Solenergisystemdesign

- Apr 08, 2018-

Analyse av Potenti al og utsiktene til solenergi

Utnyttelsen av solenergi i Kina er lovende. For tiden har omfanget av solenergiindustrien rangert først i verden og er en viktig produsent av solcellefotovoltaiske celler. Selv om grunnlaget for den store utviklingen av fotovoltaisk kraftproduksjon i Kina er lagt, er det fortsatt rom for forbedring av teknologien. Denne artikkelen diskuterer solenergipotensialet og potensielle kunder ved å diskutere solenergi-teknologier som flate fotovoltaiske celler og arrays, konsentrere fotovoltaisk kraftproduksjonsutstyr, gjennomgående konvergerende termiske kraftproduksjonssystemer og tårnkonsentrerende termiske kraftgenereringssystemer. Analyse, og foreløpig påpekt hovedretningen av Kinas solkraftutvikling i fremtiden.

Solar thermal power plants..png 

Status quo av solenergi Når energiproblemet i økende grad blir en flaskehals som begrenser den økonomiske utviklingen av det internasjonale samfunn, begynner flere og flere land å utvikle solenergiressurser og søke ny drivkraft for økonomisk utvikling. Som en fornybar ny energikilde har solenergi tiltrukket økende oppmerksomhet. Med sikte på energiforsyningssikkerhet og ren utnyttelse tar land rundt om i verden kommersialisering og utnyttelse av solenergi som en viktig utviklingsretning. EU, Japan og USA vil fokusere sin energiforsyningssikkerhet etter 2030 på fornybar energi som solenergi. Det er anslått at solkraft i 2030 vil utgjøre mer enn 10% av verdens strømforsyning og 200% innen 2050. Storskalautvikling og bruk av solenergi vil innebære et sted i hele energiforsyningen. Kina er rik på solenergiressurser, og bruken av solenergi har store utsikter. For tiden har Kinas solenergiindustri rangeret først i verden og er en viktig produsent av solcellefotovoltaiske celler. Kinas fotovoltaiske kraftproduksjonsindustri startet på 1970-tallet og gikk inn i en periode med jevn utvikling i midten av 1990-tallet. Produksjonen av solceller og moduler har jevnt økt år etter år. Etter mer enn 30 års hardt arbeid har vi innledet et nytt stadium av rask utvikling. Drevet av pilotprosjektet "Guangming Project" og prosjektet "Transmission to Township" og andre land og verdens fotovoltaiske marked har Kinas fotovoltaiske kraftproduksjonsindustri utviklet seg raskt. Ved utgangen av 2007 nådde den akkumulerte installerte kapasiteten til fotovoltaiske systemer landsomfattende 100.000 kilowatt, med mer enn 50 selskaper engasjert i solcelleproduksjon, solcelleproduksjonskapasitet på 2,9 millioner kilowatt og årlig solcelleutgang på 1,188 megawatt, som oversteg Japan og Europa. En komplett industrikjede som består av råmaterialeproduksjon og fotovoltaisk systemkonstruksjon er foreløpig etablert. Spesielt er det gjort betydelige fremskritt i produksjonen av polysilisiummaterialer, som bryter årlig produksjon på 10.000 tonn og bryter gjennom flaskehalsen av solcelleråmaterialer. Det lagde grunnlaget for den store utviklingen av fotovoltaisk kraftproduksjon i Kina. For tiden gir utgivelsen og gjennomføringen av "Renewable Energy Law" i Kina en politisk garanti for utviklingen av solenergiutnyttelsesindustrien; underskrivelsen av Kyoto-protokollen, innføringen av miljøvernpolitikk og engasjementet til det internasjonale samfunnet vil gi muligheter til solenergiutnyttelsesindustrien; Kina Justeringen av energistrategien har gjort det mulig for regjeringen å øke sin støtte til utviklingen av fornybar energi, noe som har skapt muligheter for utviklingen av solenergiindustrien. De viktigste teknologiene til solenergi De viktigste formene for solenergi er: flate fotovoltaiske celler og arrays, konsentrering av fotovoltaisk kraftgenereringsutstyr, gjennomgående konvergerende termisk kraftproduksjonssystemer, tårn-type konsentrerende termiske kraftgenereringssystemer og gjennomkjølerens varmeinnsamling Strømgenereringsteknologi og hybrid kraft systemer. Flatpanel fotovoltaiske celler og arrayer er nå tilgjengelig i kommersielle flatpanel fotovoltaiske celler .

