Sistema de generación de energía fotovoltaica
Aug 04, 2023
Introducir
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El sistema fotovoltaico, o sistema de generación de energía fotovoltaica, es un sistema de generación de energía que utiliza el efecto fotovoltaico de materiales semiconductores para convertir la energía radiante solar en energía eléctrica. La energía de los sistemas de generación de energía fotovoltaica proviene de la energía solar inagotable, que es una fuente de energía limpia, segura y renovable. El proceso de generación de energía fotovoltaica no contamina el medio ambiente ni daña la ecología.
Los sistemas de generación de energía fotovoltaica se dividen en sistemas fotovoltaicos independientes y sistemas fotovoltaicos conectados a la red. El sistema de generación de energía fotovoltaica se compone de conjuntos de células solares, paquetes de baterías, controladores de carga y descarga, inversores, gabinetes de distribución de CA, sistemas de control de seguimiento solar y otros equipos.
historia
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Heinrich Hertz descubrió por primera vez el efecto fotoeléctrico en 1887 y Albert Einstein explicó este fenómeno en 1905. Los sistemas fotovoltaicos (PV) utilizan el efecto fotoeléctrico de materiales semiconductores para convertir directamente la luz en energía eléctrica. La composición de los semiconductores y la intensidad y longitud de onda de la radiación solar efectiva recibida por los dispositivos fotovoltaicos pueden afectar la generación de energía de los dispositivos fotovoltaicos (Hertz, 1887; Einstein, 1905). En 1954, tres investigadores de los Laboratorios Bell desarrollaron la primera "célula solar" práctica. Esta batería puede convertir el 6 por ciento de la energía solar incidente en energía eléctrica (Pedin, 2004). Con el continuo progreso en investigación y desarrollo, la eficiencia de conversión de los dispositivos fotovoltaicos también ha mejorado.
clasificación
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Los sistemas de generación de energía solar fotovoltaica se pueden dividir en dos categorías según su relación con los sistemas de energía: sistemas de generación de energía fotovoltaica independientes y sistemas de generación de energía fotovoltaica conectados a la red.
Sistema de generación de energía fotovoltaica independiente.
El sistema de generación de energía fotovoltaica independiente está compuesto por un sistema solar fotovoltaico, batería de almacenamiento, controlador de carga, convertidor electrónico de potencia (inversor), carga, etc. Su principio de funcionamiento es que la energía de la radiación solar se convierte primero en energía eléctrica a través del sistema fotovoltaico. , y luego la carga es alimentada por el convertidor electrónico de potencia después de la conversión. Al mismo tiempo, el excedente de energía eléctrica se almacena en el dispositivo de almacenamiento de energía en forma de energía química después de pasar por el controlador de carga. De esta manera, cuando la luz solar es insuficiente, la energía almacenada en la batería se puede transformar en energía eléctrica de 220 V CA, 50 Hz para cargas de CA después de ser impulsada por inversores electrónicos de potencia, filtros y transformadores de frecuencia de potencia. La característica de la generación de energía solar es generar electricidad durante el día, mientras que la carga suele utilizarse las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Por tanto, los componentes de almacenamiento de energía son esenciales en los sistemas de generación de energía fotovoltaica independientes, y los principales componentes de almacenamiento de energía utilizados en ingeniería son las baterías.
sistema fotovoltaico conectado a la red
El sistema de generación de energía fotovoltaica conectado a la red consta de un sistema fotovoltaico, un circuito de refuerzo CC/CC de alta frecuencia, un convertidor electrónico de potencia (inversor) y una parte de monitoreo del sistema. Su principio de funcionamiento es que la energía de la radiación solar se convierte mediante un sistema fotovoltaico, luego se transforma en CC de alto voltaje después de una conversión de CC de alta frecuencia y luego emite corriente alterna sinusoidal con la misma frecuencia que el voltaje de la red a la red después de invertirla. mediante inversor electrónico de potencia.
La mayor diferencia entre los dos sistemas de generación de energía fotovoltaica anteriores es que el sistema de generación de energía fotovoltaica conectado a la red está directamente conectado a la red eléctrica, por lo que el excedente de electricidad del sistema fotovoltaico y la red paralela pueden ser complementarios, eliminando el almacenamiento de energía necesario. elementos como baterías en el sistema de generación de energía fotovoltaica independiente, lo que no solo reduce el costo del sistema sino que también garantiza la confiabilidad del sistema. Al mismo tiempo, en verano, la intensidad de la radiación solar es alta y el sistema fotovoltaico genera más energía, lo que puede regular la carga máxima de la red en verano. Con la aplicación a gran escala de la generación de energía solar fotovoltaica y la rápida caída del precio de los módulos de células solares en los últimos años, los sistemas conectados a la red sin duda se utilizarán más ampliamente.
ventaja
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1) Operación confiable: Puede suministrar energía normalmente incluso en ambientes y condiciones climáticas hostiles.
