Fotovoltaický systém výroby energie
Aug 04, 2023
Představit
——
Fotovoltaický nebo fotovoltaický systém výroby energie je systém výroby elektrické energie, který využívá fotovoltaický efekt polovodičových materiálů k přeměně sluneční radiační energie na elektrickou energii. Energie fotovoltaických systémů na výrobu elektřiny pochází z nevyčerpatelné sluneční energie, která je čistým, bezpečným a obnovitelným zdrojem energie. Proces výroby fotovoltaické energie neznečišťuje životní prostředí ani nepoškozuje ekologii.
Fotovoltaické systémy výroby elektřiny se dělí na nezávislé fotovoltaické systémy a fotovoltaické systémy připojené k síti. Fotovoltaický systém výroby energie se skládá z polí solárních článků, bateriových sad, regulátorů nabíjení a vybíjení, invertorů, AC rozvodných skříní, solárních sledovacích řídicích systémů a dalšího vybavení.
Dějiny
——
Heinrich Hertz poprvé objevil fotoelektrický jev v roce 1887 a Albert Einstein vysvětlil tento jev v roce 1905. Fotovoltaické (PV) systémy využívají fotoelektrický efekt polovodičových materiálů k přímé přeměně světla na elektrickou energii. Složení polovodičů a intenzita a vlnová délka efektivního slunečního záření přijímaného fotovoltaickými zařízeními mohou ovlivnit výrobu energie ve fotovoltaických zařízeních (Hertz, 1887; Einstein, 1905). V roce 1954 vyvinuli tři výzkumníci z Bellových laboratoří první praktický „solární článek“. Tato baterie dokáže přeměnit 6 procent dopadající sluneční energie na elektrickou energii (Pedin, 2004). S neustálým pokrokem ve výzkumu a vývoji se také zlepšila účinnost konverze fotovoltaických zařízení.
klasifikace
——
Solární fotovoltaické systémy na výrobu elektřiny lze rozdělit do dvou kategorií na základě jejich vztahu k energetickým systémům: nezávislé fotovoltaické systémy na výrobu elektřiny a fotovoltaické systémy na výrobu elektřiny připojené k síti.
Nezávislý fotovoltaický systém výroby elektřiny
Nezávislý fotovoltaický systém výroby energie se skládá ze solárního fotovoltaického systému, akumulátoru, regulátoru nabíjení, výkonového elektronického měniče (invertoru), zátěže atd. Jeho pracovní princip spočívá v tom, že energie slunečního záření je nejprve přeměněna na elektrickou energii prostřednictvím fotovoltaického systému a poté je zátěž po konverzi napájena z výkonového elektronického měniče. Zároveň se přebytečná elektrická energie po průchodu regulátorem nabíjení ukládá do zásobníku energie ve formě chemické energie. Tímto způsobem, když je sluneční světlo nedostatečné, může být energie uložená v baterii přeměněna na elektrickou energii AC 220 V, 50 Hz pro zátěže AC poté, co je posílena výkonovými elektronickými invertory, filtry a transformátory napájecí frekvence. Charakteristickým rysem výroby solární energie je výroba elektřiny během dne, přičemž zátěž je často využívána 24/7. Komponenty pro skladování energie jsou proto v nezávislých systémech na výrobu energie z fotovoltaiky zásadní a hlavní komponenty pro skladování energie používané ve strojírenství jsou baterie.
FV systém připojený k síti
Fotovoltaický systém pro výrobu elektřiny připojený k síti se skládá z fotovoltaického systému, vysokofrekvenčního DC/DC boostovacího obvodu, výkonového elektronického měniče (střídač) a části pro monitorování systému. Jeho pracovní princip spočívá v tom, že energie slunečního záření je přeměněna fotovoltaickým systémem, poté přeměněna na vysokonapěťový stejnosměrný proud po vysokofrekvenční stejnosměrné konverzi a poté po invertování vysílá do sítě sinusový střídavý proud se stejnou frekvencí jako síťové napětí. pomocí výkonového elektronického měniče.
