新能源

太阳能光伏发电

太阳能是一种新型的可再生能源，狭义的太阳能仅指投射到地球表面上的太阳辐射能。广义的太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且包括象水能、风能，海洋能、潮汐能等间接的太阳能资源，还应包括通过绿色植物的光合作用所固定下来的能量即生物质能。

现在我想写的是狭义的太阳能中的光伏发电。

太阳能指太阳光的辐射能量，是人类最主要的可再生能源。每年太阳辐射到地球大陆上的能量约为8.5×1010MW，相当于 1.7×1018t标准煤，远大于目前人类消耗的能量总和。

太阳向宇宙空间辐射能量极大，而地球所接受的只是其中极其微小的一部分。因地理位置以及季节和气候条件的不同，不同地点和在不同时间里所接受到的太阳能有所差异，地面所接受到的太阳能平均值大致是：北欧地区约为每天每一平方米2千瓦/小时，大部分沙漠地带和大部分热带地区以及阳光充足的干旱地区约为每平方米6千瓦/小时。目前人类所利用的太阳能尚不及能源总消耗量的1%。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。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。

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。目前多晶硅电池效率在16%至17%左右，单晶硅电池的效率约18%至20%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。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。到2009年，中国并网发电还未开始全面推广，不过，2008北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。

光伏发电是根据光伏效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。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。目前，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。国产晶体硅电池效率在10至13%左右，国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；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坪灯等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电正在起步阶段。

光伏发电设备的关键技术。对于1个光伏发电系统,光电池组件的系统结构、光伏阵列的最大功率跟踪(Maximum PowerPoint Tracking , MPPT)、并网逆变器的类型、孤岛保护技术、电能的双向计量、夜间零耗电技术、电磁兼容性和其他的安全问题(如防雷)等都是系统所面临的关键技术。

基本光伏电池( PV)系统结构基本光伏电池系统的构成有集中型、串型、交流模块型、多串集中型、逐个并联集中型等形式。

光伏阵列的最大功率跟踪技术( MPPT)MPPT技术是指根据太阳能电池所产生的最大功率来调节输出,达到最大的功率转换效率目的。MPPT最基本的算法为扰动法(爬山法)和电导微增法,大部分算法均在此基础上发展起来,其中爬山法检测精度要求低,电导微增法检测精度要求高。

并网逆变器的类型。光伏发电系统中常用的逆变器通常分四种:直接耦合系统、工频隔离系统、高频隔离和不隔离系统。

孤岛效应保护技术所谓孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时,停电线路由所连的并网发电装置继续供电,并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象。孤岛效应主要带来以下不利影响:①孤岛效应使电压和频率可能发生较大波动,甚至失去控制,从而对电网和用户设备造成损坏;②孤岛系统被重新接入电网,重合闸时,系统中的分布式发电装置如与电网不同步,可能使电路断路器装置受到损坏,且可能产生很高的冲击电流,从而损害孤岛系统中的分布式发电装置,甚至导致电网重新跳闸;③孤岛效应可能导致故障不能清除(如接地故障或相间短路故障),损害电网设备,并且干扰电网正常供电的自动或手动恢复;

④孤岛效应使得一些被认为已经与所有电源断开的线路带电,这会给相关人员(如电网维修人员和用户)带来电击的危险。但如果能克服目前存在的一系列技术和经济障碍,逐步利用一些新的控制策略,并对分布式发电系统的结构进行重新配置,则孤岛效应能够提高一些重要负荷供电的可靠性。

近几年国际上光伏发电快速发展，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦（100MW），从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦（2900MW），太阳能电池年产量达