太阳能光伏发电综述
光伏发电的时代背景综述
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综述光伏发电的时代背景在人类发展的前5000年,对能源的要求远远没有最近的三百年来得迫切。
十八世纪,英国率先开始的工业革命,大大推动了人类社会生产力的发展,以机器生产为标志的生产力远远高于传统手工业生产,人类进入了现代文明时代,对此,人类急切的需求更多的能源以促进生产力的发展。
然而,自然界的一次能源储量有限,能源危机迫在眉睫,根据对石油储量的综合估算可支配的传统能源从全球来看,已探明的石油储量只能用到20—40 年,天然气也只能延续50—60 年左右,即使是储量最丰富的煤炭最多也只能够维持二三百年。
就连近代才发展起来的核能发电的原料铀的储量也是有限的,而且还存在安全和污染的难题,同样不能解决世电力的长期稳定供应问题。
因此,如不尽早设法解决常规能源的替代能源,人类迟早将面临燃料枯竭的危险局面。
同时,化石能源在开采、运输和使用过程中都会对空气和人类生存环境造成严重的污染.根据相关资料显示,目前,人类使用化学燃料己经为人类生存环境带来了严重的后果,由于大量使用化石能源,全世界每年产生约1亿吨温室效应气体,已经造成极为严重的大气污染,同时使得地球表面气温逐年升高,近二千年来,全球二氧化碳排放量迅速增长,如果不加以控制,温室效应将使南、北两极的冰山融化,这可能会使海平面上升几米,四分之一的人类生活空间将由此受到极大威胁。
此外,由于环境恶化造成的“黑洞”己经使人类即将面临太阳紫外线的直接照射。
光伏发电的优点太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其他新能源相比利用最大,是最理想的可再生能源.特别是近几十年来,随着科学技术的不断进步,太阳能及其相关产业成为世界发展最快的行业之一。
因为它具有以下的特点:①储量巨大:太阳能是取之不尽的可再生能源,可利用量巨大。
太阳放射的总辐射能量约是 3.75x1023kW,是极其巨大的。
其中到达地球的能量高达1。
73x1014kw,穿过大气层到达地球表面的太阳辐射能大约为8。
1x1013kW。
光伏发电出力预测技术研究综述
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光伏发电出力预测技术研究综述摘要:太阳能光伏发电对地表太阳辐射强度十分敏感,其出力具有较强的随机性,对电网的调频、调峰、备用等都具有较大影响。
随着光伏发电并网容量的不断增加,光伏发电的随机性给电力系统调度和运行带来的风险越发凸显。
对光伏发电功率进行更准确的预测能够为电网调度决策提供可靠的依据,对确保电网的安全稳定和系统的优化运行有重大意义。
我国在光伏发电出力预测领域已开展了大量研究,但是在预测技术方面仍稍滞后于欧美发达国家,处于探索阶段。
关键词:光伏发电;出力预测;技术一、光伏发电的内涵太阳能光伏发电,是指工作人员通过太阳能电池组件,在充分发挥半导体材料电子学特点的前提下,将太阳能转换为电能。
并网发电系统通过光伏数组接收到的太阳能,将其转换为高压直流电,再利用逆变器形成可供使用的正弦交流电。
电力企业运行中,为了充分发挥光伏发电系统的作用,国家电网系统也颁布了多项优惠政策,支持光伏发电项目的发展。
光伏发电在一定程度上可以节省蓄电池储能,在最大化功率运行时,太阳能发电效率也是最高的,同时其也有着很高的收益率,光伏系统布置分散,可以为用户提供较多的电能,有效缓解电网传输与分配间的压力。
二、光伏发电出力预测技术目前光伏系统的发展趋势是并网运行,由于运行的大规模的光伏并网电站很少,资料和数据有限.国内外的一些研究机构和组织对光伏出力预测有了一定的研究,天气和气候条件的实时数据集,日照强度和气候天气等数据可以通过传统方法和卫星遥感方法获得,传统获取数据的方法仅能提供当地的测量值,而通过卫星可以获得大面积地区的资料,方便进行预测。
光伏出力预测技术在国内外尚处探索和研究阶段。
1、基于物理法的预测技术。
物理方法就是找出输出量与输入量之间的关系建立物理方程,通过物理方程进行预测,光伏发电系统的输出功率具有不连续性和不确定性,影响其出力的因素有很多,其中主要为气象因素,太阳能光伏发电装置的实际输出随太阳辐射强度的变化而变化,而太阳辐射强度的变化却存在很大的随机性,而且与实时的大气状况、太阳辐射角、地表倾斜角、观测时间及日期、云层厚度及范围等因素具有密切相关性,利用历史数据建立光伏出力与这些影响因素之间的物理方程,再通过天气预报等手段预测天气情况带入建立好的物理方程中,可最终得到预测结果。
国内外光伏发电研究现状综述
