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高效非逆变技术引领光伏应用新方向
作者:均益安联    发布于:2015-06-01 11:00:20    文字:【】【】【

             ----PV-LED技术及产品介绍

我国是光伏产业大国,但是光伏产品80%以上是出口;近年来,欧美国家连续向我国光伏行业实行制裁,我们的光伏行业走进非常艰难境地。虽然国家政策对光伏这一新能源应用给予一定补贴,但是补贴的政策却不断变化。给光伏市场带来很大的不确定性。长期以来,光伏沿袭逆变应用技术路线,效率低下,国内靠政府补贴拉动消费;国外出口也时常要看当地国的政策导向。整个环境难以支撑光伏发展。光伏是一个呈现直流特征的发电器件,在交流电力制度下,光伏电需要逆变并入电网,整体系统的逆变损耗约达35%左右,并不是常人所了解的逆变器上标注的95%左右的逆变效率。光伏形成组件,由每个0.5V的单片串并联,在形成逆变高压并网时,需要大量的串联,从而形成的离散状况导致最终效率递减。因此光伏逆变并网技术应用效率很低,发电的成本高,必然使光伏应用在市场环境下越走越艰难。

    一、高效非逆变PV-LED技术产生的时代背景

半导体器件问世以来,低压、直流电源就成为最普通的电路。直流电力的来源无外乎两种方式,一种就是化学电池,一种就是把交流电进行降压整流。这两种方式都可以提供相对稳定、持续和所需功率的直流电。但是,光伏电力是与这两类方式不相同它提供的电功率是不断的变化的,并且,负载的变化也会直接改变光电池的输出参数,影响着光电池使用效率。光电池是半导体器件,非线性使最大输出功率特性非常复杂。应用又希望获得最大的功率效益光伏发电的输出参数随太阳光照强度不断变化所以,光伏电通常是不能持续、稳定地提供给负载使用。在这种情况下,光伏电采用逆变技术成为了主流技术。虽然逆变应用的主流地位在持续,但是逆变并网技术存在着高压损坏、污染电网、孤岛效应、并网同步诸多问题,都给逆变电站带来种种难题,光伏电力本质上是直流的,所以在应用必须对逆变的应用缺陷进行反思而创造出的新的创新技术。高效非逆变技术是对逆变应用的纠正。逆变应用曾经为了规模化,为了希望能并网蓄能,否定了光伏直流应用非逆变就是技术发展中否定之否定规律的进程。首先,非逆变技术仍然是屋顶太阳能形式,这种形式注定需要适应现代建筑的要求。在城市密集化程度很高的建筑群中建设屋顶电站,采用规模式的方式并不符合现代建筑要求,现代的建筑楼顶呈现千变万化的建筑特色,只能采用非逆变技术中的屋顶光伏“见缝插针”式的设计,BIPV(光伏建筑一体化)式的建设,才能充分地利用屋顶空间,从而实现高效应用。因此非逆变应用技术是光伏应用的系统规划的再设计过程。其中包括系统的各子系统诸如太阳能电池电压应用设计;储能单元功率的设计,负载的设计,以及同市电的互补方式的设计等。非逆变系统,并非是一个简单地直流系统,而是一个光伏供电、蓄电和用电可替换传统用电的复合系统。

第二:并网形成规模,是光伏产业规模化的要求。并网电站和政府补贴是光伏产业生存的两大支柱。在国外,光伏也需要依靠当地政府补贴来维持光伏需求。一旦一国的政府补贴出现下调,光伏产业对该国的出口就立刻产生危机。光伏电站建设符合规模化要求,但是不具有经济性。当政府的补贴政策出现变化时,产业随之震荡。高效非逆变PV-LED技术尽管单个项目规模不大,但是它是一个可以大量复制并有无限市场空间的光伏应用产品。屋顶太阳能一直被认为是下一个光伏市场的热点。但是无论是屋顶电站,或者是低压侧自发自用的屋顶光伏,在城市房地产建设中,利用昂贵和稀缺的屋顶做光伏发电,城市房地产业主仅会做一些示范项目。但是建筑的地下车库建设,却是当今一个非常突出的现实。住建部对地下车库的建设面积比例要求已经上升到35%;随着地下车库安全、监控等要求,对地下车库照度的要求也会越来越高。如果我们的屋顶光伏用来解决该楼盘的地下车库照明,而解决地下车库照明并不需要占用太多的公共屋顶面积,即可能带来一定的节能收益。这种能看的见,摸得着的绿色建筑,将会得到市场的极大欢迎。

    第三、PV-LED技术,是伴随着LED照明技术的进步而发展的。LED是直流器件,在PV-LED 系统中LED作为直流负载减少了控制耗电。LED灯具的应用几年的时间,从1999年LED光通量达到15LM/W以来,人们预言LED照明时代的到来至今,经过几年的发展,目前已经达到最高150LM/w的光通量超过一般的照明器件照度由于LED衰减后可能存在蓝光对人眼的伤害,LED应用目前在公共照明应用是非常安全的PV-LED技术采用的是小功率LED芯片,寿命长,更换成本低。LED还具有便于控制特点,采用热释感应控制LED点亮方式,减少耗能。在直流系统中,热释感应控制电流很小,功耗很低,但如整流后交流使用热释感应有5W左右的功耗。地下车库照明也有采用AC-LED方案的,但是相比PV-LED,节电效率,经济效率都远远低于PV-LED。