2) Larga vida útil: la vida útil de los componentes de silicio cristalino suele ser de más de 25 años, mientras que la vida útil de los componentes de silicio amorfo suele ser de más de 20 años.
3) Bajo costo de mantenimiento: una vez finalizado, solo se requiere una pequeña cantidad de personal para inspeccionar y mantener periódicamente el sistema. En comparación con las centrales eléctricas convencionales, los costes de mantenimiento son elevados.
4) Energía natural: La energía es una fuente inagotable de energía solar, sin necesidad de costes energéticos.
5) Sin contaminación acústica: Todo el sistema no tiene partes mecánicas móviles y no genera ruido.
6) Modular: seleccione la capacidad del sistema según las necesidades, instalación flexible y conveniente y fácil expansión.
7) Seguridad: No hay elementos inflamables en el sistema y el rendimiento de seguridad es alto.
8) Suministro de energía autónomo: puede operar fuera de la red, suministrar energía de forma independiente y no se ve afectado por la red eléctrica pública.
9) Generación de energía distribuida: Se pueden construir centrales fotovoltaicas distribuidas para reducir el impacto y el daño a la red eléctrica pública.
10) Gran altitud: En áreas con gran altitud y luz solar intensa, la potencia de salida del sistema se puede aumentar aún más. (En comparación con la generación de energía fotovoltaica en áreas de gran altitud, la eficiencia del generador diésel y la potencia de salida se reducen debido a la baja presión del aire.
Escenario de aplicación
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Además de las plantas de energía solar tradicionales y la energía fotovoltaica distribuida en tejados, la energía fotovoltaica también se puede aplicar a diversos escenarios, como arquitectura, agricultura, pesca, instalaciones públicas, construcción de paisajes, etc. Estos modelos compuestos y transfronterizos permiten que los proyectos de construcción fotovoltaica equilibren desarrollo económico y protección ecológica mientras se genera electricidad limpia; Por otro lado, esta modalidad de uso eficiente e intensivo del espacio ayudará a que nuevos proyectos de desarrollo energético obtengan los recursos de suelo necesarios para la construcción.
En el condado de Zhongba, China, todo el suministro de calor en este condado proviene de energía solar. La parte negra en el lado izquierdo de la imagen es un colector solar con un área de 35.000 metros cuadrados, al igual que el calentador de agua que utilizamos habitualmente, que puede convertir la energía solar en calor. Recoge el calor y lo almacena en el tarro de color de la imagen. Esta jarra puede generar calor las 24 horas del día y proporcionar calefacción a la ciudad del condado. Esto es 100 por ciento energía solar, completamente libre de carbono.
Fotovoltaica más Restauración Ecológica del Terreno
Según las estadísticas de la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación, la superficie terrestre mundial en sequía y sequía extrema es de unos 25.500 kilómetros cuadrados, lo que representa el 17,2 por ciento de la superficie terrestre mundial. Además, la superficie del desierto sigue ampliándose cada año. La Neutralidad de la Degradación de la Tierra (NDT) y la restauración ecológica de las tierras degradadas siempre han sido cuestiones importantes a las que se enfrenta la Tierra. Aunque es necesario reparar las tierras desertificadas, también proporcionan una gran cantidad de recursos terrestres. Por tanto, combinar la restauración ecológica de terrenos desertificados con la construcción fotovoltaica aportará diversos beneficios. Los paneles solares en los desiertos no sólo proporcionan energía sino que también reducen la cantidad de radiación solar y la evaporación del agua en el suelo. El agua rociada durante la limpieza de los paneles de la batería aumenta el contenido de humedad de la superficie del suelo y promueve el crecimiento y la restauración de la vegetación. Las centrales de energía solar en el desierto pueden promover la fijación biológica de carbono en el suelo, la colonización de plantas, mejorar la biodiversidad y restaurar la actividad del suelo, lo que favorece la conservación del agua y el suelo, la resistencia al viento y la arena, la regulación del clima y la mejora del entorno ecológico. Los propietarios de tierras, después de un ciclo de operación de 25-años de plantas de energía fotovoltaica, recibirán tierras de alta calidad con mayor cobertura vegetal, suelo más saludable, mayor productividad de la tierra y beneficios de arrendamiento de tierras durante el período de uso.
