temperaturę gleby.
Fotowoltaika plus budynek
Największe zużycie energii w Europie pochodzi z branży budowlanej, która zużywa około 40 proc. energii i emituje około 36 proc. gazów cieplarnianych. Obecnie prawie 75 proc. budynków w Unii Europejskiej jest niskoenergetycznych. Doposażenie istniejących budynków w energię może pozwolić na zaoszczędzenie dużej ilości energii, co ma zmniejszyć całkowite zużycie energii w UE o 5–6 procent i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 5 procent. Obecnie w Europie na szeroką skalę promowane są projekty integracji budynków fotowoltaicznych. Połączenie budownictwa fotowoltaicznego z budynkami może zmniejszyć zużycie zasobów gruntowych. Kraje europejskie najpierw szacują dostępną powierzchnię zabudowy podczas realizacji projektów „fotowoltaika plus budynek”, aby zmaksymalizować wykorzystanie powierzchni zabudowy. Z wyników praktycznego wdrożenia na szeroką skalę systemów fotowoltaicznych w obszarze metropolitalnym Paryża wynika, że panele słoneczne dzięki pokryciu dachu mogą zwiększyć zapotrzebowanie gospodarstw domowych na ogrzewanie w zimie o 3 proc., natomiast w lecie pokrycie to może zmniejszyć zużycie energii przez klimatyzację o 12 procent.
Liechtenstein to bardzo typowy kraj czerpiący korzyści z budowy fotowoltaiki. Kraj ten położony jest pomiędzy Szwajcarią a Austrią, ma powierzchnię zaledwie 160,5 km2 i zamieszkuje 38244 osób. Liechtenstein ma mały obszar i niewielką populację, wysokie zużycie energii na mieszkańca, wysokie zużycie energii elektrycznej na mieszkańca oraz niski wskaźnik samowystarczalności energetycznej. Jest to jednak pierwszy kraj na świecie, który może być nazywany „potęgą energetyczną”. Pod względem fotowoltaiki na mieszkańca w 2015 roku Liechtenstein wyprzedził zajmujące wcześniej pierwsze miejsce Niemcy (z mocą zainstalowaną na mieszkańca wynoszącą 473 watów) i otrzymał tytuł „mistrza fotowoltaiki na mieszkańca” przyznany przez Solar Super State Association o mocy zainstalowanej na mieszkańca wynoszącej 532 watów. Warto dodać, że wszystkie projekty fotowoltaiczne w tym kraju budowane są na budynkach. W warunkach zasobów świetlnych w Liechtensteinie nowoczesny system fotowoltaiczny o powierzchni 40-50 metrów kwadratowych może w przybliżeniu pokryć zużycie energii elektrycznej przez czteroosobową rodzinę i może nadal wytwarzać energię elektryczną przez około 25 lat, pomagając Liechtensteinowi osiągnąć samowystarczalność w zakresie energii elektrycznej dla gospodarstw domowych i dostarczanie części energii elektrycznej przemysłowi. 10 maja 2020 r. krajowa produkcja energii elektrycznej Liechtensteinu przekroczyła obciążenie kraju energią elektryczną, co oznacza, że po raz pierwszy w swojej historii kraj był całkowicie samowystarczalny w zakresie wytwarzania energii elektrycznej bez potrzeby stosowania jakiejkolwiek energii zewnętrznej. Chociaż jest to wydarzenie okazjonalne w szczególnym okresie, pokazuje również możliwość wykorzystania przez kraj fotowoltaiki w celu osiągnięcia niezależności energetycznej. Obecny plan energetyki publicznej kraju zakłada osiągnięcie mocy fotowoltaicznej na mieszkańca wynoszącej 2,2 kilowata do 2030 r. i co najmniej 4,5 kilowata do 2050 r. Budowa wszystkich tych fotowoltaiki jest nadal planowana, a pozycja budowy fotowoltaiki w kraju została określona dalsza konsolidacja.
