提高太阳能光伏发电效率(太阳能光伏发电的光电转换效率)
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怎么提高光伏发电的效率
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要稳定运营百万瓦(MW)级光伏发电业务并提高盈利能力,发电运营商必须具备电气设备知识,构建并运营适合的光伏发电系统。 与光伏发电系统的总体效率相关的有两个要素,一个是太阳能电池板本身的转换(发电)效率,另一个是如何使太阳能电池板所发电力损失最小地并入系统电网。后者取决于太阳能电池板的发电量与在系统电网接入点位置输出的电量之差。这一电量差被称为“中间损失”。一般来说,太阳能电池板的转换效率容易成为关注的焦点,但即便转换效率低一些,但增加电池板的面积及数量,就能获得相同的发电量。所以对于MW级光伏电站的系统设计来说,如何降低“中间损失”非常重要。 关于太阳能电池板的转换效率,需要留意的一点是,电池板上的电池单元(发电元件)的温度会会左右发电效率。尤其是使用结晶硅类单元的电池板,温度上升会导致转换效率明显下降。太阳能电池板的转换效率通常是在电池单元温度为25℃时测量的数值,但电池单元的温度达到25℃时,周围的气温往往会比之低20℃~30℃,在日本,除非在冬季,否则很难达到产品目录上标明的转换效率。 关于“中间损失”,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)发布的《大规模光伏发电系统导入指南及辅助工具》(以下简称《指南》)介绍称,这种损失高达约20%。造成损失的原因有好几个,首先是布线造成的损失。布线越长损失越大。《指南》称,PCS之前的直流电布线部分会损失10%,PCS将直流电转换为交流电时会损失4.3%,从PCS到系统电网的交流电布线部分会损失1.6%。再加上远程管理系统及监控电源等站内负荷(2.0%)、为PCS机箱散热的功耗(1.1%)及PCS的待机功耗(1.6%),中间损失约为20%。顺便一提,TMEIC生产的PCS的效率为97%,采用这种PCS时,转换损失只有3%。太阳能电池板所发电力在流入系统电网卖出之前,会损失20%左右(点击放大) 提高MW级光伏电站系统总体效率的方法主要有以下三个:(1)缩短布线、(2)提高太阳能电池板及PCS等发电设备的效率、(3)提高接入电网时使用的升压变压器的效率。 缩短布线方面,太阳能电池板与PCS的配置十分重要,因为这会影响到太阳能电池板到PCS以及PCS到电网接入点的布线的长度。大多数光伏电站都会在铺设的太阳能电池板的正中间配置PCS,然后从此处开始沿直线将电线铺设到电网接入点,其原因就是这种方式的总布线长度最短,提高升压变压器的效率方面,由于这种设备是日本《节能法》中“领跑者制度”的对象,各公司展开了技术开发竞争,如果光伏电站选择高效率的产品,损失就会相应减少。
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如何提高光伏电站的发电效率
纯粹只提高效率,不考虑成本的话,有不少方法
1 采用组串式逆变器;
2 采用跟踪支架;
3 最大输出功率跟踪(MPPT) ;
4 减少组件匹配损失,尽量采用电流一致的组件串联;
5 减少线路损失,从电缆规格和电缆走线方面优化;
6 数据介绍,温度上升1℃,晶体硅光伏组件组大输出功率下降0.04%。所以要避免温度对发电量的影响,保持组建良好通风条件;
7 经常清洁组件表面,保持组件表面无灰尘积累;
哪些条件可以提高太阳能电池的转换效率
逆变器的设计
在基于光电流的系统中,电源逆变器控制着太阳能板和电池,以及负载之间的电流,将太阳能板输出的变化幅度很大的直流电压转换成干净的50Hz或60Hz的正弦电流,输出给负载或回馈到电网中去。
由于太阳能板的输出电压是变化的,要保持发电时尽可能的高效率是非常复杂的。完成这项任务的关键是检测最大功率点(maximum power point,MPP)。图2显示了最大功率点是如何随天气和电压而变的。
MPP跟踪技术可用来探测MPP,并调整DC/DC的输出电压转换,以使输出最大化。MPP跟踪可以使太阳能电池系统在冬天的整体效率提高1/3或更多,而这时也正是电力需求最高的时候。
控制器确定MPP的最常用算法是干扰电池板的工作电压,并检测输出。算法要在MPP点周围留出一个足够大的振荡范围,避免当天空掠过云彩时控制器对本地电源发出错误的扰动。
电池的算法
扰动和检测算法的效率并不高,这是由于在每个周期内输出点都会偏离MPP。可以采用增量感应算法做为替代,这种方法可以很好地解决由于振荡导致的低效率,但又会设定一个本地峰值而不是真实的MPP,从而引发其他问题。将这两种算法结合起来,可以保持增量感应算法的高效率,同时又可以以一定间隔在很大范围内扫描,避免选择本地的峰值。
显然,这会给控制逆变器的控制器带来很大的计算负荷,控制器必须满足一些实时处理的挑战。
现在的数字信号控制器可以提供实时控制算法所需的高速运算能力。A/D转换器、PWM等集成外设使控制器可以直接检测输入信号,控制功率MOSFET,片上的flash闪存可用于编程和数据存储,通信端口简化了电能表和其他逆变器的组网过程。