Actualmente, países como Pakistán y Egipto, así como Mongolia Interior, Shanxi, Qinghai, Ningxia y otras regiones de China, tienen proyectos de "restauración ecológica fotovoltaica y terrestre". Tomemos como ejemplo el proyecto de restauración ecológica en la cuenca Qinghai Gonghe. El proyecto de 850 MW cubre un área de 54 kilómetros cuadrados. Después de la construcción de centrales fotovoltaicas, la cobertura vegetal del terreno debajo y entre los paneles fotovoltaicos ha aumentado significativamente, y la cobertura vegetal ha aumentado en un 15 por ciento; También ha mejorado significativamente la cobertura vegetal en las zonas de riego con bombas de agua fotovoltaicas. A 10 cm, 20 cm y 40 cm por debajo del panel fotovoltaico, el contenido de humedad del suelo aumentó en un 78 por ciento, 43 por ciento y 40 por ciento, respectivamente. En verano, el contenido de materia orgánica y nitrógeno del suelo aumentó 11,6 y 11,3 veces respectivamente en comparación con el año anterior, y los microorganismos del suelo aumentaron, mejorando así la productividad de la tierra. La generación de energía fotovoltaica ha reducido las emisiones de carbono en aproximadamente 1,2 millones de toneladas, y el carbono orgánico de la vegetación y el suelo también ha formado un cierto grado de deposición de carbono. La zona de la central tiene un importante efecto regulador sobre el clima local: la velocidad del viento dentro del parque fotovoltaico ha disminuido un 40,3 por ciento en comparación con el exterior del parque; La humedad relativa del aire es un 2,8 por ciento más alta que fuera del parque. También tiene un efecto regulador de la temperatura del suelo.
Fotovoltaica más Edificación
El mayor consumo de energía en Europa proviene de la industria de la construcción, que consume alrededor del 40 por ciento de la energía y emite alrededor del 36 por ciento de los gases de efecto invernadero. En la actualidad, casi el 75 por ciento de los edificios de la Unión Europea son de baja eficiencia energética. Si los edificios existentes se modernizan con energía, se puede ahorrar mucha energía, lo que se espera que reduzca el consumo total de energía de la UE entre un 5 y un 6 por ciento y reduzca las emisiones de dióxido de carbono en un 5 por ciento. Actualmente, Europa está impulsando proyectos de integración de edificios fotovoltaicos a gran escala. Combinar la construcción fotovoltaica con edificios puede reducir el consumo de recursos terrestres. Los países europeos primero estiman el área de construcción disponible cuando construyen proyectos "fotovoltaicos más edificios", para maximizar la utilización del área de construcción. De los resultados del despliegue práctico a gran escala de sistemas fotovoltaicos en el área metropolitana de París, se puede ver que, al cubrir el tejado, los paneles solares pueden aumentar la demanda de calefacción de los hogares en invierno en un 3 por ciento, pero en verano, esta cobertura puede aumentar Reducir el consumo de energía del aire acondicionado en un 12 por ciento.
Liechtenstein es un país muy típico que se beneficia de la construcción de energía fotovoltaica. Este país está situado entre Suiza y Austria, con una superficie de sólo 160,5 kilómetros cuadrados y 38244 habitantes. Liechtenstein tiene un territorio pequeño y una población escasa, un alto consumo de energía per cápita, un alto consumo de electricidad per cápita y una baja tasa de autosuficiencia energética. Sin embargo, es el primer país del mundo al que se le permite ser llamado "potencia energética". Desde el punto de vista de la energía fotovoltaica per cápita, Liechtenstein superó en 2015 a Alemania, que ocupaba el primer puesto (con una capacidad instalada per cápita de 473 vatios), y recibió el título de "campeón de la energía fotovoltaica per cápita" de la Solar Super State Association. con una capacidad instalada per cápita de 532 vatios. Vale la pena señalar que todos los proyectos fotovoltaicos en este país se construyen sobre edificios. En las condiciones de recursos luminosos de Liechtenstein, un sistema fotovoltaico moderno con una superficie de 40-50 metros cuadrados puede satisfacer aproximadamente el consumo de electricidad de una familia de cuatro personas y puede seguir generando electricidad durante unos 25 años, lo que ayuda a Liechtenstein a lograr la autosuficiencia en electricidad doméstica y el suministro de una parte de la electricidad a la industria. El 10 de mayo de 2020, la generación de energía nacional de Liechtenstein superó la carga eléctrica del país, marcando la primera vez en su historia que el país tuvo una operación eléctrica completamente autosuficiente sin necesidad de energía externa. Aunque se trata de un evento ocasional durante un período especial, también demuestra la posibilidad de que el país dependa de la construcción de energía fotovoltaica para lograr la independencia energética. El actual plan público de energía del país es alcanzar una capacidad fotovoltaica per cápita de 2,2 kilovatios para 2030 y al menos 4,5 kilovatios para 2050. Todavía está prevista la construcción de todas estas instalaciones fotovoltaicas, y la posición de la construcción de energía fotovoltaica en el país ha sido aún más consolidado.