Fotowoltaika plus rolnictwo
„Fotowoltaika plus rolnictwo” odnosi się do jednoczesnego rozwoju działalności związanej z wytwarzaniem energii fotowoltaicznej na rusztowaniach i produkcją rolną na tym samym terenie. Globalna powierzchnia gruntów rolnych wynosi około 500 milionów kilometrów kwadratowych, co stanowi 38 procent globalnej powierzchni gruntów. Około jedną trzecią stanowią grunty orne, pozostałe dwie trzecie to użytki zielone i pastwiska. Grunty rolne zajmują duże zasoby gruntów, a możliwość wykorzystania ich jako użytków pod budownictwo fotowoltaiczne zawsze budziła kontrowersje. W tym celu największa instytucja badawcza zajmująca się energią słoneczną w Europie, Fraunhofer ISE w Niemczech, uruchomiła w 2015 r. zintegrowany projekt badawczy APV RESOLA dotyczący rolnictwa i energii słonecznej, aby przetestować wpływ paneli fotowoltaicznych na plony różnych upraw, takich jak pszenica ozima, seler i ziemniaki. Kontrola naukowa pokazuje, że połączenie fotowoltaiki i sadzenia ziemniaków zwiększy plony ziemniaków o 3 procent z hektara, a grunty rolne wyprodukują o 83 procent dodatkowej zielonej energii za pomocą fotowoltaiki, a całkowity stopień wykorzystania gruntów wzrośnie o {{7 }} procent . Osiągnięcie to ogłoszono na Międzynarodowej Konferencji Fotowoltaiki Rolniczej AgriVoltaics zorganizowanej przez Instytut Badawczy Układów Słonecznych Fraunhofer w Niemczech w październiku 2020 r. Tryb „fotowoltaika plus rolnictwo”, który łączy czyszczenie paneli fotowoltaicznych z nawadnianiem pól uprawnych, może poprawić efektywność wykorzystania wody wykorzystanie zasobów, a panele fotowoltaiczne mogą również odegrać rolę w ograniczaniu niekorzystnego wpływu nadmiernego światła w południe na uprawy i ograniczaniu parowania wody. W oparciu o zintegrowane obiekty rolnicze i słoneczne można wybrać odpowiednie uprawy w celu rozsądnego nawadniania. Inteligentny system zasilania fotowoltaicznego może również zapewnić proces produkcji rolnej, osiągnąć „szklarnię fotowoltaiczną plus inteligentne nasadzenia” oraz poprawić ekonomikę i jakość rolnictwa. Model „fotowoltaika plus rolnictwo” rozwiązuje problem konkurencji gruntów między budownictwem fotowoltaicznym a produkcją rolną, a poprzez pewne działania interwencyjne w budownictwie fotowoltaicznym zwiększa plony, zapewniając jednocześnie możliwie największe wytwarzanie energii fotowoltaicznej, osiągając wykorzystanie kompozytu gruntów.
Biorąc za przykład rolniczą elektrownię fotowoltaiczną zlokalizowaną na wschodnim brzegu Żółtej Rzeki w Ningxia, wschodni brzeg Żółtej Rzeki w Ningxia był kiedyś jednym z najbardziej pustynnych terenów, o wysokości nad średnim poziomem morza wynoszącej 1200 metrów , maksymalne roczne opady 273 mm i roczne parowanie 2722 mm. Wszędzie unosił się żółty piasek i kurz. Firma deweloperska przeprowadziła zarządzanie ekologiczne na 160 000 akrach (około 10666 hektarów) terenów pustynnionych, zbudowała uzupełniające elektrownie rolnicze i fotowoltaiczne, planowała budowę elektrowni fotowoltaicznej o mocy 3 GWp oraz ukończyła podłączoną do sieci elektrownię fotowoltaiczną o mocy 1 GWp. W tym samym czasie prowadzono zielony łańcuch przemysłowy polegający na „badaniach sadzenia i sprzedaży przetwórstwa rozwojowego” wysokiej jakości organicznych jagód goji, zapewniając możliwości zatrudnienia dla 30 000 zubożałej ludności lokalnej. Moduły fotowoltaiczne zmniejszają intensywność promieniowania. „Fotowoltaika plus rolnictwo” sprawia, że okres kwitnienia Lycium barbarum jest dłuższy o 5 tygodni w porównaniu z lokalnym podobnym Lycium barbarum, a wydajność wzrasta o 29 procent.
