光伏,即光伏发电系统,是利用半导体材料的光伏效应,将太阳辐射能转化为电能的一种发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽、用之不竭的太阳能,是一种清洁、安全和可再生的能源。光伏发电过程不污染环境,不破坏生态。 [11]
光伏发电系统分为立光伏系统和并网光伏系统。光伏发电系统是由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备组成。
立光伏发电系统由太阳能光伏阵列、蓄电池组、充电控制器、电力电子变换器(逆变器)、负载等组成。其工作原理是,太阳辐射能量经过光伏阵列被转换成电能,然后由电力电子变换器变换后给负载供电。同时将多余的电能经过充电控制器后以化学能的形式储存在储能装置中。这样在日照不足时,储存在电池中的能量就可经过电力电子逆变器、滤波和工频变压器升压后变成交流220V、50 Hz的电能供交流负载使用。太阳能发电的特点是白天发电,而负载往往却是全天候用电,因此在立光伏发电系统中储能元件,工程上使用的储能元件主要是蓄电池。
太阳能电池方阵的框架应该尽量坚固,要有足够的硬度。同时重量要轻。安装太阳能电池方阵时要使用具有一定强度且有利于固定和支撑的金属支架,在沙漠、沿海、极地、高山、风口等一些地理环境比较恶劣或气候条件比较复杂的地区,太阳能电池方阵的支架要采用一些附加措施使其能够承受大风和冰雪堆积物的附加重量,避免因为自然的、人为的和一些大动物的破坏而坍塌。
一般来说,太阳能电池方阵的安装形式有以下三种:安装在地面上、安装在柱上、安装在屋顶上。具体采用哪一种安装形式又要受到一些具体因素影响,渚如可利用空间大小、方阵尺寸、采光条件、风负载、视觉效果及安装难度、破坏和盗窃问题等。在上述几种安装形式中,的是安装在地面上,因为它具有简单易行的特点。而安装在柱子上面的难度受电池板离地面高度的影响。而安装在屋顶上的难度则由屋顶是否陡峭而定,在比较陡的屋顶上工作不仅耗时费力,而且非常危险。在安装过程中,尤其要避免对电池板电气性能造成损伤,为此太阳能电池板的表面应该覆盖,减小损伤的概率。还可以在光伏电站周围修建围墙,使动物无法靠近设备.以此系统安全。同时,安装的太阳能电池板应该面向中午的太阳,而不要对着指南针的方向,这一点在相关资料中都有说明。另外太阳电池板与水平面的倾角要大于10°。这样可使落在太阳能电池板上的雨水很快地滑落到地面上,从而保持电池板表面的清洁。
光伏组件在与建筑相结合应用时,还应考虑两个重要因素:1)为光伏组件有较高的光电转化效率,尽量保持光伏组件周围的环境温度处于较低的水平,这就要求光伏组件周围有较好的通风条件,因此在光伏组件的设计和安装时,可考虑采用架空形式、双层通风屋面或双层玻璃幕墙形式等;2)光伏组件的寿命通常是15~25年,而建筑围护结构的寿命通常是50年,在设计时,考虑光伏组件失效后的拆卸和更换要求。
光伏建筑一体化设计的几个影响因素
光伏建筑一体化并网发电设计需考虑以下几个方面的因素:
(1)考虑建筑物的周边环境,尽量避开或远离遮荫物。
(2)建筑物的朝向应尽量为东西向或南北向。
(3)根据当地的经纬度,确定屋面的倾斜角度。一般情况,由于地球是在不停的围绕太阳转动,所以屋面倾斜角度对整体太阳能发电量的影响并不大,一般不超过5%。相同角度,相同功率的太阳电池,东、西屋面的发电量几乎相等。
(4)根据组件的大小,计算每一个屋面可以安装的组件总数及排列方式。
(5)根据逆变器输入直流电压,确定每组可串联的总数,由于每一个屋面的朝向不同,光照量和光照时间都不同,一般一个屋面对应一个逆变器,以提高逆变器的效率。