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国内外光伏发电研究现状综述
光伏发电是以太阳能为载体,使用半导体物质将太阳能转换成电
能的一种可再生能源技术。
目前,国内光伏发电技术发展正以蓬勃的
势头在世界上攻坚,其发展、应用遍及世界各地,在很大程度上改变
了和改善了人们的生活。
国内的光伏发电技术已经取得了长足的进步,光伏电池的开发从
单晶硅到多晶硅、到半导体材料的研究制备、到器件的结构优化、到
聚光器组合、到系统安装施工,都取得了重大进展。
目前,国内光伏
发电技术的水平已经达到了国际先进水平,在许多方面,甚至超越了
国际水平,特别是在高效节能、低噪音、环境友好等方面发挥着重要
作用。
国外光伏发电技术也有了夸张的进步,主要体现在太阳能收集效率、电池的有效转换率和产电效果等方面。
为此,国外的企业和机构
正在继续开展技术研究,探索出更好的光伏发电技术。
而且,为了应
对气候变化而采取有效措施,许多国外国家已经出台了资助政策,大
力推广可再生能源,特别是光伏发电技术,以及提高光伏发电的建设
效率和产业竞争力。
总的来说,国内外的光伏发电技术都有了较大的发展,越来越多
的人们正在关注和研究这项技术,从而实现高效、低碳、廉价的目标。
并网太阳能光伏发电系统综述
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并网太阳能光伏发电系统综述 崇锋 马少华 张治 王延斌 王涛 施钰川 吕喜臣 马昀锋 (中电投西安太阳能电力公司,陕西西安 710061) Summary of Photovoltaic Grid-connected Power SystemChong Feng, Ma Shao-hua, Zhang Zhi, Wang Yan-bin, Wang Tao, Shi Yu-chuan,Lv Xi-chen, Ma Yun-feng(CPI Solar Power Xi’an Co.,Ltd., Shan Xi Xi’an, 710061, China)摘 要:并网太阳能光伏发电是目前太阳能发电利用的主要技术路线,本文从工作原理、发展现状、储能问题以及发电成本几个方面对太阳能发电进行了介绍分析。
关键词:并网光伏发电系统;储能;发电成本Abstract :Photovoltaic grid-connected power system is currently the main technologies lines used solar power. In this paper, some aspects of solar power, including operating principle、development status、stored issues and the cost of power generation was introduced and analyzed. Keywords:photovoltaic grid-connected power system,stored energy, the cost of power generation0 引言 能源是人类生存和发展的重要物质条件,但煤炭、石油、天然气等化石能源的持续增长和大量消耗,不仅使人类面临资源枯竭的危险和压力,更让世界各国感到生存环境面临的严重威胁,为了保护生态环境,世界各国都把开发利用可持续的清洁能源作为未来的能源发展战略,其中太阳能以资源丰富、没有地域界线、清洁等独特优点而成为人们关注的热点之一[1]。
太阳能光伏发电技术应用综述
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河南科技2012.10上能源是社会和经济发展以及科技创新的重要物质保障,开发利用可再生能源是解决能源危机的主要途径,太阳能光伏发电是一种最具有可持续发展的最理想的特殊性能优越的可再生能源发电技术,太阳能光伏发电设备产业,是人类社会发展与科技创新的重大项目工程,是世界发展速度最快的产业之一。
为实现能源和环境可持续发展,世界各国均将太阳能光伏发电作为可再生能源发展的重点,我国也将太阳能光伏发电列入新能源发展计划之中。
本文,笔者介绍了太阳能光伏发电的优点和我国的发展现状,对太阳能光伏发电进行了技术经济分析,并对太阳能光伏发电产品推广应用提出了建议。
一、太阳能光伏发电的优点太阳能光伏发电的能量资源是来自太阳能,太阳能量资源有取之不尽,用之不竭的巨型可再生能源。
据测验统计,太阳能照射到地球上的能量资源,要比目前人类消耗总能量大6000倍,太阳能在地球上分布很广,只要有光照的场所和地理位置适合的地区,就可使用太阳能发电系统来发电。
