【科技前沿】研究人员试验于海上应用的薄膜漂浮光伏系统/为什么负载会优先使用光伏发电?

中国电源

2021-12-06

导读：荷兰的一项新合作研究正在探索在海上部署薄膜漂浮光伏系统的经济可行性。由研究机构TNO牵头的一个联合体在鹿特丹

荷兰的一项新合作研究正在探索在海上部署薄膜漂浮光伏系统的经济可行性。

由研究机构TNO牵头的一个联合体在鹿特丹附近的一处湖泊安装了一个试点系统，该项目还将研究柔性太阳能电池组件的发电量、漂浮装置在面临海浪和强风时的表现以及装置表面有机物的生长。

Solar@Sea II项目包括两个尺寸为7×13米的浮体，浮体上方装有20kWp太阳能电池组件。组件和浮体都由联合体开发的柔性材料制成。

据TNO称，系统设计使浮体和组件对波浪的抵抗力变得更小，这意味着与刚性浮体相比，这种浮体和锚定系统可以更轻，因此生产成本也更低。

Solar@Sea II项目由两个浮体组成，组件功率20kWp

该试点项目将持续到2022年夏，项目已获得荷兰经济事务和气候变化部的补贴。

TNO研究员兼Solar@Sea II项目经理Wim Soppe表示，从技术上来说，在海上安装带有太阳能电池组件的大型漂浮系统并使其运行几十年非常具有挑战性。

"此外，由于重型刚性浮体的材料费用，在通常情况下，这些系统很难实现经济可行性。这种新概念所需的材料要少得多，因此，它应该也会便宜得多，我们对此寄予厚望。”

在完成这个项目后，下一步工作是在北海建造和安装一个漂浮系统。TNO表示，目标是在2024年左右开发一个1-5MWp、可与北海风电站共址的商用系统。

荷兰已经拥有一个由Oceans of Energy公司开发的海上漂浮光伏电站，能源公司Equinor今年早些时候透露，计划与工程公司Moss Maritime合作，在挪威海岸波涛汹涌的水域测试一个漂浮光伏电站试点项目。

而在其他地方，包括Ocean Sun和Fred Olsen Renewables公司在内的一个联合体获得了在加那利群岛海岸开发一个250kWp漂浮光伏试点项目的欧盟资助。这一项目被用来探索漂浮光伏技术在颇具挑战的海洋条件下的性能。

开发商BayWa r.e.已在荷兰部署了大量内陆漂浮光伏电站，今年早些时候，BayWa r.e.在采沙湖投运了两个总功率为71MWp的电站，公用事业公司RWE的目标是2021年年底前，在荷兰完工一个6.1MWp的漂浮光伏项目。（来源：PV-Tech每日光伏新闻）

为什么负载会优先使用光伏发电?

自用，余量上网”是指光伏发出来的电，优先给负载使用，负载用不完，再发到电网。初次接触光伏的朋友，会有很多疑问：光伏发出来的电，怎么能保证优先给负载使用，而不是光伏电送入电网，负载从电网取电？有什么依据能说明负载使用的电是光伏电，而不是电网送过来的电？光伏发电和市电频繁切换，会不会影响逆变器或者设备？

1.同一时刻电流只有一个方向

从电路原理上，电流都是从电压高的地方流向电压低的地方，在同一个时刻，电流的方向是唯一，就是说，电流在同一个点不能同时既流出又流入。我们以用户侧电表为节点，在同一时刻，电流只有一个方向，要么是光伏电流向电网，要么是电网的电流向负载。所以不存在同一时刻光伏电送入电网，负载从电网取电的情况。

2.光伏发电为什么能优先使用？

光伏发电是一种电源，它可以输出电能，而且只能输出电能，而电网是一种特殊的电源，它既可以向负载提供电能，也可以作为负载接收电能，根据电流都是从电压高的地方流向电压低的地方这一原理，当光伏发电时，从负载上看，并网逆变器的电压始终比电网的电压要高一点，因此负载优先使用光伏发电，只有当光伏的功率小于负载功率后，并网点的电压才会下降，电网才会向负载供电。分布式光伏，自发自用，余量上网，一般要装两块电表，逆变器出来装一块电表，记录光伏发电，用户侧并网点装一块双向电表，用来记录光伏向电网送电以及用户向电网买电。

并网馈电系统中，市电主要用于构建电网的电压/频率/相位。并网逆变器不输出电压，而是跟踪电网相位和波形，只向电网输出电流，因为光伏逆变器的电压比电网电压要高，根据电路原理，电流是从电压高的地方流向电压低的地方，所以只要光伏能发电，就一定会先送到负载端。

从负载角度上，负载消耗电流，是从离自己最近的电流源获取电流。以屋顶系统为例，并网逆变器都是在市电变压器之后，当然是并网逆变器馈电，首先被利用。

3.光伏发电和市电频繁切换，会不会影响逆变器或者设备？

由于光照不稳定，时大时光，光伏发电的功率也不稳定，因此负载用的电，有时可能是光伏电，有时可能是市电，有时可能是光伏电和市电同时供应，其实这是表面上的。从理论上，用户使用的电都是电网的电，因为逆变器有一个功能，能够把组件发出来的电，变成和电网完全相同的电，具有相同的电压，相同的频率，相同的相位。这个切换过程实际上也是不存的。

4.用户怎么区分正在使用的电，是太阳能光伏电还是电网电？

从电能质量的角度上看，用户完全分辩不出自己用的电到底来自哪里。其实，也没有必要去区分到底是用哪一种电。如下图所示，并网点安装在变电房，并网点安装双向电表，电流有两个方向，可以计量光伏发出来的电，负载用了多少，上网送出多少。但厂房1到3，电流只有一个方向，就不能单独计量哪一个厂房光伏用了多少电，电网用了多少电。