多晶太阳能电池板组件太阳能发电系统,太阳能充电器,

2 光伏发电与光热发电技术结合

以上分别介绍了光伏发电和太阳热发电技术的

工作原理及系统结构、目前的发展状况和技术上的

优势以及缺陷。容易看出, 太阳能光伏发电原理简

单, 使用灵活方便, 但是容易受到影响, 尤其在缺乏

太阳光时就不能够发电。而在实际应用中, 太阳能

电池转换效率比较低, 大约 20% , 80% 照射到电池

表面上的太阳能未能转换为有用能量, 相当一部分

能量转化成为热能, 使电池温度升高, 导致电池效率

下降。

为提高太阳能利用效率, 充分利用太阳热能并

尽可能保持光伏电池的转换效率, 可以在电池背面

敷设流体通道带走热量以降低电池温度, 再附设储

能装置储存热能, 在夜晚或天气不好时用来发电。由

此可以大胆构造出一个太阳能光伏发电和太阳能热

发电相结合的联合系统。这种系统既提高了光伏发

电的利用效率又有效利用了吸收的热能, 整体效率

要比单一的光伏或太阳能热发电要高, 同时又可以

解决太阳能发电不连续的弱点。依据上述构想, 可

以设计这样一种联合的发电系统, 其原理结构图如

图 3 所示。

光伏发电和太阳热发电联合系统由太阳能电池

板和集热器组合阵列、蓄能装置、低温涡轮发电机、

蓄电池、控制器、逆变器以及负载组成。该系统采用

了集光和集热相结合的方式, 收集模块上层为光伏

电池板, 下部分敷设一种国外新型的吸热管, 它*大

的特点是在温度达到一定程度时直接产生高温高压

的水蒸汽, 不再需要传热介质回路, 节约了系统成

本。低温涡轮发电机是一种特殊的涡轮电机, 它在

低温 35 ℃左右时仍能够发电。

在白天阳光充足时, 光伏电池将照射在表面的

太阳光能转化为电能, 经逆变器将电能送给用户, 对

大型系统或可调度系统可加设蓄电池, 储蓄电能。同

时吸热管将吸收太阳热能, 将产生的水蒸汽经传输

设备送到蓄能装置储存起来。蓄能装置内部装设调

节装置, 自动或手动调节能量输出, 控制低温涡轮

发电机发电, 在白天无光照时间或者夜间维持系统

持续供电。在理想的条件下, 若系统的配置足够合

理, 可以保证向负载 24 h 供电, 解决太阳能发电不

连续的弱点。

同时该系统也可以设计为并网系统, 不再装设

蓄能装置, *大限度地将太阳能转化为电能, 直接

输送给电网。

3 与其他可再生能源发电的互补利用

由于单一的太阳能发电系统容易受季节、时

间、天气等因素的影响, 存在着系统发电量不稳定、

供电可靠性较低等缺点, 研究人员一直希望通过

太 阳能和其他可再生能源发电相结合的方式, 弥

补太阳能发电的不足, 向用户或电网提供更加稳定

的电能。

风能作为一种新型能源与太阳能在季节和时

间上互补性很强, 夏季日照足风速低, 冬季日照弱

风速强; 同样白天日照强时风小, 夜晚无光照时风

大。风光资源极强的互补性使得风光互补发电系统

在发电时能达到*佳的能源匹配, 而不必配备较大

鲁华永 等: 太阳能发电技术探讨

图 3 太阳能光伏发电与太阳能热发电联合系统

日光 光伏电池

控制器 逆变器

蓄电池

蓄能

装置

低温涡轮

发电机

用

户

电

网

新型吸热管

传输设备

高

温

高

压

水

蒸

汽

容量的蓄电池, 与单一的光伏发电或风力发电系统

相比, 提高了系统供电可靠性, 又降低了系统成本。

加上风光资源的综合利用可以实现地表与空间的

合理利用, 而且互补系统统一管理, 降低了系统的

运行成本, 所以与单一的太阳能发电或风能发电相

比, 风光互补发电系统是更好的选择。

作为一种可以四季平稳发电且成本较低的新

能源发电系统, 风光互补发电系统是本世纪的能源

领域的研究热点。欧盟等发达地区对风光互补发电

技术的研究起步较早, 目前在系统结构的优化配置、

能量管理控制以及系统仿真等方面已经取得一定

的研究成果。国内许多高校和科研单位也正在加紧

这方面的研究。

风光互补发电系统一般由光伏系统、风力发电

机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组

成, 如图 4 所示。

实现风光能源、蓄能、发电量以及负荷的*佳

配置是目前太阳能和风能发电研究的热点, 随着这

一技术的深入研究, 系统的成本会进一步降低, 由于

其较高的发电和供电可靠性, 风光互补发电将会有

很好的发展前景。

4 结论

目前太阳能发电的基本技术已经比较成熟, 太

阳能发电产业也已初步形成。但太阳能的利用效率

还很低, 在一些关键技术的实现上代价也太高, 致使

太阳能发电的投入高而收益低, 无法大规模产业化

发展。太阳能发电容易受天气影响也是其需要解决

的主要问题之一。

本文通过对问题的分析, *终设计出了一种联

合系统, 该系统提高了利用效率, 改善了系统的稳

定性, 具有可行性。这种将太阳能发电技术相互结

合以及与其他技术的互补利用将是未来太阳能发

电的发展方向。

企业名片