现在的光伏发电设备非常便利,即装即发电,不用任何类型的变压器,只要符合机电电压产品,就可直接使用。
太阳能发电装置,不论是平原,山区高原以及广阔的大海和太空都可使它来发电,目前人类所有的建筑物:包括楼房、馆所、房墙、房项、窗户以及走廊休闲空间等都可利用起来,使用太阳能光伏发电设备发电来取得电力资源,以解决供电不足的问题。
光伏发电全过程是利用太阳的光辐射能通过光电池作用直接转换为电能,因此光伏发电是一种最具有可持续发展的,最具特殊性能的可再生能源的发电技术。
太阳能光伏发电,能量转换过程简单,它是直接将光能转换为电能,没有中间环节(如热能转换为机械能,再由机械能推动磁电机组运转作用产生电能的机械旋转作用),所以光伏发电不但无噪音,而且又无能耗无有毒污染气体排放、无水源冷却系统与设备,节省了资金投入。
目前人类使用的电力资源恰恰相反,它的换取模式主要以燃煤、燃气、燃油等,一次性燃烧物质在燃烧过程中,把热能转换成机械能,再由机械能推动发电机组运转的作用中获得到了电能。
太阳能发电技术综述
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太阳能发电技术综述太阳能作为一种可再生能源,具有很高的发展潜力和广阔的应用前景。
在当前推动绿色能源发展的背景下,太阳能发电技术成为了人们关注的焦点。
本文将综述太阳能发电技术的各个方面,包括光伏发电技术、太阳能热发电技术以及太阳能光热联合发电技术。
一、光伏发电技术光伏发电技术是利用太阳能电池将太阳能转化为电能的一种技术。
太阳能电池是将光能直接转化为电能的器件,常见的太阳能电池有晶体硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池等。
光伏发电技术具有环保、可再生、分布式发电等优势,不受地域限制,可以应用于各个领域,如建筑物屋顶、太阳能电站等。
目前,光伏发电技术已经得到了广泛应用,市场规模不断扩大。
二、太阳能热发电技术太阳能热发电技术是利用太阳能将光能转化为热能,再通过热能转化为电能的一种技术。
太阳能热发电技术包括槽式集热器系统、太阳能塔式集热器系统等。
槽式集热器系统通过镜面将太阳光聚焦在一个集热管上,使管内的工质受热,产生高温和高压蒸汽,再通过涡轮机发电。
太阳能塔式集热器系统通过高塔将太阳光聚焦在接收器上,接收器受热后产生高温流体,通过换热器转化为蒸汽,再通过涡轮机发电。
太阳能热发电技术具有高效、稳定的特点,可以实现大规模发电。
三、太阳能光热联合发电技术太阳能光热联合发电技术是将光伏发电技术和太阳能热发电技术结合起来的一种发电方式。
通过太阳能光热联合发电系统,可以使得光伏电池在发电过程中产生的热量通过集热器回收利用,提高能量利用效率。
太阳能光热联合发电技术可以兼具光伏发电技术和太阳能热发电技术的优势,既可以转化光能为电能,又可以利用余热发电,提高整体发电效率。
总结太阳能发电技术作为一种清洁、可再生的能源技术,在解决能源和环境问题上具有重要意义。
光伏发电技术、太阳能热发电技术以及太阳能光热联合发电技术是目前主流的太阳能发电技术。
随着技术的不断进步和成本的降低,太阳能发电技术的应用将越来越广泛,对推动绿色能源发展和实现可持续发展目标具有重要意义。
211133231_传统建筑应用太阳能光伏发电系统研究综述
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传统建筑应用太阳能光伏发电系统研究综述杨 笛1 杨 浩2(1 纽卡斯尔大学 2 鲁东大学艺术学院)摘 要:随着气候变化的加剧,常规能源储备量逐渐减少,发展绿色新能源,加速推进节能减排,努力实现碳中和与碳达峰的目标,成为关系到社会可持续发展与人类未来命运的关键问题。
努力构建建筑行业的绿色低碳化发展新体系,也成为实现碳中和与碳达峰的重点任务。
太阳能光伏发电系统是一种安全、高性能、可再生的绿色新能源,本文从太阳能光伏发电系统的概念及分类、国内外太阳能光伏发电系统结合建筑的发展现状,太阳能光电建筑的优缺点以及太阳能光伏发电技术在传统建筑的应用路径等方面总结了传统建筑应用太阳能光伏发电的现状和进展,揭示太阳能光伏发电系统对传统建筑的适用性,集成到传统建筑中为大势所趋,为我国的进一步推进太阳能光电建筑提供了思路和借鉴。
关键词:光伏发电;建筑;新能源;太阳能;低碳0 引言尽管近些年我国正处于建筑业高速发展的阶段而全国大部分城市80%左右的新建建筑都达不到节能标准[1-2]。
我国建筑行业面临碳排放总量大、用能技术落后和效率低等问题。
建筑行业承担着节能减排、实现绿色可持续发展的重任[3]。