Největší rozdíl mezi výše uvedenými dvěma fotovoltaickými systémy výroby elektřiny je v tom, že systém na výrobu elektřiny připojený k síti je přímo připojen k elektrické síti, takže přebytek elektřiny z fotovoltaického systému a paralelní sítě se může vzájemně doplňovat, což eliminuje nutné skladování energie. prvky, jako jsou baterie v nezávislém fotovoltaickém systému výroby energie, což nejen snižuje náklady na systém, ale také zajišťuje spolehlivost systému. Zároveň je v létě intenzita slunečního záření vysoká a fotovoltaický systém generuje více energie, což může regulovat špičkové zatížení sítě v létě. S rozsáhlou aplikací výroby solární fotovoltaické energie a rychlým poklesem ceny modulů solárních článků v posledních letech budou systémy připojené k síti nepochybně více využívány.
výhoda
——
1) Spolehlivý provoz: Může normálně dodávat energii i v drsném prostředí a klimatických podmínkách.
2) Dlouhá životnost: Životnost součástí z krystalického křemíku je obvykle přes 25 let, zatímco životnost součástí z amorfního křemíku je obvykle přes 20 let.
3) Nízké náklady na údržbu: Po dokončení je potřeba pouze malý počet zaměstnanců, kteří budou pravidelně kontrolovat a udržovat systém. Ve srovnání s konvenčními elektrárnami jsou náklady na údržbu vysoké.
4) Přírodní energie: Energie je nevyčerpatelným zdrojem sluneční energie, bez nutnosti energetických nákladů.
5) Žádné hlukové znečištění: Celý systém nemá žádné mechanické pohyblivé části a nevytváří hluk.
6) Modulární: Vyberte kapacitu systému podle potřeb, flexibilní a pohodlnou instalaci a snadné rozšíření.
7) Bezpečnost: V systému nejsou žádné hořlavé předměty a bezpečnostní výkon je vysoký.
8) Autonomní napájení: Může fungovat mimo síť, nezávisle dodávat energii a není ovlivněno veřejnou elektrickou sítí.
9) Distribuovaná výroba elektřiny: Distribuované fotovoltaické elektrárny mohou být vybudovány, aby se snížil dopad a škody na veřejné elektrické síti.
10) Vysoká nadmořská výška: V oblastech s vysokou nadmořskou výškou a silným slunečním zářením lze výstupní výkon systému ještě zvýšit. (Ve srovnání s výrobou fotovoltaické energie ve vysokých nadmořských výškách je účinnost dieselového generátoru a výstupní výkon sníženy kvůli nízkému tlaku vzduchu.
Aplikační scénář
——
Kromě tradičních solárních elektráren a distribuované střešní fotovoltaiky lze fotovoltaiku aplikovat také na různé scénáře, jako je architektura, zemědělství, rybolov, veřejná zařízení, krajinná výstavba atd. Tyto kompozitní a přeshraniční modely umožňují projektům fotovoltaické výstavby vyvážit ekonomický rozvoj a ekologická ochrana při výrobě čisté elektřiny; Na druhou stranu tento způsob efektivního a intenzivního využití prostoru pomůže novým projektům rozvoje energetiky získat půdní zdroje potřebné pro výstavbu.
V okrese Zhongba v Číně jsou veškeré dodávky tepla v tomto kraji zajišťovány solární energií. Černá část na levé straně obrázku je solární kolektor o ploše 35 000 metrů čtverečních, stejně jako běžně používaný ohřívač vody, který dokáže přeměnit sluneční energii na teplo. Sbírá teplo a ukládá ho do barevné dózy na obrázku. Tato nádoba dokáže generovat teplo 24 hodin denně a zajistit vytápění okresního města. To je 100 procent solární energie, zcela nulový uhlík.
Fotovoltaika plus ekologická obnova půdy
Podle statistik Úmluvy OSN o boji proti desertifikaci je celosvětová rozloha země v extrémním suchu a suchu asi 25 500 kilometrů čtverečních, což představuje 17,2 procenta celosvětového povrchu země. Kromě toho se oblast pouště každým rokem dále rozšiřuje. Neutralita degradace půdy (LDN) a ekologická obnova degradované půdy byly vždy důležitými problémy, kterým Země čelí. I když je třeba půdu procházející pouští opravit, poskytuje také velké množství půdních zdrojů. Kombinace ekologické obnovy desertifikace půdy s fotovoltaickou výstavbou proto přinese různé výhody. Solární panely v pouštích nejen poskytují energii, ale také snižují množství slunečního záření a odpařování vody na zemi. Voda rozstřikovaná při čištění bateriových panelů zvyšuje vlhkost povrchu půdy a podporuje růst a obnovu vegetace. Solární elektrárny v poušti mohou podporovat biologickou fixaci uhlíku v půdě, kolonizaci rostlin, zlepšit biologickou rozmanitost a obnovit aktivitu půdy, což přispívá k ochraně vody a půdy, odolnosti vůči větru a písku, regulaci klimatu a zlepšování ekologického prostředí. Vlastníci půdy po 25-ročním provozním cyklu fotovoltaických elektráren získají vysoce kvalitní půdu s vyšším vegetačním pokrytím, zdravější půdou, vyšší produktivitou půdy a výhodami z pronájmu půdy během doby užívání.
