制造商正在努力压低太阳能成本,改善太阳能电池和电池板使其更有效率,但这仅仅是一部分工作。另一种选择是将新的电子产品集成到电池板,这样可以提高光伏系统输出功率,使它们更容易设计和安装。
中国尚德太阳能电力是世界最大的晶硅太阳能电池组件制造商,总部设在中国无锡,它宣布携手圣克拉拉(santaclara)公司,这是一家总部设在加利福尼亚的国家半导体公司,也携手其他太阳能电子产品制造商,一起开发“智能”电池板,这种电池板组件可产生尽可能多的电力,即使其他电池板可能表现不佳。这种性能下降是由于损坏、阳光被遮蔽或积尘。这种系统很管用,因为在常规光电系统中,一块电池板的性能会影响整个系统的功率输出。“我们认为智能模块技术是未来的一条清晰道路,”安德鲁·毕博(Andrew Beebe)说,他是尚德的首席商务官。
太阳能生产商发现很难有进一步的提高,难以更有效地用晶硅太阳能电池板把阳光转化为电能,所以太阳能创新已转移到板背电子产品。“增加的每个功率优势都会降低每瓦特的成本,电子产品就是将要改进的地方,”马修·菲斯坦(Matthew Feinstein)说,他是雷克斯研究公司(Lux Research)的助理研究员。
国家半导体公司的功率优化装置已经上市了。客户安装试验表明,它能使光伏系统增加25%的能量产出,凯文·凯瑟( Kevin Kayser)说,他是公司的市场经理。国家可再生能源实验室和光子国际公司的独立测试已经证明,电池板的功率增益高达39%。
太阳能电池组件运行于多种电流、电压等级。电池板通常是串在一起,成为一个系列,它们结合的直流电被传输到一个大型逆变器。逆变器起两个作用,把电源转换成并网的AC电流,而它的控制电路要不断寻找并设置运行电压和电流水平,以适应所有的电池板,这要根据电池板的总的功率输出。一块电池板电流下降是因遮挡或积尘,但逆变器会降低所有其他电池板的电流,这就会降低电池板组件的输出功率。“百分之十的电池板组件被遮挡,就意味着百分之五十的功率损耗,”凯瑟说。
国家半导体公司的功率优化器废弃了逆变器的中央控制电路,它安装了一个独立的控制电路在电池板背面。这使得优化器可以挖掘出每块电池板的最大功率。此外,凯瑟说,有些功率优化产品不是增加电流和电压,就是减少电流和电压,而他们的产品既可以增加也可以减少电流和电压,这就可产生更多功率。
这个装置,大约每瓦特增加12美分的光伏系统安装费用,但在两年内,它自身就可收回大部分安装成本。此外,安装者不必担心,比如说,烟囱移动的阴影,以及每块电池板的精确倾角。“它能简化设计时间,减少安装时间,所以他们的利润就上升了,”凯瑟说。
尚德没有孤注一掷,把所有的鸡蛋放在一个篮子里。该公司还在寻找微型逆变器,这是另一项电子技术,也将会提高光伏系统的功率。微型逆变器调整每块电池板的电流-电压水平,然后进一步,把电池板的直流电转变为交流电。
这两种方法都有它们的优点和缺点。微型逆变器易于把电池板连接在一起,所以新的光电系统很容易安装,以后也容易在组件上增加板数。但也很容易改造现有系统,这要用功率优化器,凯瑟说,它们也应该提供更好的整体系统效率。这是因为,把直流电转换为交流电要在每块电池板上进行,微型逆变器就可做到,这就需要提高每块电池板的低工作电压,从大约30伏升到电网标准的120伏,这会导致一些能量损失。
尚德已携手好几家公司,这些公司都生产微型逆变器和功率优化器。这些公司包括新兴公司Enphase Energy公司,在加州帕塔鲁马市(Petaluma);Tigo Energy公司,在加州的洛斯加托斯市;以及Azuray技术公司,在俄勒冈州的波特兰。Tigo公司使用直流电源优化器,调整电池板的电流水平,可以提高功率输出20%。Enphase公司声称,其微型逆变器可以使太阳能系统提高25%的功率。同时,Azuray公司既生产功率优化器,也生产微型逆变器。
虽然两种技术都已经有二十年的发展,但是它们都是最近才开始用在廉价、可靠的产品中,埃里克·维索夫(Eric Wesoff)说,他是绿色技术媒介(Greentech Media)的太阳能分析师。“电池板制造商终于相信,这是一些可持续的东西,”他说。工程师们在最大限度地采用其他办法提高光伏电池的效率,他们更愿意尝试不同的电子产品。至少有20家不同的太阳能电子产品初创公司展示了他们的新产品,就在本周洛杉矶太阳能国际会议上。
维索夫补充道,尚德正采取明智、谨慎的策略,携手多家微型逆变器和功率优化器供应商。“显然,他们没有只挑选一家优胜者或一种架构,”他说。
尚德智能技术提升太阳能功率
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