Fotovoltaica más Agricultura
'Fotovoltaica más Agricultura' se refiere al desarrollo simultáneo de actividades de generación de energía fotovoltaica y de producción agrícola en un mismo terreno. La superficie agrícola mundial es de unos 500 millones de kilómetros cuadrados, lo que representa el 38 por ciento de la superficie terrestre mundial. Aproximadamente un tercio de ella es tierra cultivable, mientras que los dos tercios restantes son pastizales y pastos. Las tierras agrícolas ocupan una gran cantidad de recursos terrestres, y siempre ha sido controvertido si estas tierras pueden utilizarse como áreas utilizables para la construcción fotovoltaica. Con este fin, la institución de investigación de energía solar más grande de Europa, el Fraunhofer ISE en Alemania, lanzó en 2015 el proyecto de investigación integrada agrícola y solar APV RESOLA para probar el impacto de los paneles fotovoltaicos en el rendimiento de diferentes cultivos como el trigo de invierno, el apio y patatas. El control científico muestra que la combinación de plantación fotovoltaica y de papa aumentará el rendimiento de la papa en un 3 por ciento por hectárea, y las tierras agrícolas producirán un 83 por ciento adicional de energía verde a través de la energía fotovoltaica, y la tasa de utilización integral de la tierra aumentará en {{7 }} por ciento. Este logro se anunció en la Conferencia Internacional sobre Fotovoltaica Agrícola AgriVoltaics organizada por el Instituto de Investigación de Sistemas Solares Fraunhofer en Alemania en octubre de 2020. El modo "fotovoltaica más agricultura", que combina la limpieza de paneles fotovoltaicos con el riego de tierras agrícolas, puede mejorar la eficiencia del agua. La utilización de recursos y los paneles fotovoltaicos también pueden desempeñar un papel en la reducción del impacto adverso del exceso de luz del mediodía en los cultivos y la reducción de la evaporación del agua. Sobre la base de instalaciones agrícolas y solares integradas, se pueden seleccionar cultivos adecuados para un riego razonable. El sistema inteligente de suministro de energía fotovoltaica también puede garantizar el proceso de producción agrícola, lograr un "invernadero fotovoltaico más plantación inteligente" y mejorar la economía y la calidad agrícola. El modelo "fotovoltaica más agricultura" resuelve el problema de la competencia por la tierra entre la construcción fotovoltaica y la producción agrícola y, a través de algunas medidas de intervención en la construcción fotovoltaica, aumenta el rendimiento de los cultivos al tiempo que garantiza la generación de energía fotovoltaica tanto como sea posible, logrando una utilización compuesta de la tierra.
Tomando como ejemplo la central agrícola fotovoltaica ubicada en la orilla este del río Amarillo en Ningxia, la orilla este del río Amarillo en Ningxia fue una vez una de las tierras más gravemente desertificadas, con una altura sobre el nivel medio del mar de 1200 metros. , la precipitación máxima anual de 273 mm y la evaporación anual de 2722 mm. Arena amarilla y polvo estaban por todas partes. La empresa promotora ha llevado a cabo una gestión ecológica en 160.000 acres (aproximadamente 10.666 hectáreas) de tierras desertificadas, ha construido centrales agrícolas y fotovoltaicas complementarias, ha previsto construir una generación de energía fotovoltaica de 3 GWp y ha completado una generación de energía fotovoltaica de 1 GWp conectada a la red. Al mismo tiempo, se ha llevado a cabo la cadena de industria verde de "investigación de plantación y desarrollo, procesamiento y venta" de bayas de goji orgánicas de alta calidad, brindando oportunidades de empleo a los 30.000 habitantes empobrecidos de la zona. Los módulos fotovoltaicos reducen la intensidad radiante. "Fotovoltaica más agricultura" hace que la temporada de floración de Lycium barbarum sea más larga que la del Lycium barbarum local similar durante 5 semanas, y la producción aumenta en un 29 por ciento.
