Dengan latar belakang transisi energi global, pembangkit listrik fotovoltaik, sebagai pembawa inti pembangkit listrik tenaga surya, berkembang dengan cepat dan menjadi kekuatan utama dalam mempromosikan pemanfaatan energi terbarukan. Memahami prinsip -prinsip teknis, komposisi sistem, dan tren pengembangan di masa depan pembangkit listrik fotovoltaik sangat penting untuk memahami arah transformasi energi dan mempromosikan kemajuan industri.
1 prinsip teknis pembangkit listrik fotovoltaik
Pembangkit listrik pembangkit listrik fotovoltaik didasarkan pada efek fotovoltaik, yang ditemukan oleh ilmuwan Prancis Edmund Becquerel pada tahun 1839. Ketika sinar matahari bersinar pada sel surya yang terbuat dari bahan semikonduktor, foton berinteraksi dengan elektron di semikonduktor. Energi foton diserap oleh elektron, memungkinkan mereka mendapatkan energi yang cukup untuk membebaskan diri dari kendala atom, sehingga menghasilkan pasangan lubang elektron. Di bawah aksi medan listrik bawaan di persimpangan PN semikonduktor, elektron dan lubang bergerak ke arah yang berlawanan, membentuk arus. Beberapa sel surya dikombinasikan secara seri dan paralel untuk membentuk modul sel surya, lebih lanjut meningkatkan tegangan dan arus dan mencapai output energi listrik skala besar.
Sel surya awal memiliki efisiensi konversi yang rendah dan biaya tinggi, yang membatasi aplikasi mereka yang meluas. Tetapi dengan kemajuan berkelanjutan dari ilmu material dan teknologi manufaktur, sel surya silikon kristal yang diwakili oleh silikon monokristalin dan silikon polikristalin telah secara bertahap menjadi arus utama. Sel silikon monokristalin, dengan bahan silikon dengan kemurnian tinggi, dapat mencapai efisiensi konversi lebih dari 25%; Meskipun sel silikon polikristalin sedikit lebih rendah dalam kemurnian, efisiensi konversi mereka masih dapat mencapai 20% -23% melalui proses produksi yang dioptimalkan. Dalam beberapa tahun terakhir, sel surya perovskit yang muncul telah berkembang pesat, dengan efisiensi konversi laboratorium melebihi 25%, menunjukkan potensi besar untuk pengembangan.
2 Komposisi sistem pembangkit listrik fotovoltaik
(1) Unit Pembangkit Listrik: Pekerjaan Kolaboratif Komponen Inti
Modul sel surya adalah inti dari unit pembangkit listrik fotovoltaik. Komponen -komponen ini dapat diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis berdasarkan skenario dan persyaratan aplikasi yang berbeda. Dalam pembangkit listrik fotovoltaik ground skala besar, modul silikon polikristalin dengan daya tinggi dan stabilitas yang baik sering digunakan; Dalam proyek fotovoltaik terdistribusi seperti atap komersial dan fotovoltaik perumahan, modul silikon monokristalin sangat disukai karena ukurannya yang kecil dan efisiensi tinggi. Komponen dipasang pada posisi tertentu melalui tanda kurung untuk menerima sinar matahari pada sudut optimal.
Kotak Combiner berperan dalam mengumpulkan dan mendistribusikan arus. Arus searah yang dihasilkan oleh beberapa modul sel surya terhubung ke kotak kombiner melalui kabel. Kotak Combiner mengumpulkan beberapa arus langsung dan memantau dan melindungi setiap arus. Setelah itu, daya DC ditransmisikan ke inverter melalui kabinet distribusi DC.
(2) Unit Kontrol dan Konversi: Memastikan Kualitas Daya dan Operasi yang Terhubung Terbas
Inverter adalah salah satu peralatan utama di pembangkit listrik fotovoltaik, yang mengubah arus searah menjadi arus bolak -balik yang memenuhi persyaratan jaringan listrik. Kinerja inverter secara langsung mempengaruhi efisiensi pembangkit listrik dan kualitas daya pembangkit listrik fotovoltaik. Inverter modern mengadopsi teknologi kontrol digital canggih dan memiliki fungsi pelacakan titik daya maksimum (MPPT), yang dapat menyesuaikan status kerja modul sel surya secara real time untuk selalu berada dalam keadaan output daya maksimum. Pada saat yang sama, inverter juga dapat menyaring dan menstabilkan daya AC output untuk memastikan bahwa kualitas daya memenuhi standar akses grid.
