深圳市迪晟能源技術(shù)有限公司
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太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有很多類型,這里以太陽能光伏并網(wǎng)大型地面電站發(fā)電系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。光伏地面電站發(fā)電系統(tǒng)簡化后如圖1所示,由太陽能電池陣列,并網(wǎng)逆變器,并網(wǎng)保護(hù)裝置,以及連接這些設(shè)備的布線及匯流箱,安裝在交流側(cè)的電表,升壓變壓器等構(gòu)成。太陽能電池產(chǎn)生直流電,直流電通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后并入電網(wǎng),可以與電力公司提供的交流電一起使用。
太陽能組件是由數(shù)十個太陽能電池單元進(jìn)行封裝構(gòu)成,太陽能組件陣列是由若干個太陽能電池組件串聯(lián)及并聯(lián)連接構(gòu)成。光伏系統(tǒng)的容量是由太陽能電池組件的最大輸出功率之和來表示的。系統(tǒng)的輸出功率取決于輻射照度和太陽能電池單元的溫度。逆變器的作用是將太陽能組件陣列產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成與電力公司供給的相同電壓和頻率的交流電。
晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件介紹
1、晶硅組件(多晶硅)介紹
多晶硅光伏組件是由玻璃、EVA、電池片、背板和電池板等組成(如圖2所示)。由于多晶硅組件價格合理且性能良好,所以在市場上占有比較大的份額。
目前多晶硅組件的轉(zhuǎn)換效率約在15%,比單晶硅產(chǎn)品略低,但是比非晶硅組件轉(zhuǎn)換效率要高。多晶硅電池沒有光致衰退效應(yīng),略微的材料質(zhì)量差異不會導(dǎo)致太陽能電池受影響。但是多晶硅電池片單片功率存在一定差異性,同樣面積的組件功率好存在一定差異(通常情況存在20Wp-30Wp的差異)。多晶硅電池片的另一優(yōu)點是在單位面積上可獲得較高和穩(wěn)定的發(fā)電性能。目前標(biāo)稱的多晶硅組件的使用壽命在25年。
2、雙結(jié)硅基薄膜組件介紹
硅材料目前是太陽能電池的主導(dǎo)材料,而非晶硅太陽能電池使用的硅材料約為晶硅電池的百分之一,這就大大降低了原材料成本。雙結(jié)硅基薄膜組件是由玻璃基板,透明導(dǎo)電層,半導(dǎo)體層等構(gòu)成(如圖3所示)。雙結(jié)硅基薄膜組件可應(yīng)用于建筑整合式應(yīng)用,屋頂,以及大型地面電站。目前,雙結(jié)硅基薄膜組件的實驗室轉(zhuǎn)換效率以及達(dá)到15%,量產(chǎn)后的效率約在10%。
近年來,很多機構(gòu)投入大量時間精力研究雙結(jié)硅基薄膜組件,在于其具有以下優(yōu)點:
1)與晶硅組件相比,雙結(jié)硅基薄膜組件在相同的遮蔽面積下功率損失較?。ㄈ豕馇闆r下發(fā)電性能更好);
2)有更好的功率溫度系數(shù);
3)只需要少量的硅原料;
4)沒有內(nèi)部電路短路問題(聯(lián)機已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時內(nèi)建);
5)原材料供應(yīng)不會出現(xiàn)短缺問題;
6)可建筑材料整合性運用(BIPV),更為美觀。
但是,因雙結(jié)硅基薄膜組件的前期投入資產(chǎn)過大(主要是設(shè)備),而導(dǎo)致雙結(jié)硅基薄膜組件無法大規(guī)模推廣。
晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件在電站系統(tǒng)中的應(yīng)用
1、晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件在電站系統(tǒng)中的優(yōu)缺點
晶硅(多晶硅)組件和雙結(jié)硅基薄膜組件因其各自的特點,均在大型地面電站中得到了應(yīng)用。在實際應(yīng)用過程中,與雙結(jié)硅基薄膜組件相比較,多晶硅組件的優(yōu)點主要體現(xiàn)在:
1)單位面積輸出功率更高。1平米的雙結(jié)硅基薄膜組件輸出功率約為78Wp,而相同面積的多晶硅組件的輸出功率約在147Wp。
2)除組件外,其他配套產(chǎn)品的成本更低。因晶硅組件的單位面積出功率約為雙結(jié)硅基薄膜組件的2倍,那么建設(shè)同樣大小的太陽能光伏電站,晶硅組件使用的數(shù)量約為雙結(jié)硅基薄膜組件的一半,那么所需要的電氣設(shè)備和電纜的耗量,在使用晶硅組件的電站中比使用雙結(jié)硅基薄膜組件的要小很多。
3)占地面積更小。建設(shè)同樣容量的電站,因所需要的晶硅組件的數(shù)量要遠(yuǎn)少于雙結(jié)硅基薄膜組件,則相應(yīng)的,使用晶硅組件的光伏電站的占地面積比雙結(jié)硅基薄膜組件要小很多,使得系統(tǒng)成本更優(yōu)。
4)晶硅組件的結(jié)構(gòu)使得其比雙結(jié)硅基薄膜組件更易運輸。因大型地面電站大都建于偏遠(yuǎn)地區(qū),需經(jīng)海運、陸運等多種途徑才能到達(dá)項目現(xiàn)場,在運輸過程中,雙結(jié)硅基薄膜組件(尤其是無邊框型的產(chǎn)品)因其自身的玻璃結(jié)構(gòu),在相同的包裝情況下,更易出現(xiàn)碎裂,而晶硅組件很少出現(xiàn)這種情況。
5)便于安裝。晶硅組件重量較雙結(jié)硅基薄膜組件更輕,在安裝現(xiàn)場,更容易安裝到支架上。
晶硅組件在電站應(yīng)用中出現(xiàn)的缺陷主要為,在出現(xiàn)遮陰的情況下,容易形成孤島效應(yīng),這將極大的降低整個陣列乃至電站的功率輸出。
雙結(jié)硅基薄膜組件在電站應(yīng)用中,其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在:
1)功率溫度系數(shù)小。雙結(jié)硅基薄膜組件的溫度系數(shù)約為-0.19%/℃,而晶硅組件的溫度系數(shù)約為-0.44%/℃,說明雙結(jié)硅基薄膜組件在夏天,熱帶地區(qū)或是沙漠地區(qū)的每瓦發(fā)電量要略高于晶硅組件。
2)在光照弱或者出現(xiàn)遮陰的情況下,使用雙結(jié)硅基薄膜組件的光伏電站的發(fā)電量要略高于使用晶硅組件建設(shè)的光伏電站。
如上述對晶硅組件在電站應(yīng)用的優(yōu)勢分析,可看出雙結(jié)硅基薄膜組件的缺陷集中在因發(fā)電效率低下,而導(dǎo)致的需更多的配套電氣產(chǎn)品,占有更大面積的土地,需要更多的人工,同時,在運輸和安裝上更有難度。
結(jié)論
以上的分析和數(shù)據(jù)對比的主要目的并非是要說明哪個組件更好,晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件各有優(yōu)勢,也存在缺陷,如何挑選合適的產(chǎn)品用于合適的市場,使得電站的效益最優(yōu)化是最終的目的。
如今晶硅組件成本大幅下降,使得其在大型地面電站的建設(shè)中更受歡迎??紤]這個因素,雙結(jié)硅基薄膜組件就其本身特點或許應(yīng)更專注于建筑一體化(如幕墻和太陽能棚等)。