行业观察

• 钢铁企业分布式光伏发电系统的建设经验介绍

  王海波;栾国文;杨领芝;

  为响应国家碳达峰、碳中和政策，作为降低钢铁企业电力资源消耗的创新实践，在充分研究了青岛市太阳能资源条件的基础上，以青岛特殊钢铁有限公司的厂区屋顶为依托，开发、建设了分布式光伏发电系统。该项目总装机容量为23 MW_p，选用385 W_p单晶硅光伏组件，采用“自发自用、余电上网”模式，光伏发电系统自发电就地升压，可并入电网直接使用。按照25年运营期计算，该项目的理论总发电量为60909.22万kWh，理论年均发电量为2436.37万kWh；理论年均利用小时数为1059.29 h；其投入运行10个月的累计实际发电量为2390万kWh。该项目节能减排效果显著，且具有良好的社会效益和综合经济效益，为钢铁企业能源结构优化提供了示范性思路。

  2023年02期 No.346 5-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1834K]
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• 光伏发电系统在济南地铁1号线高架车站的应用

  孙二杰;

  以济南地铁1号线高架车站为例，对光伏发电系统在该高架车站应用的可行性进行分析，并对应用于该高架车站的光伏发电系统的光伏组件、光伏支架、逆变器的选型，光伏并网方式设计，光伏监控系统设计等进行阐述；最后对该高架车站光伏发电系统产生的经济效益和环境效益进行分析。结果表明：济南地铁电价按照0.57元/kWh计算，平均每年可节约电费51.6万元，25年可节约电费1290万元；除去初始投资，结合本项目的中标价格6.74元/kWh，即使不考虑政府补贴，静态投资回收期也仅为10.26年；NOx、CO2、SO2的年减排量分别为12.35、820.90、24.76 t，具有较好的经济和环境效益。

  2023年02期 No.346 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1873K]
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学术研究

• 135 MW_e塔式太阳能热发电站全生命周期碳排放研究

  朱晓林;宓霄凌;章颢缤;金建祥;王伊娜;

  以中国西北地区135 MW_e塔式太阳能热发电站(太阳直接辐射量为2015 kWh/m~2，年均光电效率为14.9%，储热时长为11.2 h，全生命周期为25年)为研究对象，基于全生命周期评估方法，通过研究边界定义、清单统计，计算得到该电站全生命周期4个阶段的度电碳排放量，并对结果进行分析。结果显示：1)该塔式太阳能热发电站的全生命周期度电碳排放量为22.7 gCO_(2e)/kWh，处于国内外同类电站度电碳排放量(22～35 gCO_(2e)/kWh)的低位水平，折合到单位镜场面积的度电碳排放量为1.56×10~(-5) gCO_(2e)/(kWh?m~2)。2)在该塔式太阳能热发电站全生命周期4个阶段中，设备、材料制造阶段的度电碳排放量最高(占比约为87.4%)，运营维护阶段次之(占比约为7.2%)，废弃处置阶段位列第3(占比约为3.3%)，建设安装阶段最低(占比约为2.1%)。3)当新增的百兆瓦级塔式太阳能热发电站发电量替代全国火力发电发电量的1%～20%时，年碳减排量可达0.49亿～9.78亿t。由此可知，塔式太阳能热发电站具有极大的碳减排能力及环保效益。

  2023年02期 No.346 20-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1634K]
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• 界面层对CIGS薄膜太阳电池电性能影响的数值模拟研究

  王志永;

  通过在铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池中分别插入RbInSe_2薄膜和MoSe_2薄膜作为界面层，设计出新的电池结构，然后使用模拟软件wxAMPS研究了界面层对CIGS薄膜太阳电池电性能的影响。研究结果表明：RbInSe_2薄膜对CIGS薄膜太阳电池电性能的提高效果不明显，且随着RbInSe_2薄膜厚度的增加，电池电性能呈先升高后降低的趋势。MoSe_2薄膜对CIGS薄膜太阳电池的电性能有显著的提高作用，主要原因是该薄膜与CIGS薄膜构成的异质结在电池内部附加了一个电场。该电场能够将向MoSe_2薄膜运动的电子“反射”回CIGS薄膜中，降低载流子的界面复合速度，进而提高光生电流。以分析获得的最优参数进行数值模拟，同时插入MoSe_2薄膜和RbInSe_2薄膜的CIGS薄膜太阳电池的最高光电转换效率可达25.0%，这为实验室及实际生产制备出高效CIGS薄膜太阳电池提供了一条可能的技术路径。

  2023年02期 No.346 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1951K]
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• 多孔介质辅助平板式太阳能集热器热性能强化的数值仿真研究

  成祖德;林新伟;夏永放;王海涛;冯军胜;

  多孔介质材料具有良好的传热和蓄热性能。设计了新型多孔介质辅助平板式太阳能集热器的二维数值仿真模型，对其内部热性能进行了数值模拟，研究多孔介质块的形状(矩形、梯形、三角形结构)、布置数量和渗透率(达西数Da=10~(-5)～10~(-2))等因素对平板式太阳能集热器热性能强化的影响；然后考虑到插入多孔介质伴随的压降和摩擦阻力损失，提出了评价集热器传热性能与阻力损失的性能评估标准。研究结果表明：在平板式太阳能集热器换热通道插入4种不同形状的多孔介质块，矩形多孔介质块背部附近区域更易产生涡区，集热器内传热性能最强，但通道内流动阻力系数大，从而导致阻力损失大。当多孔介质区域总长度一定时，随着多孔介质块布置数量的增加，涡区数量相应增加，集热器内传热性能加强，且通道内流动阻力损失呈现先增加后降低的规律。多孔介质块渗透率对集热器传热性能的影响显著，当Da=10~(-2)时，集热器传热性能最强。集热器内多孔介质块布置任意数量、高渗透率(Da=10~(-2))条件下，矩形多孔介质块的性能评估标准最佳；在多孔介质块布置数量(N=6)较多、低渗透率(Da=10~(-5)、Da=10~(-4))条件下，三角形多孔介质块的性能评估标准最佳。

