太阳电池组的效率提升
在光伏系统中,太阳能电池板是由多个串联组并联后形成的。就像节日灯饰一样,假如串联中的任何某个电池发生故障,就会导致整个电池组失效。此外,当有局部阴影或碎砾等遮蔽光伏系统时,这种情况也会发生。为了解决上述问题,目前太阳能电池板都集成了旁路二极管,从而使电流可以绕过被遮蔽的失效电池板部份。但启动二极管后,它们可将电流重新路由,即改道绕过失效电池。这样一来,不仅浪费了受遮蔽电池板的供电潜能,而且会降低整个电池组的总电压。
解决办法是采用直流汇流箱,将单个太阳电池板发出的直流电集中收集,再送往大功率的逆变系统。即使中间有电池发生故障也不影响其他太阳电池发电量的收集,从而大大提高电池组的发电量。(目前还有种解决方案是电源管理技术与微型逆变器相结合,微型逆变器即在每块电池板上都加装逆变器。先进的微型优化器技术可大幅改善太阳能发电工业的成本效益和产能。由于具备在太阳能发电的深厚知识、经验以及可靠的核心技术,美国国家半导体的SolarMagic技术可监察并优化每块电池板的发电量,并改善电池板中的电流流向。SolarMagic体现了美国国家半导体在混合信号和电源管理的先进算法领域的领先。通过采用SolarMagic技术,太阳能发电系统可挽回50%以上因输电失配或阴影遮蔽而损失的发电量。微型优化器将智能地管理每块电池板,让它们可以最佳的功率点去运行,即使串联电池组内有个别电池板发生故障也不会影响系统的整体效率。
由于太阳能光伏板放置于室外,由于遮挡或老化等因素,会影响实际发电量,往往要比额定发电量低很多。而采用SolarMagic技术即可轻松提高至少9%的发电量。在采用电源优化器技术和分布式MPPT的太阳能电池阵列中,每个电池板连接了一个电源优化器装置。电源优化器进行双重跟踪:一方面,它们跟踪最佳的局部MPP;另一方面,它们将输入电压/电流转换为不同的输出电压/电流,以最大限度提高系统中的能源传输。电源优化器以间接的方式互相通信,它们具有认知和自我组织能力,能检测自己的电流、电压环境并自我调整,直到整行达到最佳值,同时在电池板级别达到局部优化点。只是现在还没有市场化,所以没有大规模采用。)
逆变器效率的提升
一般逆变器只采用PWM调制技术来把直流电变成交流电,但由于电池组发电量随着时间的不同、光照强度的变化而变化,利用PWM调制技术来逆变,电能利用率不高。解决办法是现在逆变器都采用最大功率跟踪技术(MPPT),使
逆变器从光伏阵列捕获更多的能量。同时为了减小变换过程中的功率损耗,逆变器的开关管均使用了IGBT,从而使光伏发电系统收益最大化。
在大电流下,IGBT具有更低的导通电压,也就意味着更低的导通损耗。但MOSFET的开关速度更快,所以开关损耗比IGBT低。因此对于要求更低开关频率且更大电流的应用来说,选择IGBT更为适合而且具备更低成本优势。另一方面,MOSFET有能力满足高频、小电流应用,特别是那些开关频率在100kHz以上的能量逆变器模块的需要。虽然从器件成本角度看,MOSFET比IGBT贵,但其处理更高开关频率的能力将简化输出滤波器的磁设计并将显著缩小输出电感体积。太阳能充电控制器的提升
为了从功率可变的电源(即太阳能电池板)析取出最大的功率,太阳能控制器必须采用MPPT。MPPT必须首先找到最大功率点并及时调整环境条件,以保持控制器接近最大功率点。
蓄电池组的寿命提升
蓄电池组受充电次数影响,一般寿命在5~6年左右,如果采用动态MPPT技术,寿命更少。解决办法是用超级电容器代替蓄电池组,相比电池来说,这种超级电容器有以下几点优势:
1.电容量大,超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极,与电解液接触的而积大大增加,根据电容量的计算公式,两极板的表而积越大,则电容量越大。因此,一般双电层电容器容量很容易超过1F,它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了3—4个数量级,目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。
2.充放电寿命很长,可达500000次,或90000小时,而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次;可以提供很高的放电电流,如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A,放电峰值电流可达1680A,一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流,一些高放电电流的蓄电池在如此高的放电电流下的使用寿命将大大缩短。
3.可以在数十秒到数分钟内快速充电,而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险的或是几乎不可能的。
4.可以在很大的温度范围内正常工作(一40一+70℃),而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作;超级电容器用的材料是安全和无毒的,而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性;而且,超级电容器可以任意并联使用来增加电容量,如采取均压措施后,还可以串联使用。双电层电容器中,采用活性炭材料制作成多孔电
极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别聚集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界而上,从而形成两个集电层,相当于两个电容器串联。
超级电容器也属于双电层电容器,它是世界上已投人生产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。超级电容器放电次数可达数万次乃至数十万次,就实际水平而言,科技的超级电容器已经可以实现充放电20__0次:这样~来,超级电容器在使用寿命上是蓄电池的4—5倍,而价格却仅为其3倍左右,就体现出更具竞争优势的性价比。可以数十秒到数分钟内快速充电,而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险的或是几乎不可能的。
系统的集成优化来提高效率
电池板采用追踪系统,通过伺服系统精确追踪太阳,追踪系统控制可整合进全站控制系统
安保系统
有视频监控、照明控制、入侵报警
监控系统
实时数据库采集、数据库的建立与便捷的维护、灵活的报警处理、事件顺序记录和事故追忆、画面生成及显示、实时和历史报表、电能量处理及积分电量、远动功能及远程诊断功能、具备系统自诊断和自恢复功能、良好的系统开放性与扩展性、发电量实时分析、便捷的系统维护和运行管理
多电源管理系统
比如以后加上生物能发电等等。