光照強(qiáng)度的增加,導(dǎo)致我們每天遭受著這酷暑帶來的炎熱,但是,這對(duì)于我們接下來要聊的光伏發(fā)電卻是好的不行。接下來的一段時(shí)間,我們就來聊聊光伏的那些事兒~希望你們能夠喜歡,也希望大家在這酷暑的每一天能夠開開心心~
01
光伏發(fā)電的意義
當(dāng)下,討論最多的話題中,環(huán)保算是經(jīng)久不衰了,新能源的開發(fā)和利用也是日益重要。一方面生活水平的提高和日益增長的人口,對(duì)于能源的依賴程度可謂直線增長,能源危機(jī)的出現(xiàn)促使著新能源的發(fā)展,同時(shí)從環(huán)保的角度來說,新能源的趨勢不必多言。
我們可以看一下2015年的全球化石能源的儲(chǔ)量、產(chǎn)量以及儲(chǔ)采比:

資料來自BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒。
可見化石能源和時(shí)間一樣,過了就沒了,不會(huì)再生,利用年限岌岌可危,中國的能源儲(chǔ)量好像更不容樂觀。所以新能源開發(fā)的開發(fā)和利用日漸受到各國的重視,2016年的《巴黎協(xié)定》表明了各國對(duì)氣候變化治理方面的共識(shí),再這一框架下面,中國提出了四大目標(biāo):分別是二氧化碳排放量的降低,二氧化碳排放峰值的今早實(shí)現(xiàn),非化石能源消費(fèi)比例的提高,森林蓄積量和碳匯的增加。提出了《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,我國將在太陽能資源豐富地區(qū)大力建設(shè)光伏電站,同時(shí)推廣光伏發(fā)電和其他產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合,比如光伏屋頂、漁光互補(bǔ)之類的。所以光伏發(fā)電在未來的占有著很重要的地位。當(dāng)然其他的新能源也是同樣的重要,我覺得主要還是取決于技術(shù)是否能夠滿足需求。
02
光伏發(fā)電
光伏發(fā)電的優(yōu)勢有下面幾點(diǎn):
①太陽能取之不盡,用之不竭;
②光伏發(fā)電無污染,安全可靠;
③在能源獲取和發(fā)電的建設(shè)上,所用周期相對(duì)較短,并減少對(duì)燃料的使用,無需依靠輸電線路就可以供電發(fā)電。
一般來說,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩類。雖然光伏并網(wǎng)發(fā)電能夠通過光伏陣列群組將產(chǎn)生的電能大規(guī)模送入公共電網(wǎng),充分利用豐富的太陽能資源,但離網(wǎng)型光伏發(fā)電由于其靈活性大、成本低、應(yīng)用多元話等特點(diǎn),同樣有著它的意義。離網(wǎng)型可以有效地解決或緩解我國無電地區(qū)的用電問題,成為精準(zhǔn)扶貧工程的重要手段。
對(duì)于光伏你不變器技術(shù)的發(fā)展,比如陽光電源、許繼、國網(wǎng)等都在不斷的進(jìn)步,當(dāng)然,其中功率器件的發(fā)展起到了很大的作用。但是,作為企業(yè)需要在經(jīng)濟(jì)利益的基礎(chǔ)上,發(fā)展技術(shù),不要一味地降成本,而是更重視技術(shù),提高國際競爭力,響應(yīng)國家提出地“走出去”的戰(zhàn)略。
03
光伏逆變器拓?fù)?/div>
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任何事物的發(fā)展都會(huì)有一個(gè)過程,下面我們來聊聊光伏逆變器拓?fù)涞陌l(fā)展歷程。
帶工頻變壓器的單相逆變器結(jié)構(gòu),如下圖:
這種結(jié)構(gòu)最早被用在48V或者120V的低壓光伏發(fā)電系統(tǒng)中。其直流側(cè)包含有源和無源器件,通過工頻變壓器和電網(wǎng)隔離,這種結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)就是工頻變壓器的體積上。隨著逆變器容量的提高,MOSFET正逐漸被IGBT取代。
隨著高頻逆變技術(shù)的發(fā)展,在不改變功率的前提下,帶高頻變壓器的逆變器實(shí)現(xiàn)了體積的大幅減小。如下圖,是帶高頻變壓器的單相逆變器:
但是這種結(jié)構(gòu)存在效率不高的缺點(diǎn),一般做到95%左右。主要表現(xiàn)在二極管反向恢復(fù)時(shí)間長以及流過的元器件多這兩個(gè)方面。
為了減少開關(guān)器件的數(shù)量,利用反激電路作為高頻逆變器的拓?fù)洌缦聢D:
但是,考慮到開關(guān)器件過電壓的問題,這種結(jié)構(gòu)要求系統(tǒng)的耦合程度要高,雜散電感要小,故對(duì)變壓器的制造提出了比較高的要求。
隨之出現(xiàn)的是,效率高重量輕且成本低的無變壓器逆變器得到了發(fā)展和應(yīng)用,如下圖:
它僅需控制全橋電路的四個(gè)開關(guān)器件的開斷順序,效率能夠達(dá)到97%。不過其對(duì)于直流輸入側(cè)電壓的要求較高,一定要大于交流側(cè)的峰值電壓,為此,在全橋電路之前增加了Boost升壓變換器,如下圖:
為了連接不同光伏陣列,可以將多個(gè)Boost變換器并聯(lián)給到逆變器的直流輸入端,可以實(shí)現(xiàn)不同光伏陣列的分布式MPPT控制,進(jìn)而提高系統(tǒng)的效率。
上面我們講的都是單相逆變器,隨之負(fù)荷的提高,對(duì)光伏逆變器的功率提出了更高的要求,單相已經(jīng)滿足不了了,所以三相逆變器被提出。
目前的大多都是三相光伏逆變器,同時(shí)隨著功率開關(guān)器件的發(fā)展,多電平的逆變方案被應(yīng)用,同時(shí)開關(guān)器件也相應(yīng)的集成式的多電平(基本為三電平)的模塊,這大大地提高了光伏系統(tǒng)的發(fā)電質(zhì)量和效率。
對(duì)于光伏發(fā)電,我們今天就先簡單地開個(gè)頭,后續(xù)我們慢慢地展開。目前主要的大廠家的方案基本都是相似的,技術(shù)也是前列的,而我就聊聊我所知道的,內(nèi)容可能不盡詳實(shí),還望包涵~
文章來源:功率半導(dǎo)體那些事兒 微信公眾號(hào)
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