Bruk monokrystallinsk eller polykrystallinsk silisiumcelleteknologi. Vanligvis er en enkelt batterimodul koblet i serie for å danne en batteristreng, og flere batteristrenger er deretter parallellkoblet og pakket for å lage et solcellepanel. Den installerte batterikapasiteten til hvert solcellepanel er 150Wp til 200Wp, det vil si under ideelle forhold (vertikalt sollys, omgivelsestemperaturen ikke overstiger 25 ° C, lysstyrken DNI-verdi når en høyere klasseindeks i klasse I eller klasse II) og dens DC peak verdi Strømgenereringskapasitet er 150W til 200W. Under normale forhold, for å sikre kraftproduksjon, er installert kapasitet på solpaneler større enn forventet kapasitetsbruk. Under normale forhold må installasjonskapasiteten være utformet for å bruke 1,3 til 1,5 ganger kapasiteten. I Europa og USA brukes solcellepaneler hovedsakelig i uavhengig kraftproduksjon, med installasjonskapasitet generelt fra 3kWp til 5kWp; eller store offentlige bygninger eller kommersiell bygning tak eller gardin veggen kraftproduksjon, og dens installasjonskapasitet er vanligvis 100kW til 1000kWp. Denne typen solkraftproduksjon kalles Building Integrated Photovoltaic (BIPV). Når det fotovoltaiske kraftgenereringssystemet til flatpanel forsyner strøm til likestrømmen, leveres paneldelen direkte med lastekraften etter at den er montert av kryssboksen (boksen); Når den brukes sammen med det tradisjonelle vekselstrømssystemet, samles likestrømkilden og genereres deretter av omformeren for å møte vekselstrømsspenningsfrekvensen. Enfaset eller trefaset vekselstrøm blir importert til brukerens strømsystem. Solarrangementene er lagt i samsvar med planlagt kraftproduksjonskapasitet for å danne et stort flatepanel, fotovoltaisk kraftgenereringssystem, og også store fotovoltaiske kraftverk kan bygges. Ifølge de empiriske dataene for store flatpanel-fotovoltaiske kraftverk som er bygget i utlandet, krever den faste fotovoltaiske kraftproduksjonsteknologien en plass på 3,5 hektar per MW installert kapasitet, ca 21 mu mark. For tiden har det største flatpanel-fotovoltaiske kraftverket en skala på ikke mer enn 5MW.

 

Flat-photovoltaic kraftproduksjon systemer omfatter hovedsakelig solcellepaneler, DC beskyttelse og innsamling systemer, omformere, AC beskyttelse og bytte systemer, kraftproduksjon måling og infrastruktur. Hvis det er et stort nettverksforbundet kraftverk, må også DC-linjer, AC-linjer og boosterstasjoner vurderes. Den totale fotoelektriske omformingseffektiviteten til platetypenergiinnretningen er ca. 16% til 18%. I dette systemet, for å øke effektgenereringseffektiviteten til sollys, kan et enkeltakse eller toakset sporingssystem brukes til å øke tiden for direkte sollys for å øke kraftgenereringen. Enkelsakssporingssystemet kan øke kraftproduksjonen med om lag 25%, og dobbeltaksessporingssystemet kan øke kraftproduksjonen med om lag 40%. Siden sporingssystemet trenger å drive panelet for å rotere i henhold til solens asimutvinkel, vil fotavtrykket doble.

Ifølge dagens pris på krystallinske silisiumråvarer i det internasjonale markedet, er enhetskostnaden for det flatepanelens fotovoltaiske kraftproduksjonsanlegg ca. 20.000 yuan til 50.000 yuan per kW installert kapasitet. Hvis det er bygget en megawatt flatpanel type fotovoltaisk kraftverk, vil linjekostnaden økes kraftig. Med tanke på forurensningstapet, DC-tapet, omformerenes tap og linjetap på batterisiden på batterimodulen forårsaket av klimafaktorer, er den integrerte investeringskostnaden per kilowatt elektrisitet generert av flatpanelets fotovoltaiske kraftgenereringssystem ca. 35.000 til 40.000. yuan. Flat-panel-type fotovoltaisk kraftgenereringssystem har en enkel struktur, lavt teknisk innhold og praktisk installasjon og konstruksjon. Siden prisen på krystallinske silisiummaterialer har falt, har kostnaden gått ned. Strømgenereringseffektiviteten er imidlertid lav, transporten er ubeleilig, og vedlikehold er ikke praktisk. For eksempel, etter at sanden eller snøen er dannet og overflaten på batteristyret er blokkert, tar det lang tid å rengjøre og påvirke effektgenereringseffektiviteten. Når overflaten på batteristyret danner en delvis "spot" -virkning, vil dette føre til at den blokkerte batterimodulen blir skadet av for høy varme, noe som resulterer i permanent tap. Samtidig, hvis flat-photovoltaic kraftproduksjonsteknologi brukes til å bygge store fotovoltaiske kraftverk, vil installasjons- og linjekonstruksjonstiden bli betydelig utvidet, noe som påvirker avkastningsperioden for investeringen. I tillegg er flat-panel-fotovoltaisk kraftproduksjonssystem hovedsakelig avhengig av en stor mengde krystallinsk silisium, kostnadene avhenger av prisen på internasjonale krystallinske silisiummaterialer, råmaterialer er hovedsakelig i hendene på en håndfull land, og bare innenlands behandling selskaper har strategiske risikoer.

