Sistema di generazione di energia fotovoltaica
Aug 04, 2023
Introdurre
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Il fotovoltaico, o sistema di generazione di energia fotovoltaica, è un sistema di generazione di energia che utilizza l'effetto fotovoltaico dei materiali semiconduttori per convertire l'energia radiante solare in energia elettrica. L’energia dei sistemi di generazione di energia fotovoltaica proviene dall’inesauribile energia solare, che è una fonte di energia pulita, sicura e rinnovabile. Il processo di generazione dell’energia fotovoltaica non inquina l’ambiente né danneggia l’ecologia.
I sistemi di produzione di energia fotovoltaica si dividono in sistemi fotovoltaici indipendenti e sistemi fotovoltaici connessi alla rete. Il sistema di generazione di energia fotovoltaica è composto da array di celle solari, pacchi batteria, controller di carica e scarica, inverter, armadi di distribuzione CA, sistemi di controllo dell'inseguimento solare e altre apparecchiature.
storia
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Heinrich Hertz scoprì per primo l'effetto fotoelettrico nel 1887 e Albert Einstein spiegò questo fenomeno nel 1905. I sistemi fotovoltaici (PV) utilizzano l'effetto fotoelettrico dei materiali semiconduttori per convertire direttamente la luce in energia elettrica. La composizione dei semiconduttori e l'intensità e la lunghezza d'onda della radiazione solare effettiva ricevuta dai dispositivi fotovoltaici possono entrambi influenzare la generazione di energia dei dispositivi fotovoltaici (Hertz, 1887; Einstein, 1905). Nel 1954 tre ricercatori dei Bell Labs svilupparono la prima pratica "cella solare". Questa batteria può convertire il 6% dell’energia solare incidente in energia elettrica (Pedin, 2004). Con i continui progressi nella ricerca e nello sviluppo, anche l'efficienza di conversione dei dispositivi fotovoltaici è migliorata.
classificazione
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I sistemi di generazione di energia solare fotovoltaica possono essere suddivisi in due categorie in base alla loro relazione con i sistemi di alimentazione: sistemi di generazione di energia fotovoltaica indipendenti e sistemi di generazione di energia fotovoltaica collegati alla rete.
Sistema di generazione di energia fotovoltaica indipendente
Il sistema di generazione di energia fotovoltaica indipendente è composto da un sistema solare fotovoltaico, una batteria di accumulo, un controller di carica, un convertitore elettronico di potenza (inverter), un carico, ecc. Il suo principio di funzionamento è che l'energia della radiazione solare viene prima convertita in energia elettrica attraverso il sistema fotovoltaico. e quindi il carico viene alimentato dal convertitore elettronico di potenza dopo la conversione. Allo stesso tempo, l'energia elettrica in eccesso viene immagazzinata nel dispositivo di accumulo dell'energia sotto forma di energia chimica dopo essere passata attraverso il controller di carica. In questo modo, quando la luce solare è insufficiente, l'energia immagazzinata nella batteria può essere trasformata in energia elettrica CA 220 V, 50 Hz per carichi CA dopo essere stata potenziata da inverter elettronici di potenza, filtri e trasformatori di frequenza di rete. La caratteristica della produzione di energia solare è quella di generare elettricità durante il giorno, mentre il carico viene spesso utilizzato 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Pertanto, i componenti di accumulo dell’energia sono essenziali nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica indipendenti e i principali componenti di accumulo dell’energia utilizzati in ingegneria sono le batterie.
impianto fotovoltaico connesso alla rete
Il sistema di generazione di energia fotovoltaica connesso alla rete è costituito da un sistema fotovoltaico, un circuito boost CC/CC ad alta frequenza, un convertitore elettronico di potenza (inverter) e una parte di monitoraggio del sistema. Il suo principio di funzionamento è che l'energia della radiazione solare viene convertita da un sistema fotovoltaico, quindi trasformata in CC ad alta tensione dopo la conversione CC ad alta frequenza, quindi emette corrente CA sinusoidale con la stessa frequenza della tensione di rete alla rete dopo essere stata invertita tramite inverter elettronico di potenza.