Selain inverter, sistem pemantauan juga merupakan komponen penting dari unit kontrol dan konversi. Melalui sensor dan perangkat akuisisi data, sistem pemantauan memantau status operasi real-time dari berbagai peralatan di pembangkit listrik fotovoltaik, termasuk suhu komponen, tegangan, arus, parameter kerja inverter, dll. Data ini ditransmisikan ke ruang pemantauan pusat, dan personel manajemen dapat memantau dan mengelola pembangkit listrik melalui perangkat lunak pemantauan, perangkat lunak yang dikalakan, dan pegangan dari peralatan yang stabil.
(3) Unit Penyimpanan Energi: Memecahkan masalah intermiten pembangkit listrik fotovoltaik
Untuk menyelesaikan masalah intermiten dan berfluktuasi dari pembangkit listrik fotovoltaik, penerapan unit penyimpanan energi pada pembangkit listrik fotovoltaik menjadi semakin meluas. Teknologi penyimpanan energi yang umum termasuk baterai asam timbal, baterai lithium-ion, dan baterai aliran. Baterai ion lithium telah menjadi pilihan utama untuk penyimpanan energi pada pembangkit listrik fotovoltaik karena kepadatan energi yang tinggi, efisiensi pengisian dan pelepasan yang tinggi, dan masa pakai siklus yang panjang.
Ketika ada sinar matahari yang cukup di siang hari, kelebihan listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik fotovoltaik disimpan dalam baterai penyimpanan energi; Pada malam hari atau ketika ada cahaya yang tidak mencukupi, baterai penyimpanan energi melepaskan energi listrik untuk memastikan pasokan listrik yang stabil. Unit penyimpanan energi juga dapat berpartisipasi dalam layanan tambahan seperti pencukur puncak dan regulasi frekuensi jaringan listrik, meningkatkan stabilitas dan keandalan jaringan listrik.
3 Tren pengembangan pembangkit listrik fotovoltaik
(1) Inovasi teknologi mendorong peningkatan efisiensi dan pengurangan biaya
Di masa depan, teknologi pembangkit listrik fotovoltaik akan berkembang menuju efisiensi yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah. Dalam hal teknologi baterai, sel surya perovskit diharapkan untuk mencapai aplikasi industri skala besar, lebih lanjut meningkatkan efisiensi pembangkit listrik pembangkit listrik fotovoltaik. Sementara itu, dengan meningkatkan proses pembuatan dan mengoptimalkan desain komponen, biaya produksi modul fotovoltaik dapat dikurangi. Dalam hal teknologi inverter, penerapan struktur topologi baru dan perangkat daya akan meningkatkan efisiensi konversi dan keandalan inverter, dan mengurangi biaya operasi dan pemeliharaan.
(2) Pengembangan kolaboratif terdistribusi dan terpusat
Pembangkit listrik fotovoltaik terdistribusi telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir karena keunggulan mereka dekat dengan pengguna, konstruksi fleksibel, dan konsumsi di tempat. Di masa depan, fotovoltaik terdistribusi akan berkembang dalam sinergi dengan pembangkit listrik fotovoltaik terpusat. Di daerah perkotaan dan komersial, fotovoltaik terdistribusi akan sepenuhnya memanfaatkan ruang seperti atap dan dinding bangunan untuk mencapai produksi dan konsumsi energi di dekatnya; Di daerah terpencil dengan sumber daya energi matahari yang berlimpah, pembangkit listrik fotovoltaik terpusat akan terus memanfaatkan keunggulan skala mereka untuk menyediakan energi bersih skala besar untuk jaringan listrik. Pada saat yang sama, melalui teknologi Smart Grid, interkoneksi antara stasiun listrik fotovoltaik dan terpusat yang terdistribusi dapat dicapai, mengoptimalkan alokasi sumber daya energi.
(3) Pembangunan terintegrasi dengan industri lain
Pembangkit listrik fotovoltaik akan sangat terintegrasi dengan industri seperti pertanian, perikanan, dan peternakan, membentuk model pembangunan inovatif seperti "pelengkap fotovoltaik pertanian", "komplementeritas fotovoltaik perikanan". Dalam mode "Fotovoltaik Pertanian", modul fotovoltaik dipasang di atas tanah pertanian, dan tanah di bawah ini dapat terus digunakan untuk penanaman pertanian, mencapai pemanfaatan sumber daya lahan yang efisien; Model "fotovoltaik perikanan" melibatkan membangun pembangkit listrik fotovoltaik di permukaan kolam ikan, akuakultur bawah air, dan meningkatkan pendapatan komprehensif per satuan luas lahan. Model pengembangan integrasi industri ini tidak hanya memperluas skenario aplikasi pembangkit listrik fotovoltaik, tetapi juga mempromosikan pembangunan hijau dan berkelanjutan dari industri terkait.