Fotowoltaika plus Rybołówstwo
Fotowoltaika plus Rybołówstwo” odnosi się do budowy elektrowni fotowoltaicznych z fundamentem na powierzchni wody, które wytwarzają energię elektryczną przy jednoczesnym rozwijaniu łowisk pod panelami fotowoltaicznymi. Jest to wielorozwojowy model wykorzystania kompozytu zasobów przestrzennych. W przypadku produktów wodnych: po pierwsze, Efekty chłodzące i zacieniające modułów fotowoltaicznych mogą obniżyć temperaturę snu produktów wodnych, zmniejszyć parowanie wody, poprawić przeżywalność ryb, krewetek i krabów oraz zmniejszyć inwazję glonów; Po drugie, inteligentne systemy dostarczania energii fotowoltaicznej mogą skutecznie kontrolować warunki zbiorników wodnych akwakultury, takich jak temperatura i pH wody; może również osiągnąć oszczędzającą wodę cyrkulację, odprowadzanie zanieczyszczeń z dna basenu, sterylizację i natlenienie oraz zdalne wykrywanie, tworząc lepsze środowisko ekologiczne i stale poprawiając wydajność i jakość produktów wodnych. Jeśli chodzi o wytwarzanie energii oraz oszczędzanie energii i redukcję emisji, rybołówstwo wykorzystujące fotowoltaikę powoduje zerowe zanieczyszczenie, redukując emisję pyłu, dwutlenku węgla, dwutlenku siarki i tlenku azotu; Powierzchniowe elektrownie fotowoltaiczne mogą również uniknąć szkód spowodowanych pożarami, ukąszeniami zwierząt na kablach i innymi sytuacjami. Jednoczesny wzrost produkcji rybnej oraz oszczędność energii i redukcja emisji mogą znacznie zwiększyć wartość ekonomiczną na jednostkę powierzchni ziemi.
Na podstawie danych pochodzących ze zintegrowanego projektu rybołówstwa i światła Jiangsu, wydajność stawów amurów na mu w ramach zintegrowanego projektu rybołówstwa i światła osiągnęła 35550-39705 kg/ha, czyli jest znacznie wyższa niż średni poziom lokalnych konwencjonalnych stawy (18750 kg/ha). Zainstaluj 50–75% modułów fotowoltaicznych na 339 akrach powierzchni wody w akwakulturze, zbuduj zintegrowany staw rybny i oświetleniowy o mocy 10 MW, wygeneruj łącznie 13 milionów kilowatogodzin energii elektrycznej rocznie, wygeneruj 38300-kilowatogodzin energii elektrycznej na akr rocznie i generuje średnio 3196-kilowatogodzin energii elektrycznej na akr miesięcznie. W wyniku symbiozy rybno-warzywnej (ryżowej) z wykorzystaniem ryżu i szpinaku wodnego do obróbki biologicznej uzyskano łącznie 194,48 kilogramów ryżu i 3529 kilogramów szpinaku wodnego, wchłaniając łącznie 161,99 kilogramów azotu, 27,63 kilogramów fosforu i 202,44 kilogramów potasu i osiągnięcie dodatkowej wartości produkcji na poziomie prawie 4000 juanów i zysku ponad 3000 juanów. Wykorzystując organiczne połączenie technologii oczyszczania fizycznego, biologicznego i akwakultury, osiągnęliśmy cel, jakim jest „wykorzystywanie ryb do zasilania wodą i trawy do czystej wody”, skutecznie kontrolując problem wewnętrznych i zewnętrznych zanieczyszczeń w akwakulturze. Szybkość degradacji SS wynosi ponad 80 procent, a szybkość degradacji ChZT, TN i TP przekracza 90 procent. Jakość oczyszczonej wody spełnia wymogi pierwszego poziomu „Wymagań dotyczących odprowadzania wody do hodowli w stawach słodkowodnych” (SC/T9101-2007).
Nasza firma koncentruje się na najwyższej jakości miedzianej zaślepce, stykach zacisków bezpiecznikowych, szynie zbiorczej kondensatora foliowego (POJAZD ELEKTRYCZNY), szynie zbiorczej inwertera PV (energia słoneczna), szynie laminowanej, aluminiowych obudowach do nowych akumulatorów energetycznych, miedzi/mosiądzu/aluminium/stalach nierdzewnych Części do tłoczenia i inne produkty elektryczne Montaż do tłoczenia i spawania metali od ponad 18 lat w Chinach. Zaczynaliśmy jako mała firma, ale obecnie staliśmy się jednym z wiodących dostawców w branży pojazdów elektrycznych i fotowoltaicznych w Chinach.
Jeśli masz jakiekolwiek potrzeby, skontaktuj się z nami, a my odpowiemy tak szybko, jak to możliwe!
