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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, 它最大

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, 最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

在发电时能达到最佳的能源匹配, 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

新型吸热管

传输设备

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、发电量以及负荷的最佳

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, 最终设计出了一种联

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。



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日照鑫泰莱光电有限公司

 

 

 

日照鑫泰莱光电有限公司

[未实名认证会员]

主营业务:太阳能发电板,太阳能电池组件,光伏太阳能... [详细]

联系人:张祥涛

经营性质: 材料供应商

所在地:山东 日照市 

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