試分析光伏發(fā)電技術(shù)在廢棄礦山中的應(yīng)用

許明

合肥陽光新能源科技有限公司 安徽 合肥 230088

引言

伴隨著能源枯竭以及當(dāng)代相關(guān)技術(shù)的快速進(jìn)步，太陽能資源、風(fēng)能資源以及核能資源應(yīng)運(yùn)而生，其與石油資源、煤炭資源進(jìn)行比較，太陽能資源、風(fēng)能資源均歸屬可再生能源，且具有一定的清潔性，對(duì)環(huán)境破壞較小。要想將太陽能資源、風(fēng)能資源轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)我國可再生能源的開發(fā)運(yùn)用，促進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生改變，降低石油等資源的運(yùn)用，改善我國生態(tài)環(huán)境，因此在廢棄礦山中發(fā)展太陽能光伏發(fā)電站具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。文章通過研究光伏發(fā)電站在廢棄礦山中的建設(shè)狀況，分析光伏發(fā)電技術(shù)在礦山中的運(yùn)用，從而為我國相關(guān)的項(xiàng)目建設(shè)提供一定的依據(jù)。

1 項(xiàng)目建設(shè)概況

該項(xiàng)目在我國某地區(qū)的廢棄礦山中進(jìn)行建設(shè)，太陽能光伏發(fā)電站工程的投入為三百萬元，工程建設(shè)的占地面積為10公頃，太陽能光伏發(fā)電站的裝機(jī)容量為5兆瓦，該工程在建設(shè)完成之后，年發(fā)電量可以達(dá)到55萬千瓦時(shí)。另外，工程第一期的裝機(jī)容量為3.115兆瓦，后期的裝機(jī)容量為1.885兆瓦。工程建設(shè)地區(qū)的地形為：北部地形較高南部地形較低，平均海拔位于700米至750米之間。建設(shè)地區(qū)的礦場，是由20世紀(jì)70年代進(jìn)行開發(fā)的，礦場呈現(xiàn)出階梯狀，同一層的地形較為平坦，底層表面建設(shè)有相關(guān)的礦區(qū)工作設(shè)備以及礦區(qū)工作者的生活區(qū)域，因此，該地區(qū)是一鍵式太陽能光伏發(fā)電站項(xiàng)目，且具有一定的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的闡述

光伏發(fā)電板作為太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，其不僅能夠?qū)⑻柟獾哪芰哭D(zhuǎn)化為電能，而且還可以在另成多上使太陽能發(fā)電的效果得到提升，另外還可以減少太陽能電池在制造過程中的資金投入。所以，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的研究過程在一定程度上就是太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)展過程。

3 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

3.1 太陽能電池技術(shù)

太陽能光伏發(fā)電最重要的是要運(yùn)用光伏效應(yīng)，把太陽光的一部分能量轉(zhuǎn)化成電能，從而為相關(guān)的設(shè)備提供電力，如果產(chǎn)生的電能過多，還可以對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。在諸多的太陽能光伏發(fā)電的過程中，太陽能電池發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用占其比例較大。當(dāng)前階段，伴隨世界各國對(duì)太陽能電池技術(shù)的不斷研發(fā)，在一定程度上也推動(dòng)了一部分新型、先進(jìn)構(gòu)造的太陽能電池的產(chǎn)生，新型太陽能電池的出現(xiàn)在一定程度上使光伏效應(yīng)的轉(zhuǎn)化效果得到提升，根據(jù)相關(guān)的研究，其光伏效應(yīng)的轉(zhuǎn)化效果已經(jīng)達(dá)到了90%至93%。但由于太陽能電池技術(shù)產(chǎn)生時(shí)間較短，其也存在著相關(guān)的缺陷，比如其制造過程的資金投入較多。因?yàn)樘柟獾哪芰吭俎D(zhuǎn)化成電能時(shí)，具有一定的特征性，要運(yùn)用相關(guān)的Si作為太陽能電池的制造材料，而Si的制造費(fèi)用昂貴，所以導(dǎo)致太陽能電池的制造過程資金投入較多。除此之外，Si材料可以對(duì)相關(guān)的電能進(jìn)行儲(chǔ)存，但其光電轉(zhuǎn)化的效果較差。但伴隨著世界各國對(duì)太陽能電池發(fā)電技術(shù)的研究，上述內(nèi)容會(huì)得到一定的解決，從而使太陽能電池的制造費(fèi)用下降[2]。

