Küresel enerji geçişinin zeminine karşı, güneş enerjisi üretiminin temel taşıyıcısı olarak fotovoltaik enerji santralleri hızla gelişiyor ve yenilenebilir enerjinin kullanımını teşvik etmede önemli bir güç haline geliyor. Fotovoltaik enerji santrallerinin teknik ilkelerini, sistem kompozisyonunu ve gelecekteki gelişme eğilimlerini anlamak, enerji dönüşümü yönünü kavramak ve endüstriyel ilerlemeyi teşvik etmek için büyük önem taşımaktadır.
1 Fotovoltaik enerji santrallerinin teknik ilkeleri
Fotovoltaik enerji santrallerinin enerji üretimi, 1839'da Fransız bilim adamı Edmund Becquerel tarafından keşfedilen fotovoltaik etkiye dayanmaktadır. Yarı iletken malzemelerden yapılmış güneş ışığı parladığında, fotonlar yarı iletkendeki elektronlarla etkileşime girer. Fotonların enerjisi elektronlar tarafından emilir, bu da atomların kısıtlamalarından kurtulmak için yeterli enerji kazanmalarına izin verir, böylece elektron deliği çiftleri üretir. Bir yarı iletkenin PN kavşağındaki yerleşik elektrik alanının etkisi altında, elektronlar ve delikler zıt yönlerde hareket ederek bir akım oluşturur. Çoklu güneş hücresi seri olarak birleştirilir ve güneş hücresi modülleri oluşturmak için paraleldir, daha da arttırıcı voltaj ve akım ve büyük ölçekli elektrik enerjisi çıkışı elde eder.
Erken güneş hücreleri düşük dönüşüm verimliliği ve yüksek maliyetlere sahipti, bu da yaygın uygulamalarını sınırladı. Ancak malzeme bilimi ve üretim teknolojisinin sürekli ilerlemesi ile, monokristalin silikon ve polikristalin silikon tarafından temsil edilen kristal silikon güneş hücreleri yavaş yavaş ana akım haline gelmiştir. Monokristalin silikon hücreleri, yüksek saflıkta silikon malzemeleri ile%25'in üzerinde bir dönüşüm verimliliği elde edebilir; Polikristalin silikon hücreleri saflık bakımından biraz daha düşük olmasına rağmen, dönüşüm verimlilikleri optimize edilmiş üretim süreçleri yoluyla hala% 20 -23 'a ulaşabilir. Son yıllarda, ortaya çıkan perovskit güneş hücreleri hızla gelişti, laboratuvar dönüşüm verimliliği%25'i aştı ve muazzam kalkınma potansiyeli gösterdi.
2 Fotovoltaik elektrik santralinin sistem bileşimi
(1) Enerji Üretim Birimi: Çekirdek bileşenlerin işbirlikçi çalışmaları
Güneş hücresi modülleri fotovoltaik güç üretim birimlerinin çekirdeğidir. Bu bileşenler, farklı uygulama senaryolarına ve gereksinimlerine dayanarak farklı türlerde sınıflandırılabilir. Büyük ölçekli öğütülmüş fotovoltaik santrallerde, yüksek güce ve iyi stabiliteye sahip polikristalin silikon modülleri sıklıkla kullanılır; Ticari çatılar ve konut fotovoltaikleri gibi dağıtılmış fotovoltaik projelerde, monokristalin silikon modülleri küçük boyutları ve yüksek verimlilikleri nedeniyle çok tercih edilmektedir. Bileşenler, optimum açıda güneş ışığı almak için braketlerden belirli konumlara monte edilir.
Birleştirici kutusu, akımı toplama ve dağıtmada rol oynar. Birden fazla güneş pili modülü tarafından üretilen doğrudan akım, kablolar aracılığıyla bir birleştirici kutusuna bağlanır. Birleştirici kutusu, birden fazla doğrudan akımı birleştirir ve her akımı monitör ve korur. Daha sonra, DC gücü DC dağıtım kabini aracılığıyla invertöre iletilir.
(2) Kontrol ve Dönüşüm Birimi: Güç Kalitesi ve Şebekeye Bağlı İşlemin Sağlanması
İnverter, fotovoltaik enerji santrallerinde, doğrudan akımı güç şebekesinin gereksinimlerini karşılayan alternatif akıma dönüştüren temel ekipmanlardan biridir. İnvertörlerin performansı, fotovoltaik enerji santrallerinin enerji üretim verimliliğini ve güç kalitesini doğrudan etkiler. Modern invertörler, gelişmiş dijital kontrol teknolojisini benimser ve güneş hücresi modüllerinin çalışma durumunu her zaman maksimum güç çıkış durumunda olmak için gerçek zamanlı olarak ayarlayabilen maksimum güç noktası izleme (MPPT) işlevine sahiptir. Aynı zamanda, inverter, güç kalitesinin şebeke erişim standartlarını karşıladığından emin olmak için çıkış AC gücünü filtreleyebilir ve stabilize edebilir.