V současné době mají takové projekty „fotovoltaické plus ekologické obnovy půdy“ země jako Pákistán a Egypt, stejně jako Vnitřní Mongolsko, Shanxi, Qinghai, Ningxia a další regiony v Číně. Vezměte si jako příklad projekt ekologické obnovy v povodí Qinghai Gonghe. Projekt o výkonu 850 MW se rozkládá na ploše 54 kilometrů čtverečních. Po výstavbě fotovoltaických elektráren se vegetační pokrytí pozemků pod a mezi fotovoltaickými panely výrazně zvýšilo a vegetační pokrytí vzrostlo o 15 procent; Výrazně se zlepšilo i pokrytí vegetací v závlahových oblastech fotovoltaickými vodními čerpadly. Ve výšce 10 cm, 20 cm a 40 cm pod fotovoltaickým panelem se obsah půdní vlhkosti zvýšil o 78 procent, 43 procent a 40 procent. V létě se oproti předchozímu roku zvýšil obsah půdní organické hmoty 11,6krát a dusíku 11,3krát a půdní mikroorganismy se zvýšily, čímž se zlepšila produktivita půdy. Fotovoltaická výroba elektřiny snížila emise uhlíku přibližně o 1,2 milionu tun a vegetace a organický uhlík v půdě také vytvořily určitý stupeň ukládání uhlíku. Oblast elektrárny má významný regulační vliv na místní klima: rychlost větru uvnitř fotovoltaického parku se snížila o 40,3 procenta ve srovnání s vně parku; Relativní vlhkost vzduchu je o 2,8 procenta vyšší než mimo park. Má také regulační vliv na teplotu půdy.
Fotovoltaika plus budova
Největší spotřebu energie v Evropě má stavebnictví, které spotřebuje asi 40 procent energie a vypouští asi 36 procent skleníkových plynů. V současné době je téměř 75 procent budov v Evropské unii energeticky úsporných. Pokud budou stávající budovy energeticky dovybaveny, může to ušetřit mnoho energie, což by mělo snížit celkovou spotřebu energie v EU o 5 až 6 procent a snížit emise oxidu uhličitého o 5 procent. V současné době Evropa ve velkém podporuje projekty integrace fotovoltaických budov. Kombinace fotovoltaické výstavby s budovami může snížit spotřebu půdních zdrojů. Evropské země nejprve odhadují dostupnou plochu budovy při výstavbě projektů „fotovoltaické plus budovy“, aby maximalizovaly využití plochy budovy. Z výsledků rozsáhlého praktického nasazení fotovoltaických systémů v pařížské metropolitní oblasti je vidět, že díky zakrytí střechy mohou solární panely zvýšit zimní potřebu vytápění domácností o 3 procenta, ale v létě toto zakrytí může snížit spotřebu energie klimatizace o 12 procent.
Lichtenštejnsko je velmi typická země, která těží z budování fotovoltaiky. Tato země se nachází mezi Švýcarskem a Rakouskem, má rozlohu pouhých 160,5 kilometrů čtverečních a 38 244 obyvatel. Lichtenštejnsko má malou zemi a řídké obyvatelstvo, vysokou spotřebu energie na hlavu, vysokou spotřebu elektřiny na hlavu a nízkou míru energetické soběstačnosti. Je však první zemí na světě, které bylo dovoleno nazývat se „energetickou velmocí“. Z pohledu fotovoltaiky na hlavu Lichtenštejnsko v roce 2015 překonalo Německo, které bylo dříve na prvním místě (s instalovaným výkonem na hlavu 473 wattů) a získalo titul „šampion ve fotovoltaice na hlavu“ od Solar Super State Association s instalovaným výkonem na hlavu 532 wattů. Stojí za zmínku, že všechny fotovoltaické projekty v této zemi jsou postaveny na budovách. V podmínkách světelných zdrojů v Lichtenštejnsku může moderní fotovoltaický systém o ploše 40-50 metrů čtverečních zhruba pokrýt spotřebu elektřiny čtyřčlenné rodiny a může pokračovat ve výrobě elektřiny po dobu asi 25 let, což Lichtenštejnsku pomáhá dosáhnout soběstačnost v elektřině domácností a poskytování části elektřiny průmyslu. 10. května 2020 domácí výroba elektřiny v Lichtenštejnsku překročila zatížení země elektřinou, což bylo poprvé v historii, kdy země měla zcela soběstačný elektrický provoz bez potřeby jakékoli externí energie. I když se jedná o příležitostnou událost ve zvláštním období, ukazuje to také možnost země spoléhat na budování fotovoltaiky, aby dosáhla energetické nezávislosti. Současným veřejným energetickým plánem země je dosáhnout do roku 2030 kapacity fotovoltaiky na hlavu 2,2 kilowattu a do roku 2050 alespoň 4,5 kilowattu. Všechny tyto fotovoltaiky jsou stále plánovány na výstavbu a postavení budování fotovoltaiky v zemi dále konsolidovány.