    第四,系统专用的蓄电池的发明是PV-LED技术得以市场认可的重要因素。光伏离网系统采用蓄电池蓄能,一直都是沿用铅酸类的普通蓄电池,这种蓄电池尽管也有免维护的功能,但往往只有1-2年使用寿命。纳米技术的产生,使很多新材料的化学性能得到改变。高效非逆变技术,采用了晶络纳米硅光伏专用蓄电池,是均益安联的发明专利技术,蓄电池在光伏环境下,寿命提高到6年。高效非逆变PV-LED技术,在白天将阳光光子通过单晶硅电池发电,直接给负载LED灯具提供直流电源,多余电量向专用蓄电池进行充电,以备晚上没有阳光时使用。光伏专用的蓄电池使光伏储能系统得到空前优化。

第五,国家出台的很多关于新能源应用和节能减排的优惠政策,是对这一新能源应用、节能技术应用的大力支持。尤其是EMC模式推行的低碳政策,对光伏、节能减排给予了较好的财政补贴。激励建筑地产商、物业管理者大力发展和建设绿色建筑的积极性。高效非逆变技术同时也给客户带来可观的节能收益和经济效益。均益安联公司属于国家发改委认定备案的EMC企业,可以享受贴息,免税等优惠,建设成本也因此降低。

二、高效非逆变PV-LED技术和配置

1、主要技术描述

高效非逆变太阳能光伏照明PV-LED智能控制系统(以下称PV-LED)是将太阳能光伏发电系统与建筑一体化设计,采用低压直流全程控制,将太阳能电池组件-控制系统-并网-储能-LED灯具组合,构建成一个太阳能发电、直流用电、蓄电低压应用系统;整个系统根据建筑进行一体化设计。所有的设备也根据建筑和系统进行个性化配置。系统特征为三元供电,两元用电”。即由光伏主供电,光伏直接供电给LED灯具;光伏多余电量向蓄电池蓄能;市电作为保护,补充用电;市电补充不超过10%。“两元用电”是LED照明负载和蓄电池技术首创、业领先。                        

   2、PV-LED系统应用特点

   (1屋顶光伏,直直用

        PV-LED系统是将光伏组件按照分布式方式安装在建筑屋顶,太阳能光伏发出的电是直流电,配备同为直流的LED作为照明负载。该系统采用太阳能发电独立供电,以太阳能光伏电驱动独立于市电之外的建筑公共照明的LED光源。屋顶光伏的设计依据建筑特点、光伏到负载的距离以及负载的功率进行设计。直流传输存在压降,需要在设计中考量。

   (2独立配置,补充应急

       PV-LED系统,是独立于传统能源之外的独立直流系统,不仅可以提供日常公共照明,同时兼备应急照明不受其他供电系统的影响一套系统多种功能且备急时间远远大于国家消防规定的90分钟应急照明时间。该系统为独立系统,当楼内发生突发事故如火灾、地震等切断电源或区域停电时,仍可连续供电可以作为应急灯使用

   (3低压直流,安全稳定

    太阳能光伏电力是低压直流电,使用的也是低压直流的LED照明负载,整套系统由低压供电24V),因此不会发生用电的安全事故。

   (4)专用蓄能,环保长效

    系统中采用的太阳能专用晶络纳米硅蓄电池,使用寿命长达6年,是传统蓄电池的3倍以上。主要是具有免维护、寿命,安全稳定等特点。

   (5)组合照明,智能控制

    PV-LED系统根据地下车库照明需求的特点及监控的强制性要求,设计出感应工作照明和常亮值班照明相结合的最佳照明模式,车道灯保持常亮,车位灯则人来车来时自动点亮,人走车走时自动熄灭,这个模式在最大限度地满足了照明和监控要求的基础上,又大大提高了节能减排、节能增效的效果。

   3、PV-LED系统配置

PV-LED系统只要有:

(1)太阳能电池组件(电源)

 (2)智能控制系统

 (3)储能单元(专用蓄电池)

 (4)照明负载(LED灯具)组成

PV-LED配置是从系统整体出发对系统各部分进行性能参数的具体设计,从而实现整个光伏发电用电系统的动态平衡,保证系统运行的可靠性,达到新能源应用的实用和经济性,达到实际的节能效果。


 三、效益分析

 1.传统照明投资价格:布线及安装具工程预算40-50元/㎡元/㎡     

 2.传统照明电力损耗:

(1)按照照度75LX设计,功率密度设计为3.5W/㎡;年用电量为:3.5 x 365 x 24 =30 (度/㎡);

(2)按照照度60LX设计,采取三基色节能灯具(或LED灯具),功率设计为 2.5W/㎡;年用电量为:2.5 x 365 x 24 =21.9(度/㎡)

(3)按照照度45LX 采取牺牲照度,灯具点亮率80%,功率密度2.5W/㎡设计但开灯率为80%;

   2.5 x 365 x 24 x 80% = 17.5(度/㎡);

    以上按照最少耗电量计算为17.5(度/㎡),按照1元/度计为17.5元/㎡,未含线路损耗等费用。

(4)维护费用每年 4元/㎡

        综上:传统照明单位费用为:17.5+4  =21.5元/㎡

3.PV-LED 照明

(1)增量投资内容:电池组件、控制器、LED灯具,安装工程

 (2)每年节约90%电量,即每年可节约17.5x 90%+4=19.75元/㎡

  4. 分享

 (1)采用PV-LED 每年节约19.75元/㎡

 (2)每年均益安联节省维护费用返投资维护11元/㎡,占56%;

 (3)维护由技术产品商全部负责。

 优势:

(1)地产商不增加投资,获得节能收益;

(2)地产商不需负责今后维护。不再担心光伏、蓄电池、LED灯具的更换;

(3)建筑可增加绿色效果,提升建筑档次。

5.效益:

  (1) PV-LED项目,可在不需增加投资的基础上,获得约44%的节能收益即 8.75元/㎡;

 (2)如房地产商2012年建设地产200万平米,地下车库约为60万平米,则一年节约费用可达525万元。20年产品寿命内可节约10,500万元。 

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