天气这么热太阳能发电不得起飞喽啊?喽啊不起来

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  就说这高温天气把人逼疯到什么程度了。

  有人甚至动了买太阳能的心思,来给自己家空调供电

  

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  HN上也是呼声一片,“我们需要大量太阳能板”还成为了全民热议话题,讨论度达到了809。

  

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  这种天气下,英国7月一天的太阳能发电量就达到了66.9吉瓦时,能满足全国8.6%的需求,德国那边据说还达到了太阳能发电量单日新高。

  难道说,极端高温还真能“百害而有一利”?

  

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  BUT,非常抱歉,你可能想多了。

  太阳能发电,其实也怕高温!

  太高温,光伏发电效率下降了

  这事儿还得从太阳能发电的设备说起。

  太阳能发电的原理,本质上是利用照射半导体产生的光伏效应(光生伏特效应),将光能直接转变为电能。

  具体来说,就是通过将太阳光照射到P型半导体和N型半导体接触形成的PN结上,PN结吸收光子的能量后,激发电子和空穴(向相反方向移动),从而出现异号电荷积累形成正负两极,产生电压。

  从这个角度来看,更多的光能确实能产生更多的电能。

  

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  BUT,高温不等于更多的光能(即使没有太阳光,环境温度也可能非常高)。

  不仅如此,它还会严重影响半导体的工作效率。

  受自身性质影响,半导体的温度稳定性极差,必须保持在20℃~30℃范围内才能正常工作,高温散热不及时的话,直接就烧坏断路了。

  

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  除此之外,高温还会产生热斑效应和PID效应等影响。

  热斑效应,指串联支路中部分组件因某些原因被“遮蔽”,不仅无法产生电量,还会被当做负载消耗其他支路产生的能量。

  一旦出现高温天,局部温度过高的情况就会被加剧,强化热斑效应,直接导致组件电池板老化、损坏的情况。

  毕竟作为暴露在外界的“一大块板子”,光伏电池板不可避免会被污染,如出现屎等。

  放在平时,鸟屎也就是导致一个小电阻,但高温一出现,就会加剧它带来的影响,极易出现烧坏组件的情况。

  

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  除此之外,PID效应(电势诱导衰减)也会随着高温潮湿的环境加剧。

  由于高温天气往往也伴随着潮湿,因此空气中的大量蒸气,会通过封边硅胶或背板进入组件内部,从而导致组件内部大量电荷聚集在电池片表面,造成性能严重下降。

  

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  综合来看,太阳能发电的最佳温度在25℃,温度太高反而影响发电。

  而且,高温或许还对新能源发电有更严重的影响。

  比如一些核电站最近都在降低发电,因为排出的冷却水温度太高,会对海洋生物造成威胁。

  例如在去年年底,英国的托内斯核电就不得不紧急关闭,因为较高的海水温度导致大量水母泛滥,以至于直接堵塞了他们的冷却水出口

  同样在这些年,美国加州日本菲律宾以色列的一些海水降温电站,也因为采取海水冷却的方式,导致大量水母繁殖而无法继运行。

  

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  那么,高温会导致太阳能工作效率下降的话,通过热能这种方式可不可行呢?

  还有哪些利用太阳的发电方式?

  众所周知,我国是一个可以把黑人老哥都热到中暑的高温大国

  这么好的热能资源,咱们当然得利用起来。

  所以除了太阳能光伏发电外,我国还有很多利用太阳能的新型发电方式。

  比如常被拿来做比较的光热发电。

  在我国敦煌就建有全亚洲装机容量最大、全球单机聚光面积最大的熔盐塔式光热电站。

  今年6月,它的发电量超过了3379万kWh,单次连续不间断发电262小时,晴天平均日发电量超过185万kWh。

  

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  与上述提到的光伏发电不同,它不需要昂贵的硅晶光电转换工艺,原理上其实类似于传统的火力发电。

  简单来说,就是用一面面大镜子来聚集太阳光,通过换热装置“烧开水”产生蒸汽,然后推动汽轮机发电。

  因为原理相近,它甚至可以直接接入传统发电厂。

  其最大的好处就是没有太阳光时,还能继续发电。

  通过储能系统,光热电站可以先将有太阳时的热能收集起来,在光线不足时再调用。

  这就避免了光伏发电中,一没太阳就停摆的问题,还能根据下游用电需求来调峰。

  与此同时,光热电站所用导热工质是循环使用的,几乎不产生排放。

  更为关键的是,上述我们提到光伏发电易受高温影响的主要原因在太阳能电池板上,而光热发电并不使用这一部件。

  所以,应对极端高温气候,光热发电或许会更有优势?

  

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  但光热发电同样有劣势,那就是对光照、占地面积要求更高,不是一种适合小型化的技术路线。

  比如敦煌光热电站的镜场总面积达到了140多万平方米。

  一直以来,它的建设成本也居高不下,可达到光伏发电的4-5倍。

  

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  而除了陆地上,在水面上也能利用太阳能发电,还能顺便解决太阳能电池板高温的问题。

  这就是浮动式水面光伏发电。

  简单理解,就是让太阳能发电板漂浮在水上,水作为高热容物质,能为光伏板散热提供有利条件。

  而且这种发电厂,可以直接建在城市郊区的湖泊水面上。

  比如在我国德州丁庄镇,就建有世界单体容量最大的漂浮式光伏电站,总装机容量为320兆瓦。

  

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  属实是“躺着就能发电”了。

  

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  One More Thing

  那么,格局再打开些,把太阳能板发射太空可以吗?

  毕竟地球上能接收到的太阳能量,不仅已经被大气层反射散射过,各地区的空气质量也会影响太阳能发电的效率。

  在太空中,太阳能板理论上还能做到24小时持续工作,不存在夜晚的影响。

  于是在20世纪70年代左右,就有人提出了天基太阳能(Space-based solAR power)的发电方法。

  

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  嗯,就是将卫星发射到太空中,在太空中收集太阳的能量传回地面。

  它需要在卫星上搭载光伏电池,将太阳能转换成电能,再通过天线发射微波的方式,将电能传输到地面接收站。

  国内外都有过这方面的研究计划。2008年,日本提出要把空间太阳能作为国家目标,还制定了相应的商业化路线图;2014年,国内西安电子科技大学也提出了OMEGA(球形膜能量收集阵列)计划。

  然而,受限于发射成本,天基太阳能研究并没有火起来。

  直到这几年,随着发射成本的降低,NASA也开始重新考虑“天基太阳能”这一技术的前景。

  据SpaceNews消息,NASA已经与一些技术机构就这件事进行了讨论,计划将结果在今年9月的国际宇航大会(IAC)上展示。

  不过,早在2012年,马斯克吐槽过这是个“蠢到没边儿”的事情。

  

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  你感觉这种发电方法可行吗?


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标签: 高温 夏天 太阳能

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