  2023年02期 No.346 40-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2975K]
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技术应用

• 210 mm大尺寸硅片光伏组件和组串式逆变器的匹配性研究

  霍振楠;

  将采用210 mm大尺寸硅片的光伏组件(下文简称为“210 mm硅片光伏组件”)串联成的两个光伏组串输入1个最大功率点追踪(MPPT)时，光伏组串的输出电流会大于MPPT的输入电流，从而产生限流损失。针对当前210 mm硅片光伏组件与现有组串式逆变器之间不匹配导致的限流损失、过载损失问题，首先利用PVsyst仿真软件对3种逆变器设置模式时逆变器的限流损失和过载损失情况进行模拟，从中选取最优的逆变器设置模式；然后模拟分析采用“多MPPT+power sharing”逆变器设置模式时，组串式逆变器在不同太阳能资源区和不同容配比下的限流损失和过载损失情况。模拟结果显示：对于1个MPPT的最大输入电流为30 A的组串式逆变器而言，其限流损失随容配比增大有先增后减的趋势，当容配比较大时则以交流输出端过载损失为主。因此，在进行光伏组件和组串式逆变器选型时，应根据二者的最新发展情况，选用合理的配置，避免限流损失和过载损失，以提升光伏电站的收益。

  2023年02期 No.346 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1792K]
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• 基于户外并网光伏电站运行数据的双面光伏组件发电性能研究

  钟根香;胡铮龙;张要锋;

  在湖南省湘潭地区某建筑屋顶建设光伏电站实证平台，跟踪分析了该平台中户外并网光伏电站在2020年10月—2021年9月这1年间的运行实证数据。总结了光伏电站所在地的气候情况及实测的太阳辐照情况，有针对性地对比了传统单面光伏组件与不同类型双面光伏组件的发电表现，分析了采用不同类型跟踪支架系统的双面光伏组件的发电量增益情况。相关结果可为光伏产品选型和当地光伏发电系统设计提供有效的数据支撑。

  2023年02期 No.346 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1836K]
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• 太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化

  郑煜鑫;张亮亮;白雪;李阳;郭尚昊;陈小兵;

  以应用于西安市周边地区农村住宅的太阳能-地源热泵复合系统为研究对象，利用TRNSYS软件对该复合系统进行建模。首先，对复合系统中主要部件的参数计算方式进行了详细阐述；其次，对复合系统中的太阳能集热器倾角与蓄热水箱容积进行了分析；最后，从太阳能集热系统集热量、地源热泵系统能耗及能效比(COP)等角度对复合系统的运行工况进行优化。研究结果表明：在整个供暖期，在集热器倾角为52°、蓄热水箱容积为0.45 m~3时，整个复合系统的总能耗最低；优化后的复合系统的总能耗为1089.6 kWh，地源热泵系统在运行期间的平均COP为3.5371，太阳能集热器的累计集热量为327.3 kWh。研究结果为西安市及其周边地区应用太阳能-地源热泵复合系统的设计及优化奠定了基础，对实现碳达峰及碳中和目标具有重要意义。

  2023年02期 No.346 65-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2015K]
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• 风切变指数对风电机组轮毂高度选取的影响分析

  岳俊;谯刚;李文龙;汪志斌;

  随着风电技术的不断进步，以及轻量化的柔性塔筒技术的运用，使得在较低风切变指数下提升风电机组轮毂高度变得可行。风电机组轮毂高度与风切变指数基本呈正比关系，风切变指数越大，轮毂高度越高，发电量越大，相应的投资成本也显著增加。探讨了风切变指数与风电机组轮毂高度之间的内在关系，构建了一种新的风电机组轮毂高度选取模型，综合考虑轮毂高度提升带来的发电收益增加和投资成本增加之间的关系，以财务净现值作为不同风切变指数下风电机组最佳轮毂高度选取的经济指标，探讨了不同风切变指数下最佳轮毂高度的选取结果，实现了风电场资源利用及收益的最大化。研究结果对风电场中风电机组轮毂高度的选取具有一定的参考意义。

  2023年02期 No.346 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1695K]
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• “上大压小”风电场改造项目的风电机组布局优化方案研究

  雷鸣;赵青;程施霖;赵文武;

  中国早期的风电技术不成熟，部分风电机组存在故障率高、效率低的情况，严重影响了风电场的整体经济效益。以建设在复杂地形的风电场为例，针对采用“上大压小”方式对风电场改造时风电机组的布局问题进行分析，通过Meteodyn WT软件解析Navier-stokes方程，仿真复杂地形条件下风流的运动，再结合OpenWind软件优化风电机组的布局，从而最大限度利用风能资源，使整个风电场发电量最大化，提高风电项目整体经济效益。

  2023年02期 No.346 81-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1848K]
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