3.2 Photovoltaic Array最大功率跟蹤技術(shù)

通過對(duì)太陽能光伏發(fā)電內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)的研究，發(fā)現(xiàn)要想使太陽能的運(yùn)用效果得到提高，就要推動(dòng)光電轉(zhuǎn)化效果的發(fā)展。經(jīng)過對(duì)相關(guān)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在太陽能光伏發(fā)電中，光電轉(zhuǎn)化效果會(huì)受到太陽光照射強(qiáng)度以及太陽光溫度等內(nèi)容的影響，而且其產(chǎn)生功率的過程，具備一定的變化性，上述情況再定程度上制約了太陽光能源的光電轉(zhuǎn)化效果。為了對(duì)上述情況進(jìn)行處理解決，目前相關(guān)國家已經(jīng)研究出Photovoltaic Array最大功率跟蹤技術(shù)，經(jīng)過運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)對(duì)Photovoltaic Array進(jìn)行把控，對(duì)光伏發(fā)電的相關(guān)狀況進(jìn)行不間斷管理，如果其產(chǎn)生的功率降低，就可以對(duì)Photovoltaic Array的輸出功率進(jìn)行改變，從而保證Photovoltaic Array能夠不間斷、高功率的應(yīng)用。

3.3 孤島效應(yīng)測量技術(shù)

目前階段，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)不僅包括太陽能電池技術(shù)、Photovoltaic Array最大功率跟蹤技術(shù)，還包括了孤島效應(yīng)測量技術(shù)。同時(shí)，該技術(shù)也在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)中占有重要內(nèi)容。與太陽能電池技術(shù)、Photovoltaic Array最大功率跟蹤技術(shù)進(jìn)行比較，該測量技術(shù)主要在具有一定單獨(dú)性的設(shè)施中進(jìn)行運(yùn)用，其可以使設(shè)備運(yùn)行的安全屬性提升。由于在太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中，會(huì)受到相關(guān)狀況的作用，有概率導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生問題，從而導(dǎo)致電力產(chǎn)生情況，在一定程度上會(huì)影響太陽能光伏發(fā)電的供電效果，而孤島效應(yīng)測量技術(shù)通過運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)，能夠在電力產(chǎn)生問題的前提下，依舊進(jìn)行供電過程，所以其可以解決上述問題，同時(shí)其還可以作為預(yù)備能源進(jìn)行運(yùn)用。孤島效應(yīng)測量技術(shù)內(nèi)容中的重要內(nèi)容是要對(duì)“孤島效應(yīng)”進(jìn)行測量，通常運(yùn)用的測量方法有：Frequency shift term method與Frequency offset method，在現(xiàn)時(shí)的測量過程中，要根據(jù)實(shí)際狀況，選擇科學(xué)的測量方法，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止其因測量方式不科學(xué)，而導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生問題[3]。

4 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在廢棄礦山中的實(shí)際運(yùn)用

4.1 電氣規(guī)劃

電器規(guī)劃的內(nèi)容主要由電氣一次與電氣二次構(gòu)成，其具體內(nèi)容如下所述：①電氣一次。上述內(nèi)容描述過，該項(xiàng)目一期工程，裝機(jī)容量為3.115兆瓦，由三個(gè)子陣列構(gòu)成，分別為1兆瓦的光伏發(fā)電子陣列2個(gè)，1.115兆瓦的光伏發(fā)電子陣列1個(gè)，同時(shí)在建設(shè)過程中安裝逆變器的數(shù)量為三個(gè)，變壓設(shè)備的數(shù)量為三臺(tái)，另外，三臺(tái)變電設(shè)備分別有1000千瓦時(shí)的變電設(shè)備2個(gè)，一千二百五十千瓦時(shí)的變電設(shè)備1個(gè)。供電系統(tǒng)的電壓等級(jí)為10000伏，通過規(guī)定的連接方式進(jìn)行連接，供電系統(tǒng)不安裝相關(guān)的變壓設(shè)備。10000伏的配電設(shè)備運(yùn)用1回光伏進(jìn)線、1回出線、1回站用變、1回?zé)o功補(bǔ)償設(shè)備形式進(jìn)行連接。另外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)安裝了相關(guān)的通信設(shè)備與測量控制系統(tǒng)。10000伏裝置、220伏直流系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)運(yùn)用相關(guān)的方式與測量控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，而其他裝置運(yùn)用相關(guān)的方式與通信設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系。②電氣二次。光伏發(fā)電站中建設(shè)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要作用為：控制10000伏斷電設(shè)備、控制相關(guān)電路開關(guān)、220伏直流系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、光伏發(fā)電中的逆向變壓設(shè)備以及其他相關(guān)的裝置?？刂葡到y(tǒng)以及相關(guān)的設(shè)備都設(shè)置在配電設(shè)備室的相關(guān)區(qū)域[4]。