La più grande differenza tra i due sistemi di generazione di energia fotovoltaica sopra menzionati è che il sistema di generazione di energia fotovoltaica connesso alla rete è direttamente collegato alla rete elettrica, quindi il surplus di elettricità del sistema fotovoltaico e della rete parallela possono essere complementari, eliminando il necessario accumulo di energia. elementi come le batterie nel sistema di generazione di energia fotovoltaica indipendente, che non solo riduce i costi del sistema ma garantisce anche l'affidabilità del sistema. Allo stesso tempo, in estate, l'intensità della radiazione solare è elevata e l'impianto fotovoltaico genera più energia, che può regolare il carico di picco della rete in estate. Con l’applicazione su larga scala della produzione di energia solare fotovoltaica e il rapido calo del prezzo dei moduli a celle solari negli ultimi anni, i sistemi connessi alla rete saranno senza dubbio più ampiamente utilizzati.
vantaggio
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1) Funzionamento affidabile: può fornire energia normalmente anche in ambienti e condizioni climatiche difficili.
2) Lunga durata: la durata dei componenti in silicio cristallino è solitamente di oltre 25 anni, mentre la durata dei componenti in silicio amorfo è solitamente di oltre 20 anni.
3) Bassi costi di manutenzione: dopo il completamento, è necessario solo un piccolo numero di personale per ispezionare e mantenere regolarmente il sistema. Rispetto alle centrali elettriche convenzionali, i costi di manutenzione sono elevati.
4) Energia naturale: L'energia è una fonte inesauribile di energia solare, senza necessità di costi energetici.
5) Nessun inquinamento acustico: L'intero sistema non ha parti meccaniche in movimento e non genera rumore.
6) Modulare: seleziona la capacità del sistema in base alle esigenze, installazione flessibile e conveniente e facile espansione.
7) Sicurezza: nel sistema non sono presenti elementi infiammabili e le prestazioni di sicurezza sono elevate.
8) Alimentazione autonoma: può funzionare fuori rete, fornire energia in modo indipendente e non è influenzato dalla rete elettrica pubblica.
9) Generazione di energia distribuita: è possibile costruire centrali fotovoltaiche distribuite per ridurre l'impatto e i danni sulla rete elettrica pubblica.
10) Alta quota: In aree ad alta quota e con forte luce solare, la potenza di uscita del sistema può essere aumentata ulteriormente. (Rispetto alla generazione di energia fotovoltaica in aree ad alta quota, l’efficienza del generatore diesel e la potenza in uscita sono ridotte a causa della bassa pressione dell’aria.
Scenario applicativo
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Oltre ai tradizionali impianti solari e al fotovoltaico distribuito sui tetti, il fotovoltaico può essere applicato anche a vari scenari, come architettura, agricoltura, pesca, strutture pubbliche, costruzione del paesaggio, ecc. Questi modelli compositi e transfrontalieri consentono ai progetti di costruzione fotovoltaica di bilanciare sviluppo economico e protezione ecologica generando al tempo stesso elettricità pulita; D'altra parte, questa modalità di uso efficiente ed intensivo dello spazio aiuterà i nuovi progetti di sviluppo energetico ad ottenere le risorse territoriali necessarie per la costruzione.
Nella contea di Zhongba, in Cina, tutta la fornitura di calore in questa contea è fornita dall’energia solare. La parte nera a sinistra dell'immagine è un collettore solare con una superficie di 35.000 metri quadrati, proprio come lo scaldabagno che usiamo abitualmente, che può convertire l'energia solare in calore. Raccoglie il calore e lo immagazzina nel barattolo colorato in foto. Questo vaso può generare calore 24 ore al giorno e fornire riscaldamento alla città della contea. Questa è energia solare al 100%, completamente a zero emissioni di carbonio.
Fotovoltaico più ripristino ecologico del territorio
Secondo le statistiche della Convenzione delle Nazioni Unite per la lotta alla desertificazione, la superficie terrestre globale in condizioni di estrema siccità e siccità è di circa 25.500 chilometri quadrati, pari al 17,2% della superficie terrestre globale. Inoltre, l'area del deserto continua ad espandersi ogni anno. La neutralità del degrado del territorio (LDN) e il ripristino ecologico dei terreni degradati sono sempre stati questioni importanti che la Terra deve affrontare. Sebbene i terreni desertificati debbano essere riparati, forniscono anche una grande quantità di risorse territoriali. Pertanto, combinare il ripristino ecologico dei terreni desertificati con la costruzione di impianti fotovoltaici porterà diversi vantaggi. I pannelli solari nei deserti non solo forniscono energia, ma riducono anche la quantità di radiazione solare e l’evaporazione dell’acqua sul terreno. L'acqua nebulizzata durante la pulizia dei pannelli della batteria aumenta il contenuto di umidità della superficie del terreno e favorisce la crescita e il ripristino della vegetazione. Le centrali solari nel deserto possono promuovere la fissazione biologica del carbonio nel suolo, la colonizzazione delle piante, migliorare la biodiversità e ripristinare l’attività del suolo, favorendo la conservazione dell’acqua e del suolo, la resistenza al vento e alla sabbia, la regolazione del clima e il miglioramento dell’ambiente ecologico. I proprietari terrieri, dopo un ciclo di funzionamento di 25-anno delle centrali fotovoltaiche, riceveranno terreni di alta qualità con una maggiore copertura vegetale, suolo più sano, maggiore produttività del terreno e vantaggi di locazione del terreno durante il periodo di utilizzo.