Fotovoltaika plus zemědělství
„Fotovoltaika plus zemědělství“ se týká současného rozvoje výroby fotovoltaické energie na lešení a činností zemědělské výroby na stejném pozemku. Globální plocha zemědělské půdy je asi 500 milionů čtverečních kilometrů, což představuje 38 procent celosvětové rozlohy půdy. Zhruba jednu třetinu tvoří orná půda, zbývající dvě třetiny tvoří louky a pastviny. Zemědělská půda zabírá velké množství půdního fondu a zda lze tyto pozemky využít jako užitné plochy pro výstavbu fotovoltaiky, bylo vždy kontroverzní. Za tímto účelem zahájila největší výzkumná instituce solární energie v Evropě, Fraunhofer ISE v Německu, v roce 2015 zemědělský a solární integrovaný výzkumný projekt APV RESOLA, aby otestoval vliv fotovoltaických panelů na výnos různých plodin, jako je ozimá pšenice, celer a brambory. Vědecká kontrola ukazuje, že kombinace fotovoltaiky a pěstování brambor zvýší výnos brambor o 3 procenta na hektar a zemědělská půda bude produkovat 83 procent dodatečné zelené energie prostřednictvím fotovoltaiky a celková míra využití půdy se zvýší o {{7 }} procent . Tento úspěch byl oznámen na mezinárodní zemědělské fotovoltaické konferenci AgriVoltaics pořádané Fraunhofer Solar Systems Research Institute v Německu v říjnu 2020. Režim „fotovoltaika plus zemědělství“, který kombinuje čištění fotovoltaických panelů se zavlažováním zemědělské půdy, může zlepšit účinnost vody využití zdrojů a fotovoltaické panely mohou také hrát roli při snižování nepříznivého dopadu nadměrného poledního světla na plodiny a snižování vypařování vody. Na základě integrovaných zemědělských a solárních zařízení lze vybrat vhodné plodiny pro rozumné zavlažování. Inteligentní systém fotovoltaického napájení může také zajistit proces zemědělské výroby, dosáhnout „fotovoltaického skleníku plus inteligentní výsadby“ a zlepšit ekonomiku a kvalitu zemědělství. Model „fotovoltaika plus zemědělství“ řeší problém pozemkové konkurence mezi fotovoltaickou výstavbou a zemědělskou produkcí a prostřednictvím některých intervenčních opatření ve fotovoltaické výstavbě zvyšuje výnosy plodin a zároveň zajišťuje výrobu fotovoltaické energie v maximální možné míře, čímž se dosahuje kombinovaného využití půdy.
Vezmeme-li jako příklad zemědělskou fotovoltaickou elektrárnu umístěnou na východním břehu Žluté řeky v Ningxia, východní břeh Žluté řeky v Ningxia byl kdysi jednou z nejvážněji opuštěných oblastí s výškou nad průměrnou hladinou moře 1200 metrů. , maximální roční srážky 273 mm a roční výpar 2722 mm. Všude byl žlutý písek a prach. Developerská společnost provedla ekologický management na 160 000 akrů (přibližně 10 666 hektarů) půdy pro desertifikaci, vybudovala doplňkové zemědělské a fotovoltaické elektrárny, plánovala výstavbu fotovoltaické elektrárny o výkonu 3 GWp a dokončila výrobu fotovoltaické energie o výkonu 1 GWp připojenou k síti. Současně byl realizován zelený průmyslový řetězec „výzkumné a vývojové výsadby, zpracování prodeje“ vysoce kvalitních organických plodů goji, které poskytují pracovní příležitosti pro místní 30 000 zbídačených obyvatel. Fotovoltaické moduly snižují intenzitu záření. „Fotovoltaika plus zemědělství“ prodlužuje období květu Lycium barbarum než u místního podobného Lycium barbarum o 5 týdnů a produkce se zvyšuje o 29 procent.
