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史珺博士:谈谈光伏发电的能量密度问题

2018-10-16 17:18      点击:

  史珺博士:谈谈光伏发电的能量密度问题

  本文想要点谈谈光伏等新动力的一个缺陷,能量密度低的问题,仍是以光伏为例,由于光伏发电的这个缺陷最显着。

  能量密度,指单位动力介质可以开释出的能量,这个单位可所以单位分量、单位体积,或许单位面积。例如,评论煤炭的时分,咱们所说的热值,就是单位分量所可以开释的能量,通常以热值来表明。而关于石油或天然气等流体,既可以用分量(每克多少千卡),也可以用单位体积的能量来表明,如关于天然气通常以每立方米多少千卡热量来表明。

  传统动力的能量密度是很高的,例如,一车厢煤炭可以让火车跑数千公里,可以宣布20万度电,满意满意1万个家庭一天的用电需求。轿车加满一箱油,可以跑七八百公里,这就是能量密度高的优点。能量密度高,还使得传统动力便于贮存和运送,无论是煤仓仍是储罐,一个几十亩的当地,就可以贮存供几十万户居民一个月的动力消费所需的煤炭和石油。

  光伏发电的能量密度低,不是光伏发电组件的问题,而是阳光照射到地上的能量密度就很低,由于承受光照是依照面积核算的,因而光伏发电的能量密度也以单位面积核算。晴天的正午,照射到地面上每平方米的阳光的总能量功率大约是1千瓦,假设光伏发电的变换功率依照20%核算,那么,每平方米光伏组件的功率就是200瓦。假设依照现代城市家庭每户5KW的用电功率核算,1万户的家庭用电,需求25万平方米的光伏组件,假设考虑到每天光伏发电的小时数,这个面积可能还要大上两到三倍,也就是一到两平方公里的光伏电站才干满意1万户的家庭用电。

  与石油煤炭比较,光伏的能量密度低好像的确是一个缺陷。可是,假设咱们看看电力的用户,就会发现,除了大型工厂和设备以外,绝大多数的电力用户其实需求的能量密度并不高。以居民为例,依照前面每户5KW的功率核算,选用光伏发电大约需求25平米的光伏组件,占有约50平方米左右的房顶面积,这是绝大多数居民的房子都可以满意的。而大多数电子、机械、电子工厂,假设厂房的面积是5000平方米,房顶的光伏组件将可以供给800K的电力(考虑了保护通道),这样的功率在大部分的状况下,可以满意该房顶下的车间里的设备出产和人员工作的用电。 而村庄和乡镇,由于修建高度不大,相对用电功率不大,光伏发电的能量密度愈加不是问题。至于农业出产、油田、矿山、户外基地、哨卡等当地,光伏发电的能量密度简直是由大天然(另一个名字叫天主)为这些场合量身定做的。

  真实需求高能量密度的,只要高层修建、冶金、化工等高载能工业项目。从修建物或许工业设备的数量上来说,他们所占的比重并不大。

  因而,光伏发电的能量密度低,与大部分电力用户的能量密度散布状况是共同的。因而,应当说,除了那些高载能的工厂需求传统的化石动力来用于供电外,关于大多数的居民、乡镇、村庄、农业出产、户外设备的供电来说,光伏发电与电力用户的需求的能量密度反而愈加匹配,愈加适宜。

  那么,为什么在大多数人们的心目中,能量密度低会成为一个缺陷,并且是很大的缺陷呢?这是由于电网的结构所决议的。

  由于煤炭、石油的能量密度高,因而,逐渐形成了大功率发电机组会集发电的方式,并且,锅炉、汽轮机、发电机的功率越大,功率也越高,因而,发电厂的功率就越来越大。发电厂宣布的电力通过主干电网送往各地,然后再通过较低电压的输配电网络传送到工业区、居民区等终究电力用户。假设光伏发电也要选用这样的形式来进行输电和配电,天然,能量密度低就成为缺陷,由于不只占地面积大,并且,电力搜集的本钱也十分高。

  可是,现代电力输电网络的系统,并非是天然生成的,而是跟着发电技能逐渐演化成为现在的电力输配系统。

  1880年,在爱迪生发明晰电灯,使得电力第一次具有实践的效果(照明)今后,爱迪生开端为路灯的照明铺设输电系统。其时的电力和电灯都是直流电,环亚ag娱乐下载,爱迪生的电力系统是低压直流电(与现在的光伏发电完全相同),在间隔发电机半英里的范围内,直流电是高功率并且经济的,与现在光伏所倡议的低本钱高功率的方针相同。因而,爱迪生在一个城市里树立多个直流中心站,从中心站电线呈放射状辐射到周围一英里方圆内的修建。其时爱迪生电灯公司的第一批客户包含德雷克赛尔财团、摩根财团、帕克银行,还有《纽约时报》。爱迪生的电力系统逐渐从门罗公园扩充到华尔街,然后是华盛顿的白宫,再到巴尔的摩。爱迪生树立了自己的低压直流电网系统,并深深为之骄傲。他底子不想与交流电有任何关系。