Konsentrere fotovoltaisk kraftproduksjonsutstyr

Konsentrering av fotovoltaisk teknologi (CPV) er en storskala fotovoltaisk kraftproduksjonsteknologi som har blitt utviklet raskt de siste årene. Den brukes hovedsakelig i grid-tilkoblede solcellekraftverk av megawatt og over. Sammenlignet med flat-photovoltaic kraftproduksjonsteknologi, er hovedårsakene til populariteten sin økonomiske natur, kort konstruksjonstid, lite fotavtrykk, lett vedlikehold og mindre etterspørsel etter tomtenivå enn flatpanel-fotovoltaiske kraftgenereringssystemer. Kjerne teknologier for CPV system kraftproduksjon er "Multiple-Junction Cell" og "Fresnel Lens". Samtidig benyttes høyspesifikk dobbelakse solazimut sporingsteknologi og hydraulisk drevet CPV modul-til-dato system. Ved å konsentrere lyset på et stort område på overflaten av et batteri med et lite område, kan du utnytte konverteringseffektiviteten til den fotovoltaiske cellen og generere mer strøm enn direkte sollys på overflaten av cellen. Ved laboratorieforhold kan et 6-tommers flatpanelbatteri generere 2 til 3 watt elektrisitet, mens en flerpunkts-celle med samme område etter fokusering av en Fresnel-linse kan produsere 1000 watt elektrisitet.

 

photovoltaic power generation.png

I følge dagens CPV-system som er satt i kommersiell bruk i verden, overstiger den optisk-elektriske konverteringseffektiviteten 30%. Ifølge den siste installasjonen av CPV-systemet i USA, er den gjennomsnittlige investeringskostnaden per watt kraftproduksjon ca 3 til 4 amerikanske dollar, det vil si den omfattende investeringskostnaden per kilowatt av elektrisitetsproduksjon er rundt 30.000 til 35.000 yuan. Hvis den innenlandske produksjonen oppnås, kan kostnadene gradvis reduseres til 20.000 yuan per kilowatt av elektrisitetsproduksjon. Tabellen nedenfor viser de viktigste tekniske indikatorene for høyt konsentrert solcellefotovoltaisk kraftproduksjonsutstyr produsert av et utenlandsk selskap. Fra bordet kan vi se at 53 kilowatt kraftgenereringsutstyr har en årlig kraftproduksjon på 145.224 kWh (under en type sollysforhold av høy kvalitet) med en forventet levetid på over 25 år. De individuelle CPV-enhetene omfatter hovedsakelig "Fresnel-kondensatorer", multikoblingsfotovoltaiske celler og cellekonstruksjonsstøtter. Fresnel-speil brukes til å fokusere innkommende sollys på sitt fokuspunkt, installere et lite område fotovoltaisk celleapparat ved fokuspunktet, og kombinere linsen og batteriet i en enkelt enhet av støtten.

moudule.png

Flere enheter danner en modul (se figuren under). Et CPV-system inkluderer en CPV-modul, en infrastruktur, en hydraulisk dobbeltakselmekanisme, en belysnings- og vindhastighetssensor, et automatisk styringssystem, en DC-linje og en omformer, og en rutenettkontroll og beskyttelse. For tiden er den største kapasiteten til CPV-kraftproduksjonsutstyr 53 kW vekselstrømgenerering. CPV Power Generation Equipment • En megawatt kraftproduksjonskapasitet dekker et område på 4 til 6 dekar, ca 30 dekar. Passer til flate og åpne områder med ekstremt høyt sollys og høy lysstyrke. Å ta USA som et eksempel, fra Los Angeles-området til California, er det beste og beste stedet for solenergiressurser i det kontinentale USA. Den årlige effekten av CPV- teknologien er omtrent 25% høyere enn flatpanelteknologien .