Fotovoltaika plus Rybářství
Photovoltaic plus Fisheries "označuje výstavbu fotovoltaických elektráren se základem na vodní hladině, které vyrábějí elektřinu a zároveň rozvíjejí rybolov pod fotovoltaickými panely. Jedná se o vícevývojový model využití kompozitních prostorových zdrojů. Pro vodní produkty: za prvé chladicí a stínící účinky fotovoltaických modulů mohou snížit teplotu spánku vodních produktů, snížit odpařování vody, zlepšit míru přežití ryb, krevet a krabů a snížit invazi řas; Za druhé, inteligentní systémy pro zásobování fotovoltaickou energií mohou účinně řídit podmínky vodních útvarů akvakultury, jako je teplota vody a pH; Může také dosáhnout úsporné cirkulace vody, vypouštění znečištění ze dna bazénu, sterilizace a okysličení a vzdálené detekce, což vytváří lepší ekologické prostředí a neustále zlepšuje výnos a kvalitu vodních produktů. Pro provoz na výrobu energie a úsporu energie a snížení emisí má rybolov řízený fotovoltaikou nulové znečištění, snižuje emise prachu, oxidu uhličitého, oxidu siřičitého a oxidu dusíku; Povrchové fotovoltaické elektrárny se také mohou vyhnout škodám způsobeným požáry, pokousáním kabelů zvířaty a dalšími situacemi. Současné zvýšení produkce rybolovu a úspory energie a snížení emisí může výrazně zvýšit ekonomickou hodnotu na jednotku plochy půdy.
Na základě údajů z integrovaného projektu Jiangsu Fishery and Light dosáhl výnos rybníčků s amurem na jeden mu v integrovaném projektu Fishery and Light 35550-39705 kg/ha, což je mnohem více než průměrná úroveň místní konvenční rybníky (18750 kg/ha). Nainstalujte 50 až 75 procent fotovoltaických modulů na 339 akrů vodní plochy akvakultury, zřiďte 10 megawattové integrované rybářské a osvětlovací jezírko, generujte celkem 13 milionů kilowatthodin elektřiny za rok, generujte 38300-kilowatthodin elektřiny za rok akr za rok a generují v průměru 3196-kilowatthodiny elektřiny na akr za měsíc. Rybí a zeleninová (rýžová) symbióza, využívající rýži a vodní špenát k biologickému ošetření, vyprodukovala celkem 194,48 kilogramů rýže a 3529 kilogramů vodního špenátu, přičemž absorbovala celkem 161,99 kilogramů dusíku, 27,63 kilogramů fosforu a 202,44 kilogramů draslíku a dosažení dodatečné výstupní hodnoty téměř 4000 juanů a zisku přes 3000 juanů. Využitím organické kombinace fyzikálního, biologického čištění a technologie akvakultury jsme dosáhli cíle „využít ryby k napájení vody a trávu k čisté vodě“, což účinně kontroluje problém vnitřního a vnějšího znečištění v akvakultuře. Rychlost degradace SS je přes 80 procent a rychlost degradace CHSK, TN a TP je přes 90 procent. Kvalita vyčištěné vody splňuje normu první úrovně „Požadavky na vypouštění vody ze sladkovodních rybníků akvakultury“ (SC/T9101-2007).
Naše společnost se zaměřuje na špičkovou měděnou koncovku, pojistkové koncové kontakty, (ELEKTRICKÉ VOZIDLO) EV fóliovou kondenzátorovou přípojnici, (SOLAR POWER) PV invertorovou přípojnici, laminovanou přípojnici, hliníková pouzdra pro nové energetické baterie, měď/mosaz/hliník/nerezová ocel Lisovací díly a další elektrické produkty Montáž lisování a svařování kovů již více než 18 let v Číně. Začali jsme jako malý provoz, ale nyní jsme se stali jedním z předních dodavatelů v odvětví EV a PV v Číně.
Pokud máte nějaké potřeby, neváhejte nás kontaktovat a my vám odpovíme co nejdříve!