Attualmente, paesi come il Pakistan e l'Egitto, così come la Mongolia Interna, lo Shanxi, il Qinghai, il Ningxia e altre regioni della Cina, hanno progetti di "ripristino ecologico del territorio e fotovoltaico". Prendiamo come esempio il progetto di ripristino ecologico nel bacino del Qinghai Gonghe. Il progetto da 850 MW copre un'area di 54 chilometri quadrati. Dopo la costruzione delle centrali fotovoltaiche, la copertura vegetale del terreno sotto e tra i pannelli fotovoltaici è aumentata in modo significativo, e la copertura vegetale è aumentata del 15%; Anche la copertura vegetale nelle aree di irrigazione con pompe ad acqua fotovoltaiche è notevolmente migliorata. A 10 cm, 20 cm e 40 cm sotto il pannello fotovoltaico, il contenuto di umidità del suolo è aumentato rispettivamente del 78%, 43% e 40%. In estate, il contenuto di sostanza organica e di azoto del suolo è aumentato rispettivamente di 11,6 e 11,3 volte rispetto all'anno precedente, così come sono aumentati i microrganismi del suolo, migliorando così la produttività del terreno. La produzione di energia fotovoltaica ha ridotto le emissioni di carbonio di circa 1,2 milioni di tonnellate e anche il carbonio organico della vegetazione e del suolo ha formato un certo grado di deposizione di carbonio. L'area della centrale ha un notevole effetto regolatore sul clima locale: la velocità del vento all'interno del parco fotovoltaico è diminuita del 40,3% rispetto all'esterno del parco; L'umidità relativa dell'aria è superiore del 2,8% rispetto all'esterno del parco. Ha anche un effetto regolatore sulla temperatura del suolo.
Fotovoltaico più Edilizia
Il maggiore consumo energetico in Europa proviene dal settore edile, che consuma circa il 40% dell’energia ed emette circa il 36% dei gas serra. Attualmente, quasi il 75% degli edifici nell’Unione Europea sono a bassa efficienza energetica. Se gli edifici esistenti vengono riqualificati energeticamente, si può risparmiare molta energia, il che dovrebbe ridurre il consumo energetico totale dell’UE dal 5% al 6% e ridurre le emissioni di anidride carbonica del 5%. Attualmente l’Europa sta promuovendo progetti di integrazione edilizia fotovoltaica su larga scala. Combinare la costruzione fotovoltaica con gli edifici può ridurre il consumo delle risorse del territorio. I paesi europei stimano innanzitutto l'area edificabile disponibile quando realizzano progetti "fotovoltaico più edificio", al fine di massimizzare l'utilizzo dell'area edificabile. Dai risultati dell’implementazione pratica su larga scala di sistemi fotovoltaici nell’area metropolitana di Parigi, si può vedere che, grazie alla copertura del tetto, i pannelli solari possono aumentare la domanda di riscaldamento invernale delle famiglie del 3%, ma in estate, questa copertura può ridurre del 12% il consumo energetico per l'aria condizionata.
Il Liechtenstein è un tipico paese che trae vantaggio dalla costruzione del fotovoltaico. Questo paese si trova tra la Svizzera e l'Austria, con una superficie di soli 160,5 chilometri quadrati e 38244 abitanti. Il Liechtenstein ha un territorio piccolo e una popolazione scarsa, un elevato consumo energetico pro capite, un elevato consumo pro capite di elettricità e un basso tasso di autosufficienza energetica. Tuttavia, è il primo paese al mondo a poter essere definito una “centrale energetica”. Dal punto di vista del fotovoltaico pro capite, nel 2015 il Liechtenstein ha superato la Germania, che in precedenza si era classificata al primo posto (con una capacità installata pro capite di 473 Watt), ed è stato insignito del titolo di "campione del fotovoltaico pro capite" dalla Solar Super State Association. con una capacità installata pro capite di 532 watt. Vale la pena notare che tutti i progetti fotovoltaici in questo paese sono costruiti su edifici. Nelle condizioni di luce del Liechtenstein, un moderno impianto fotovoltaico con una superficie di 40-50 metri quadrati può soddisfare all'incirca il consumo di elettricità di una famiglia di quattro persone e può continuare a generare elettricità per circa 25 anni, aiutando il Liechtenstein a raggiungere l’autosufficienza elettrica domestica e la fornitura di una parte dell’energia elettrica all’industria. Il 10 maggio 2020, la produzione di energia elettrica interna del Liechtenstein ha superato il carico elettrico del paese, segnando la prima volta nella sua storia che il paese ha avuto un funzionamento elettrico completamente autosufficiente senza bisogno di energia esterna. Sebbene si tratti di un evento occasionale in un periodo particolare, dimostra anche la possibilità del Paese di puntare sulla costruzione del fotovoltaico per raggiungere l'indipendenza energetica. L'attuale piano energetico pubblico del paese è quello di raggiungere una capacità fotovoltaica pro capite di 2,2 kilowatt entro il 2030 e almeno 4,5 kilowatt entro il 2050. La costruzione di tutti questi impianti fotovoltaici è ancora pianificata e la posizione della costruzione di impianti fotovoltaici nel paese è stata ulteriormente consolidato.
