對于一個入場觀看比賽的觀眾,這12個入口的安檢亭看起來沒有什么區別,但如果有機會從上空俯視,你會發現東南角的7個安檢亭頂部閃閃發光。這是太陽能光伏發電系統的電池片。
尚德電力控股有限公司鳥巢項目組負責人鐘城介紹說,無錫尚德為這7個安檢亭安裝的太陽能光伏發電系統,通過54個電池片組件,可以將太陽能能量轉化為直流電力,峰值發電功率約15千瓦。整套系統每天可為鳥巢提供520度綠色電力,按平均每天5小時光照時間計算,該系統將穩定運行25年,累計可生產約475萬度綠色電力,可減排2500多噸廢氣,替代1500噸標準煤。
一般來說,太陽能發電分光熱發電和光伏發電,其中光伏發電普及較廣,是根據光生伏特效應原理,利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網發電,光伏發電系統主要由太陽電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,它們主要由電子元器件構成,不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。
2006年年初,尚德電力正式參與這一項目的競標。尚德電力的方案采用了不可逆流、無儲能的太陽能光伏發電技術,可以就地安裝、維護費用低。但這并不是尚德方案中標的主要原因。實際上對所有投標企業來說,關鍵點不在于系統設計和性能本身,而是這套太陽能光伏并網發電系統需要與奧運場館建筑融為一體,以達到整體的美觀效果。也就是說,安檢亭頂部原設計的“<”形固定了發電設備的尺寸和形狀,電池片的形狀是非標準的。
從俯視圖中很容易看出,由于鳥巢的主結構不是規則的圓形,所以7個安檢亭的開口角度也不相同,需要安裝電磁片的7個安檢亭有三個不同的角度,分別為138度、113度、131度。
鐘城回憶說:“我們被要求提供符合設計要求的梯形或三角形的與原設計形狀完全一致的系統?!?/p>
這其中的關鍵是電池片的切割。太陽電池片是光伏發電的最基本元件,有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等,目前單晶和多晶電池用量最大,非晶電池用于一些小系統和計算器輔助電源。鐘城解釋說,尚德電力的電磁片由單晶硅制成,非常薄,只有200微米,而且很脆,難以切割成形。因此普通太陽能光伏發電所采用的電池片都是正方形或長方形的。
為確保產品質量和工期的順利完成,尚德電力組件研發部成立了70多人的項目研發團隊,在對安檢亭的結構形式、角度,以及太陽能組件在安檢亭頂面的排布方式進行深入分析研究后,制定出研發方案。方案對組件結構設計、自動焊接設備、層壓工藝、裝框等環節在原有技術的基礎上又進行了優化調整。
由于每個安檢亭朝向不同,且間隔較遠,尚德電力采用了分單元發電、就地并網的方案,即每個安亭為一個并網發電單元,通過光伏并網逆變器與公共電網并接,實現了與公共電網的互聯、互通和互補。系統發電除滿足鳥巢檢票系統的自身用電外,多余電力還將并入國家體育場的電力供應系統。
同時,設備的使用壽命也是招標中的一項重要指標。針對鳥巢項目中組件的高效率、高可靠性要求,研發人員精選了各項參數完全一致的電池制作組件,完全發揮每一片電池的性能,在組件層壓過程中,通過仔細調節,反復試驗層壓的溫度、壓力等工藝參數,確保組件100%與設計一致。
太陽能光伏發電系統的內部結