Fotovoltaica más Pesca
Fotovoltaica más Pesca "se refiere a la construcción de plantas de energía fotovoltaica con base en la superficie del agua, que generan electricidad mientras se desarrolla la pesca bajo paneles fotovoltaicos. Es un modelo de desarrollo múltiple de utilización compuesta de recursos espaciales. Para los productos acuáticos: en primer lugar, la Los efectos de enfriamiento y sombreado de los módulos fotovoltaicos pueden reducir la temperatura del sueño de los productos acuáticos, reducir la evaporación del agua, mejorar la tasa de supervivencia de peces, camarones y cangrejos y reducir la invasión de algas; en segundo lugar, los sistemas inteligentes para el suministro de energía fotovoltaica pueden controlar eficazmente las condiciones. de los cuerpos de agua de la acuicultura, como la temperatura del agua y el pH; también puede lograr una circulación de ahorro de agua, descarga de contaminación del fondo de la piscina, esterilización y oxigenación y detección remota, creando un mejor entorno ecológico y mejorando continuamente el rendimiento y la calidad de los productos acuáticos. Para la operación de generación de energía y conservación de energía y reducción de emisiones, la pesca impulsada por energía fotovoltaica tiene cero contaminación, reduciendo las emisiones de polvo, dióxido de carbono, dióxido de azufre y óxido de nitrógeno; Las centrales fotovoltaicas de superficie también pueden evitar daños provocados por incendios, mordeduras de animales en cables y otras situaciones. El aumento simultáneo de la producción pesquera y la conservación de energía y la reducción de emisiones pueden mejorar en gran medida el valor económico por unidad de superficie de tierra.
Según los datos del Proyecto Integrado de Pesca y Luz de Jiangsu, el rendimiento de los estanques de carpa herbívora por mu en el Proyecto Integrado de Pesca y Luz ha alcanzado 35550-39705 kg/ha, que es mucho más alto que el nivel promedio de los cultivos convencionales locales. estanques (18750 kg/ha). Instalar entre un 50 y un 75 por ciento de módulos fotovoltaicos en 339 acres de superficie de agua para acuicultura, establecer un estanque integrado de pesca e iluminación de 10 megavatios, generar un total de 13 millones de kilovatios hora de electricidad al año, generar 38300-kilovatios hora de electricidad por acre por año y genera un promedio de 3196-kilovatios hora de electricidad por acre por mes. La simbiosis de pescado y verdura (arroz), utilizando arroz y espinacas de agua para tratamiento biológico, ha producido un total de 194,48 kilogramos de arroz y 3529 kilogramos de espinacas de agua, absorbiendo un total de 161,99 kilogramos de nitrógeno, 27,63 kilogramos de fósforo y 202,44 kilogramos. de potasio y logrando un valor de producción adicional de casi 4000 yuanes y una ganancia de más de 3000 yuanes. Al utilizar la combinación orgánica de purificación física, biológica y tecnología de acuicultura, hemos logrado el objetivo de "utilizar peces para alimentar el agua y pastos para limpiar el agua", controlando eficazmente el problema de la contaminación interna y externa en la acuicultura. La tasa de degradación de SS es superior al 80 por ciento y la tasa de degradación de DQO, TN y TP es superior al 90 por ciento. La calidad del agua purificada cumple con el estándar de primer nivel de "Requisitos de descarga para agua de acuicultura en estanques de agua dulce" (SC/T9101-2007).
Nuestra empresa se centra en tapas de extremo de cobre de alta calidad, contactos de terminales de fusibles, barras colectoras de condensadores de película EV (VEHÍCULOS ELÉCTRICOS), barras colectoras de inversores fotovoltaicos (ENERGÍA SOLAR), barras colectoras laminadas, cajas de aluminio para baterías de nueva energía, cobre/latón/aluminio/acero inoxidable. Estampado de piezas y otros productos eléctricos Conjunto de soldadura y estampado de metales durante más de 18 años en China. Comenzamos como una operación pequeña, pero ahora nos hemos convertido en uno de los proveedores líderes en la industria de vehículos eléctricos y fotovoltaicos en China.
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