宁波节能公共服务网
宁波节能公共服务网
光伏发电在工业企业的应用
来源: | 作者:nbjnwa | 发布时间: 2016-05-05 | 4688 次浏览 | 分享到:

关键词:光伏发电、应用

摘要:目前多数工业企业厂房房顶均为平面屋顶,十分有利于光伏电板的安装。同时对于采用光伏发电企业在用电高峰期有用电序列优先的政策扶持,有助于企业夏季用电高峰期正常生产的保证,因此光伏发电对于工业企业的吸引力较大。由于光伏发电系统一次性投资规模较大,目前多数企业以合同能源的方式利用屋顶安装太阳能光伏发电装置,用于日常生产,体现低碳环保理念。

20137月国务院印发《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》对分布式光伏发电给与0.42/千瓦时度电补贴,拟通过光伏应用推动国内光伏产业发展;201310月浙江省政府出台《关于进一步加快光伏应用促进产业健康发展的实施意见》(浙政发【201349号),明确在国家补贴规定的基础上,省再补贴0.1/千瓦时,这一政策极大带动了浙江省内企业开发光伏发电项目的积极性;20134月宁波市政府出台了《宁波市低碳城市试点工作实施方案》,方案中写道“鼓励发展分布式能源系统”、“鼓励太阳能发电利用,实施阳光屋顶计划、开展分布式太阳能光伏发电示范。

1、光伏发电原理

光伏发电,其基本原理就是光伏效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。

光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。有了电压,就像筑高了大坝,如果两者之间连通,就会形成电流的回路。

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子,如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子,就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子,形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到PN结后,空穴由N极区往P极区移动,电子由P极区向N极区移动,形成电流。

多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形成PN结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%

2、光伏发电系统组成

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。其部分设备的作用是:

1)电池方阵

在有光照(无论是太阳光,还是其它发光体产生的光照)情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生光生电压,这就是光生伏特效应。在光生伏特效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

2)蓄电池组

其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是:自放电率低、使用寿命长、深放电能力强、充电效率高、少维护或免维护、工作温度范围宽、价格低廉。

3)控制器

是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素,因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。

4)逆变器

是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,而负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。

5)跟踪系统

由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统,一年春夏秋冬四季、每天日升日落,太阳的光照角度时时刻刻都在变化,如果太阳能电池板能够时刻正对太阳,发电效率才会达到最佳状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度,将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中,也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论,需要地球经纬度地区的的数据和设定,一旦安装,就不便移动或装拆,每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数;原理、电路、技术、设备复杂,非专业人士不能够随便操作。把加装了智能太阳跟踪仪的太阳能发电系统安装在高速行驶的汽车、火车,以及通讯应急车、特种军用汽车、军舰或轮船上,不论系统向何方行驶、如何调头、拐弯,智能太阳跟踪仪都能保证设备的要求跟踪部位正对太阳!

3、光伏发电系统优点

与常用的火力发电系统相比,光伏发电的优点主要体现在:

①无枯竭危险;

②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);

③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区;

④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;

⑤能源质量高;

⑥使用者从感情上容易接受;

⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。

4、光伏发电系统在工业企业的应用情况

目前多数工业企业厂房房顶均为平面屋顶,且周边无高层建筑遮阴,十分有利于光伏电板的安装。同时对于采用光伏发电企业在用电高峰期有用电序列优先的政策扶持,有助于企业夏季用电高峰期正常生产的保证,因此光伏发电对于工业企业的吸引力较大。

由于光伏发电系统一次性投资规模较大,目前多数企业以合同能源的方式利用屋顶安装太阳能光伏发电装置,用于日常生产,体现低碳环保理念。

宁波群友光电股份有限公司是北仑较大的液晶面板生产企业,目前已经完成0.5兆瓦光伏发电系统项目改造,按照宁波市的太阳能辐射数据以及光伏发电系统平均光电转换效率计算,预计每年可以光伏发电40kWh,在满足企业生产用电需求情况下,将多余电力并入国家电网,同时使企业在夏季用电高峰期有用电序列优先的政策扶持,有助于企业正常生产的保证。

此外宁波亚洲浆纸业有限公司光伏发电项目正在积极开展实施过程中,根据企业厂房屋顶实际可利用面积测算,计划拟实施20047.5Wp光伏发电系统项目改造,按照宁波市的太阳能辐射数据以及光伏发电系统平均光电转换效率计算,预计每年可以光伏发电1871.40kWh

光伏发电项目的实施可以减少相应的火力发电站的原煤消耗和“火电”消耗,节能减排效果显著。