4.2 土建項(xiàng)目規(guī)劃

土建項(xiàng)目規(guī)劃的主要內(nèi)容是太陽能光伏發(fā)電站項(xiàng)目建設(shè)過程中全部的土建工程，地表光伏構(gòu)件要運(yùn)用11×2 塊/組、串聯(lián)的方式進(jìn)行設(shè)置，其光伏構(gòu)件的傾斜度為21度，光伏構(gòu)件與地面的最短間隔為30厘米至50厘米的區(qū)域中。支架類型要運(yùn)用經(jīng)常使用的雙立柱構(gòu)造，支架立柱之間的間隔距離為2米，每組串聯(lián)光伏構(gòu)件的距離大概為3米。各個(gè)構(gòu)件的下部位置要安裝鋼次梁的數(shù)量為2個(gè)，按照構(gòu)建的設(shè)置方式進(jìn)行安裝，同時(shí)要運(yùn)用相關(guān)的鋁合金材料對(duì)鋼次梁設(shè)備進(jìn)行加固，鋼次梁設(shè)備要運(yùn)用螺栓以及相關(guān)的焊接方式進(jìn)行連接。另外，支架的承載能力要達(dá)到風(fēng)壓等級(jí)為0.35kN/m2的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要具有一定的平穩(wěn)性以及抗形變能力。不同構(gòu)件支架支柱注腳要運(yùn)用U型螺栓和構(gòu)建的上部進(jìn)行連接。單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)置：支架立柱之間的間隔距離為2米，每組串聯(lián)光伏構(gòu)件的距離大概為3米，每一個(gè)整體的柱腳要設(shè)置1個(gè)單獨(dú)基礎(chǔ)，各組一共要設(shè)置8個(gè)單獨(dú)基礎(chǔ)?；A(chǔ)要設(shè)置在建設(shè)的相關(guān)土層之上，同時(shí)要要求土層的載荷能力值要處于180千帕至200千帕的范圍內(nèi)。單獨(dú)基礎(chǔ)的建設(shè)技術(shù)就一定的便捷性，但其對(duì)地形的要求較高，因此，在其設(shè)置過程中要確保建設(shè)區(qū)域地形的平坦[5]。

4.3 工程建設(shè)的作用

在廢棄礦山中進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電站項(xiàng)目的建設(shè)，其具體作用有以下幾個(gè)方面：①改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，提高礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量，落實(shí)國家相關(guān)的環(huán)保政策。太陽能資源作為一種可再生的、清潔度較高的能源，其一年的發(fā)電量可節(jié)約煤炭970噸，降低二氧化硫的排放量達(dá)到1.45噸，降低氧化氮的排放量達(dá)到1.32噸，二氧化碳的排放量降低2000噸，因此用太陽能進(jìn)行發(fā)電具有一定的環(huán)境保護(hù)作用。②改善我國能源結(jié)構(gòu)。由于我國工業(yè)革命時(shí)間較晚，因此，煤炭發(fā)電在我國發(fā)電過程中占有較大比例，建設(shè)太陽能光伏發(fā)電站項(xiàng)目，不僅可以落實(shí)國家相關(guān)的規(guī)定，在一定程度上還可以改善我國能源結(jié)構(gòu)。③保證礦區(qū)經(jīng)濟(jì)能夠可持續(xù)發(fā)展。在廢棄礦山中進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電站項(xiàng)目的建設(shè)，在一定程度上可以保證礦山經(jīng)濟(jì)能夠達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)[6]。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，我國相關(guān)地區(qū)大力發(fā)展廢棄礦山環(huán)境修復(fù)，其主要原因是由于對(duì)廢棄礦山地區(qū)的環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，在一定程度上能推動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善該地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，使人民生產(chǎn)生活質(zhì)量得到提高，所以其就一定的現(xiàn)實(shí)作用。而在廢棄礦山中進(jìn)行相關(guān)的光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)，可以對(duì)其進(jìn)行二次運(yùn)用，節(jié)約建設(shè)用地。另外，如上文所述：該項(xiàng)目其一年的發(fā)電量可節(jié)約煤炭970噸，降低二氧化硫的排放量達(dá)到1.45噸，降低氧化氮的排放量達(dá)到1.32噸，二氧化碳的排放量降低2000噸。因此，在廢棄礦山中建設(shè)太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目，具有一定的前景，最重要的是就一定的經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益。相信伴隨我國環(huán)保政策的不斷實(shí)施以及地方企業(yè)環(huán)保理念的發(fā)展，廢棄礦山建設(shè)太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。