光伏发电.pdf

光伏发电光伏发电一、光伏发电的概述光伏发电光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电，理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。多晶硅电池效率在 16%至 17%左右，单晶硅电池的效率约 18%至20%。光伏组件是由一个或多个太阳能电池片组成。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场可提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。光伏发电二、光伏发电系统的组成光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。电池方阵电池方阵在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。蓄电池组蓄电池组其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。控制器控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。逆变器逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。三、光伏发电的应用领域1.用户太阳能电源（1）小型电源 10-100W 不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW 家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。2.交通领域航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。3.通讯/通信领域太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵 GPS 供电等。4.石油、海洋、气象领域石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。5.家庭灯具电源庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。6.光伏电站10KW-50MW 独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。7.太阳能建筑太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。8.其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。四、光伏发电的发展趋势据前瞻网2013-2017 年中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告调查数据显示，2011 年，全球光伏新增装机容量约为 27.5GW，较上年的18.1GW 相比，涨幅高达 52%，全球累计安装量超过 67GW。全球近 28GW 的总装机量中，有将近 20GW 的系统安装于欧洲，但增速相对放缓，其中意大利和德国市场占全球装机增长量的 55%，分别为 7.6GW 和 7.5GW。2011 年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长 129%，其装机量分别为 2.2GW，1.1GW 和 350MW。此外，在日趋成熟的北美市场，去年新增安装量约 2.1GW，增幅高达 84%。其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家，2011 年的光伏发电安装量比 2010 年增长了约 5 倍，2011 年电池产量达到 20GW，约占全球的 65%。截至 2011 年底，中国共有电池企业约 115 家，总产能为 36.5GW 左右。其中产能1GW 以上的企业共 14 家，占总产能的 53%；在 100MW 和 1GW 之间的企业共63 家，占总产能的 43%；剩余的 38 家产能皆在 100MW 以内，仅占全国总产能的 4%。规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的 60%。无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的 10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到 2030 年光伏装机容量将达 1 亿千瓦，年发电量可达 1300 亿千瓦时，相当于少建 30 多个大型煤电厂。国家未来三年将投资 200亿补贴光伏业，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。