Fotovoltaico più Agricoltura
Per 'Fotovoltaico più Agricoltura' si intende lo sviluppo simultaneo della produzione di energia fotovoltaica tramite impalcature e delle attività di produzione agricola sullo stesso terreno. La superficie agricola globale è di circa 500 milioni di chilometri quadrati, pari al 38% della superficie terrestre globale. Circa un terzo è costituito da seminativi, mentre i restanti due terzi sono costituiti da praterie e pascoli. I terreni agricoli occupano una grande quantità di risorse territoriali e se questi terreni possano essere utilizzati come aree utilizzabili per la costruzione di impianti fotovoltaici è sempre stato controverso. A tal fine, il più grande istituto di ricerca sull’energia solare in Europa, il Fraunhofer ISE in Germania, ha lanciato nel 2015 il progetto di ricerca agricola e solare integrata APV RESOLA per testare l’impatto dei pannelli fotovoltaici sulla resa di diverse colture come il grano invernale, il sedano e patate. Il controllo scientifico mostra che la combinazione di fotovoltaico e piantagione di patate aumenterà la resa delle patate del 3% per ettaro, e i terreni agricoli produrranno l'83% di energia verde aggiuntiva attraverso il fotovoltaico, e il tasso di utilizzo complessivo del terreno aumenterà del {{7 }} per cento . Questo risultato è stato annunciato alla conferenza internazionale sul fotovoltaico agricolo AgriVoltaics, ospitata dall'Istituto di ricerca sui sistemi solari Fraunhofer in Germania nell'ottobre 2020. La modalità "fotovoltaico più agricoltura", che combina la pulizia dei pannelli fotovoltaici con l'irrigazione dei terreni agricoli, può migliorare l'efficienza dell'acqua l’utilizzo delle risorse e i pannelli fotovoltaici possono anche svolgere un ruolo nel ridurre l’impatto negativo dell’eccessiva luce di mezzogiorno sulle colture e nel ridurre l’evaporazione dell’acqua. Sulla base di strutture agricole e solari integrate, è possibile selezionare colture adatte per un'irrigazione ragionevole. Il sistema intelligente di alimentazione fotovoltaica può anche garantire il processo di produzione agricola, realizzare "serre fotovoltaiche più piantagioni intelligenti" e migliorare l'economia e la qualità dell'agricoltura. Il modello “fotovoltaico più agricoltura” risolve il problema della competizione territoriale tra la costruzione fotovoltaica e la produzione agricola e, attraverso alcune misure di intervento nella costruzione fotovoltaica, aumenta la resa dei raccolti garantendo il più possibile la produzione di energia fotovoltaica, ottenendo un utilizzo composito del terreno.
Prendendo come esempio la centrale elettrica fotovoltaica agricola situata sulla sponda orientale del Fiume Giallo a Ningxia, la sponda orientale del Fiume Giallo a Ningxia era un tempo una delle terre più gravemente desertificate, con un'altitudine sopra il livello medio del mare di 1200 metri. , la precipitazione massima annua di 273 mm e l'evaporazione annua di 2722 mm. Sabbia gialla e polvere erano ovunque. La società di sviluppo ha effettuato la gestione ecologica su 160.000 acri (circa 10.666 ettari) di terreno desertificato, costruito centrali elettriche agricole e fotovoltaiche complementari, pianificato di costruire una generazione di energia fotovoltaica da 3 GWp e completato una generazione di energia fotovoltaica collegata alla rete da 1 GWp. Allo stesso tempo, è stata portata avanti la catena industriale verde di "piantagione, ricerca e sviluppo, lavorazione e vendita" di bacche di goji biologiche di alta qualità, offrendo opportunità di lavoro alla popolazione locale povera di 30.000 persone. I moduli fotovoltaici riducono l'intensità radiante. "Fotovoltaico più agricoltura" prolunga la stagione di fioritura del Lycium barbarum di 5 settimane rispetto a quella del Lycium barbarum locale simile, e la produzione aumenta del 29%.