Konsentrerende fotovoltaisk kraftproduksjonsutstyr har høy fotomotiv konverteringsfrekvens, sterk evne til å tåle klimaets påvirkning, lave krav til plassering, praktisk oppgradering, lavere investeringskostnader, lav avhengighet av halvledermaterialer og kort installasjonsperiode for Enkel implementering Avkastning på investeringen. Samtidig er konsentrasjonen av solenergi og kraftkonsentrasjonskostnader og utstyrskonsentrasjon relativt decentralisert, og det er lett å realisere lokal montering, og det er også praktisk å innse lokal industriell produksjon. Den strategiske risikoen er relativt liten. Den grunnleggende konstruksjonen av systemet krever imidlertid høye krav og er helt avhengig av installasjonen av storskala maskineri. Det tekniske nivået til installasjons- og konstruksjonsgruppen og drifts- og vedlikeholdspersonalet krever høye krav og krever spesialisert systemfeil fra tid til annen.

Trough Kondensasjon Power Generation System

Trough-teknologi er for tiden den mest modne teknologien i konsentrert solkraft (CSP). I storskala ørken solenergi applikasjoner, trough teknologi er den tidligste brukte teknologien, og flere og flere viser sine operasjonelle og kostnadsfordeler. I dag er mer enn 400 MW trough-systemer i drift i verden, og 350 MW er under bygging. Trough-systemet i planlegging og design er ca. 7 GW. Trough solvarme kraftverk inkluderer varmeinnsamling og kraftproduksjon. Strømgenereringsseksjonen er den samme som konvensjonell dampkraftgenerering. Varmesamlingsseksjonen omfatter hovedsakelig paraboliske tåkespeil, varmemottakere, enkeltakse sporingskontrollsystemer og samlere infrastruktur. Det er for tiden tre viktigste solvarme kraftverkskonstruksjoner: det enkleste er å generere elektrisitet bare i sollys, den andre inneholder et sett med varmelagringsenheter, og den tredje typen er det nevnte hybrid-kraftsystemet. For å bygge et 100MW solvarme kraftverk, krever det parabolske trough et areal på ca. 2.883.388 mu, inkludert et solvarmeanlegg med full solstasjon med 7 timers varmeoppbevaring. Det vil ta opp et område på 5.706 mu. Den parabolske tråden sporer kontinuerlig solen i løpet av dagen, og reflekterer sollyset til mottaksrøret montert på sitt fokuspunkt. Utformingen av mottaksrøret gjør det mulig å maksimere oppsamlingen av solenergi med så lite tap som mulig. Mediet fluidet som brukes til varmeoverføring sirkuleres i mottaksrøret og oppvarmes til ca. 750. F (400 ° C). I solenergiinnsamlingsfeltet

Ved siden av bakken blir det oppvarmede varmemediet varmevekslet for å generere damp for å drive den konvensjonelle dampturbinen for å generere elektrisitet. Termisk energi kan lagres i tanker som inneholder smeltet salt, slik at det også kan generere elektrisitet i fravær av sollys, så driften av en solvarmeanlegg kan delvis sendes av nettet. I tillegg kan damp genereres gjennom et solvarmefelt og kombineres med et eksisterende sirkulerende dampkraftverk for å danne et hybrid kraftgenereringssystem, og dermed redusere forbruket av fossile brensler og redusere utslipp.

The schematic diagram of the tank type condensing thermal power generation system.png 

Det skjematiske diagrammet for kondenserende termisk kraftgenereringssystem


Ved å ta SOLANA-kraftverkstasjonen i Arizona, USA, er verdens største trough solvarmeanlegg som for tiden er under konstruksjon, en total skala på 288 MW. Kraftproduksjonskapasiteten til dette kraftverket er gjennom konvensjonelle dampturbiner, sammenlignet med jordbruksmarket som brukes av kraftverket. Reduser bruken av vann med ca 85%. Kraftverket "solfelt" dekker 3 kvadratkilometer og inneholder 2700 trough samlere. Samlerstørrelsen er ca. 25 meter bred, omtrent 500 meter lang og ca. 10 meter høy. Dens varmelagringsenhet garanterer 6 timers solfri kraftproduksjon. Det er rapportert at prosjektet forventes satt i produksjon i 2011. APS (Arizona Power System) vil anskaffe 100% av sin elektrisitet. Solana Solar Power Station vil samtidig levere moderne teknologi turisme og sightseeing tjenester.