İnvertöre ek olarak, izleme sistemi de kontrol ve dönüşüm ünitesinin önemli bir bileşenidir. Sensörler ve veri toplama cihazları aracılığıyla, izleme sistemi, bileşen sıcaklığı, voltaj, akım, inverter çalışma parametreleri, vb. Dahil fotovoltaik elektrik santralinde çeşitli ekipmanların gerçek zamanlı çalışma durumunu izler ve bu veriler merkezi izleme odasına iletilir ve yönetim personeli, güç istasyonunu izleme, zamanında tespit ve tutturma ile güç istasyonunu istikrarlı bir şekilde izleyebilir ve yönetebilir, stabil, kararlı operasyon, kararlı çalıştırma, kararlı çalıştırma.
(3) Enerji Depolama Birimi: Fotovoltaik enerji üretiminin aralıklı probleminin çözülmesi
Fotovoltaik enerji üretiminin aralıklı ve dalgalanan sorunlarını çözmek için, fotovoltaik enerji santrallerinde enerji depolama birimlerinin uygulanması giderek daha yaygın hale geliyor. Yaygın enerji depolama teknolojileri kurşun asitli piller, lityum iyon piller ve akış pilleri içerir. Lityum iyon pilleri, yüksek enerji yoğunluğu, yüksek şarj ve deşarj verimliliği ve uzun döngü ömrü nedeniyle fotovoltaik enerji santrallerinde enerji depolama için ana akım seçimi haline gelmiştir.
Gün boyunca yeterli güneş ışığı olduğunda, fotovoltaik enerji santralleri tarafından üretilen fazla elektrik enerji depolama pillerinde saklanır; Geceleri veya yetersiz ışık olduğunda, enerji depolama pili, istikrarlı bir elektrik kaynağı sağlamak için elektrik enerjisini serbest bırakır. Enerji depolama birimleri ayrıca güç şebekesinin pik tıraş ve frekans düzenlemesi gibi yardımcı hizmetlere katılabilir ve güç şebekesinin stabilitesini ve güvenilirliğini artırabilir.
3 Fotovoltaik santrallerin geliştirme eğilimi
(1) Teknolojik yenilik, verimliliği artırma ve maliyet azaltma
Gelecekte, fotovoltaik elektrik santrali teknolojisi daha yüksek verimlilik ve daha düşük maliyete doğru gelişecektir. Pil teknolojisi açısından, perovskit güneş hücrelerinin büyük ölçekli endüstriyel uygulamalar elde etmesi ve fotovoltaik enerji santrallerinin enerji üretim verimliliğini daha da artırması beklenmektedir. Bu arada, üretim süreçlerini iyileştirerek ve bileşen tasarımını optimize ederek, fotovoltaik modüllerin üretim maliyeti azaltılabilir. İnvertör teknolojisi açısından, yeni topoloji yapılarının ve güç cihazlarının uygulanması, invertörlerin dönüşüm verimliliğini ve güvenilirliğini artıracak ve operasyon ve bakım maliyetlerini azaltacaktır.
(2) Dağıtılmış ve Merkezileştirilmiş İşbirlikçi Gelişim
Dağıtılmış fotovoltaik elektrik santralleri, kullanıcılara yakın olma, esnek inşaat ve yerinde tüketim olma avantajları nedeniyle son yıllarda hızla gelişmiştir. Gelecekte, dağıtılmış fotovoltaikler merkezi fotovoltaik enerji istasyonları ile sinerji içinde gelişecektir. Kentsel ve ticari alanlarda, dağıtılmış fotovoltaikler, yakındaki enerji üretimi ve tüketimi elde etmek için çatılar ve duvarlar gibi alanları tam olarak kullanacaktır; Bol güneş enerjisi kaynaklarına sahip uzak bölgelerde, merkezi fotovoltaik elektrik santralleri, güç şebekesi için büyük ölçekli temiz enerji sağlamak için ölçek avantajlarından yararlanmaya devam edecektir. Aynı zamanda, akıllı ızgara teknolojisi aracılığıyla, enerji kaynaklarının tahsisi optimize ederek dağıtılmış fotovoltaik ve merkezi fotovoltaik elektrik santralleri arasındaki ara bağlantı elde edilebilir.
(3) Diğer endüstrilerle entegre gelişme
Fotovoltaik elektrik santralleri, tarım, balıkçılık ve hayvancılık gibi endüstrilerle derinden entegre edilecek ve "tarımsal fotovoltaik tamamlayıcılık", "balıkçılık fotovoltaik tamamlayıcılık" ve "hayvancılık fotovoltaik tamamlayıcılık" gibi yenilikçi gelişim modelleri oluşturacaktır. "Tarımsal fotovoltaik tamamlayıcı" modunda, fotovoltaik modüller tarım arazilerinin üzerine kurulur ve aşağıdaki arazi tarımsal ekim için kullanıma devam edebilir ve arazi kaynaklarının verimli kullanımı elde edilir; "Balıkçılık fotovoltaik tamamlayıcı" modeli, balık havuzlarının yüzeyinde fotovoltaik elektrik santrallerinin yapılmasını, su altı su ürünleri yetiştiriciliği ve arazinin birim alanı başına kapsamlı geliri artırmayı içerir. Bu endüstriyel entegrasyon geliştirme modeli sadece fotovoltaik enerji santrallerinin uygulama senaryolarını genişletmekle kalmaz, aynı zamanda ilgili endüstrilerin yeşil ve sürdürülebilir gelişimini de teşvik eder.