Fotovoltaico più Pesca
Fotovoltaico più Pesca "si riferisce alla costruzione di centrali fotovoltaiche con fondamenta sulla superficie dell'acqua, che generano elettricità mentre sviluppano la pesca sotto pannelli fotovoltaici. È un modello a sviluppo multiplo di utilizzo composito delle risorse spaziali. Per i prodotti acquatici: in primo luogo, il gli effetti di raffreddamento e ombreggiamento dei moduli fotovoltaici possono ridurre la temperatura del sonno dei prodotti acquatici, ridurre l'evaporazione dell'acqua, migliorare il tasso di sopravvivenza di pesci, gamberetti e granchi e ridurre l'invasione di alghe; In secondo luogo, i sistemi intelligenti per la fornitura di energia fotovoltaica possono controllare efficacemente le condizioni dei corpi idrici dell'acquacoltura, come temperatura e pH dell'acqua; Può anche ottenere una circolazione per il risparmio dell'acqua, lo scarico dell'inquinamento del fondo della piscina, la sterilizzazione e l'ossigenazione e il rilevamento remoto, creando un ambiente ecologico migliore e migliorando continuamente la resa e la qualità dei prodotti acquatici. Per quanto riguarda la produzione di energia, il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni, la pesca alimentata dal fotovoltaico non inquina affatto, riducendo le emissioni di polvere, anidride carbonica, anidride solforosa e ossido di azoto; Gli impianti fotovoltaici di superficie possono anche evitare danni causati da incendi, morsi di animali sui cavi e altre situazioni. Il simultaneo aumento della produzione ittica, del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni può aumentare notevolmente il valore economico per unità di superficie.
Sulla base dei dati del Jiangsu Fishery and Light Integrated Project, la resa degli stagni per carpe erbivore per mu nel Fishery and Light Integrated Project ha raggiunto 35550-39705 kg/ha, che è molto superiore al livello medio del convenzionale locale stagni (18750 kg/ha). Installare moduli fotovoltaici dal 50% al 75% su 339 acri di superficie d'acqua di acquacoltura, creare un laghetto integrato per la pesca e l'illuminazione da 10 megawatt, generare un totale di 13 milioni di kilowattora di elettricità all'anno, generare 38300-kilowattora di elettricità per acro all'anno e generare una media di 3196-kilowattora di elettricità per acro al mese. La simbiosi tra pesce e verdure (riso), utilizzando riso e spinaci d'acqua per il trattamento biologico, ha prodotto un totale di 194,48 chilogrammi di riso e 3529 chilogrammi di spinaci d'acqua, assorbendo un totale di 161,99 chilogrammi di azoto, 27,63 chilogrammi di fosforo e 202,44 chilogrammi. di potassio e ottenendo un valore di produzione aggiuntivo di quasi 4.000 yuan e un profitto di oltre 3.000 yuan. Utilizzando la combinazione organica di purificazione fisica, biologica e tecnologia dell'acquacoltura, abbiamo raggiunto l'obiettivo di "utilizzare i pesci per nutrire l'acqua e l'erba per pulire l'acqua", controllando efficacemente il problema dell'inquinamento interno ed esterno nell'acquacoltura. Il tasso di degradazione di SS è superiore all'80%, mentre il tasso di degradazione di COD, TN e TP è superiore al 90%. La qualità dell'acqua purificata soddisfa lo standard di primo livello dei "Requisiti di scarico per l'acqua di acquacoltura di stagni d'acqua dolce" (SC/T9101-2007).
La nostra azienda è focalizzata su terminali in rame di alta qualità, contatti terminali con fusibili, sbarre collettrici per condensatori a film EV (VEICOLI ELETTRICI), sbarre collettrici per inverter fotovoltaici (ENERGIA SOLARE), sbarre collettrici laminate, custodie in alluminio per batterie di nuova energia, rame/ottone/alluminio/acciaio inossidabile. Stampaggio di parti e altri prodotti elettrici Stampaggio di metalli e assemblaggio di saldatura da oltre 18 anni in Cina. Abbiamo iniziato come una piccola azienda, ma ora siamo diventati uno dei principali fornitori nel settore dei veicoli elettrici e del fotovoltaico in Cina.
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