Tower Concentrating Thermal Power System

Tårnteknologi er også en type GSP. Ved å distribuere en rekke heliostater arrangert i en ring rundt lystårnet, er sollyset fokusert og reflektert til mottakeren montert på toppen av tårnet. Varmeoverføringsmediet i mottakeren absorberer strålingsenergien reflektert fra den høyt konsentrerte heliostat og omdanner den til varmeenergi. Varmekraften omdannes videre til damp for å drive turbinen for å drive generatoren for å generere elektrisitet. Den genererte varmeenergien lagres også i den smeltede salttanken. Fordi temperaturen er høyere under tårnets termiske syklus, kan den totale lys-elektrisitetsomformingseffektiviteten nå 25%.

Det største tårnets termiske kraftverk som for tiden er under konstruksjon ligger i Spania med en PSMW installert kapasitet på 20 MW og et areal på ca 1.415 hektar. Før PS20 ble PS10 satt i kommersiell drift i 2007. Den installerte kapasiteten er 11 MW, inkludert 624 heliostater, hvert speilområde på 120m2, styrt av sitt eget separate dagslys sporingskontrollsystem, vil solen bli reflektert til toppen av tårnmottaker, kondensatortårn 115m høy. PS10 genererer 24 GWh elektrisitet årlig.

Under forutsetningen av forholdene er det mulig å generere damp gjennom solvarmekollektorfeltet ved siden av eksisterende konvensjonelle termiske kraftverk og med eksisterende sirkulerende dampturbiner.

Kraftproduksjonssystemet kombinerer dannelsen av et hybrid kraftsystem for å redusere forbruket av fossile brensler

Forbruk, redusere utslipp.

for å konkludere

Fra sammenlikningen av fotovoltaisk kraftproduksjon og solvarme kraftgenereringsteknologi har solcelleproduksjonen et høyt nivå av teknologisk modenhet, og har med hell blitt satt i kommersiell drift med stor installert kapasitet. Omfanget av konstruksjon og investering er fleksibelt og kan utvides i etapper, men på grunn av bruk av likestrømgenerering, vekselstrømsomformeren og nettverksoperasjonsmodus kan strømkvaliteten ikke pålitelig garanteres, og på grunn av selvbeskyttelsesfunksjonen til inverterutstyr, når nettverksfeil krever strømstøtte, kan ikke planlegges, slik at den passer for nært forbruk eller for nettopp peaking, spesielt for sesong og tid. Sterkere sivil og kommersiell elektrisitet; Fototermisk kraftproduksjon har høyere fotoelektrisk konvergeringseffektivitet enn fotovoltaisk kraftproduksjon, og skalaen kan nå omfanget av små til mellomstore konvensjonelle termiske kraftverk, med en kostnadseffektiv fordel fordi den bruker konvensjonelle kraftproduksjonsmetoder på rutenettet og det tradisjonelle termiske kraftverket er det samme, og det kan brukes som strømforsyning for Internett. I nærvær av stedbetingelser kan varmegenerasjonen generert ved konvertering av lys og varme kombineres med den opprinnelige termiske kraften, og noe av kullvarmen eller oljevarmen kan erstattes av lys og varme for å danne et hybrid kraftgenereringssystem . Utslipp fra små termiske kraftverk kan være seriøst planlagt og vellykket implementert. Lagre noen små termiske kraftverk, det fortsatte effektiviteten til turbine generator settet.

 图片1.png

Hovedproblemet med CSP er investeringens store omfang, som må komme til en viss skala for å realisere fordelene ved investering. Inntrengningen av teknologi er lavere enn den for solenergi, som krever vannressurser, lang byggeperiode, og systemets fleksible ekspansjonsytelse er dårligere enn fotovoltaiske kraftgenereringssystemer. Fotovoltaisk kraftproduksjonsteknologi, flat-panel fotovoltaisk kraftproduksjon er egnet for vanlig bolig eller

Peak-time elektrisitet brukes til offentlige bygninger og kommersielle bygninger; konsentrering av fotovoltaisk kraftproduksjonsutstyr er egnet for storskala nettverksanlegg.