降低建筑碳排放量,推动能源结构调整与绿色低碳领域的发展,助力实现双碳政策,也是未来建筑行业需要关注的重中之重[4]。
太阳能是实现建筑节能的最大潜力,建筑是太阳能利用的最佳载体。
对传统建筑中应用以太阳能光伏发电、太阳能热水为主的可再生能源系统替代常规能源,解决建筑的采暖空调、热水供应、照明等问题,有助于改善能源结构,降低建筑能耗,将可持续发展理念引入建筑领域实现低能耗绿色建筑。
本文将针对低能耗太阳能光伏发电建筑的发展历程和发展现状进行介绍和分析,通过介绍太阳能光伏发电系统的概念及分类阐明其基本的原理、组成和运作方式,并总结其在传统建筑中应用的国内外研究现状,揭示其优缺点及基本应用路径,为实际工程上的应用提供理论指导。
1 太阳能光伏发电系统的概念及分类1 1 太阳能光伏发电工作原理太阳能光伏发电工作原理是“光生伏特效应”,在实际应用中称为“光伏系统”。
国内外光伏发电研究现状综述
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国内外光伏发电研究现状综述光伏发电是一种利用太阳能将其转化为电能的技术,因其具有环保、可再生、分布式、安全等特点,已经成为全球范围内的研究热点。
本文将对国内外光伏发电的研究现状进行综述,以期为相关领域的研究提供参考。
一、国内光伏发电研究现状我国光伏发电的发展始于上世纪80年代,经过几十年的努力,已经成为全球最大的光伏市场。
目前,我国光伏发电已经进入了快速发展的阶段,研究热点主要集中在以下几个方面:1. 光伏电池技术研究光伏电池是光伏发电的核心部件,其性能直接影响光伏发电的效率和成本。
目前,国内光伏电池技术主要包括多晶硅、单晶硅、非晶硅和柔性薄膜等。
其中,单晶硅光伏电池具有高转换效率、长寿命和稳定性好等优点,但成本较高;多晶硅光伏电池成本低,但转换效率较低。
未来,国内光伏电池技术研究将继续致力于提高转换效率、降低成本、提高稳定性和寿命等方面。
2. 光伏组件研究光伏组件是由多个光伏电池组合而成的,其性能直接影响光伏发电的功率和效率。
目前,国内光伏组件的研究主要集中在提高光伏组件的耐久性、稳定性和效率等方面。
未来,国内光伏组件的研究将继续致力于提高光伏组件的效率和降低成本等方面。
3. 光伏系统集成研究光伏系统是由光伏电池、光伏组件、逆变器、电池储能系统等多个部件组成的,其性能直接影响光伏发电的效率和稳定性。
目前,国内光伏系统集成的研究主要集中在提高光伏系统的效率、稳定性和可靠性等方面。
未来,国内光伏系统集成的研究将继续致力于提高光伏系统的效率和降低成本等方面。
二、国外光伏发电研究现状国外光伏发电的发展始于上世纪70年代,目前已经成为全球范围内的研究热点。
国外光伏发电的研究主要集中在以下几个方面: 1. 光伏电池技术研究目前,国外光伏电池技术主要包括多晶硅、单晶硅、非晶硅、柔性薄膜和有机太阳能电池等。
其中,柔性薄膜和有机太阳能电池具有成本低、生产工艺简单等优点,但转换效率较低;单晶硅光伏电池具有高转换效率、长寿命和稳定性好等优点,但成本较高。
光伏发电系统文献综述
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文献综述光伏发电系统主要由太阳能电池板和逆变器两部分组成:太阳能电池板实现将太阳能转化为直流电的功能;逆变器则将太阳能电池板发出的直流电转化为与电网电压同频、同相的交流电。
输出既可以给负载供电,也可以流向电网,实现太阳能并网发电。
主要参考以下几方面的文献。
(1)光伏电池原理及特性(2)Boost电路的原理和实现(3)三相逆变器的结构和控制(4)Matlab仿真1.光伏电池原理及特性光伏电池能量转换的基础是半导体PN结的“光生伏打效应”。
“光生伏打效应”是指某些特殊材料吸收了光能之后可以产生电动势的现象,气体、液体和固体中均可产生这种效应,其中尤以半导体的转换效率最高。
当半导体材料吸收光能后,由光子激发出的电子-空穴对经过分离就会产生电动势。
太阳能电池是光电转换的最小单元,太阳能电池单体工作电压为0.45~0.50V,工作电流为20~25mA/2cm,所以太阳能单体电池一般没有实用价值。
将太阳能电池单元进行串、并联后就成为太阳能电池组件,再将太阳能电池组件按要求进行串、并联后形成太阳能电池阵列。
光伏电池特性如下:(1)在接近开路电压时,它的输出电流变化很大,几乎随着电压的升高而直线下降,这时近似表现为一个恒压源;在其余时间里电流几乎不变,近似为一个恒流源。
(2)它的输出功率有个最大值,一般称为最大功率点,通常在开路电压的80%左右的地方出现。
(3)短路输出电流与光照强度成正比,开路电压与电池温度成反比。
(4)在最大功率点的左侧,输出功率随着电压的升高近似成线性增加,在最大功率点右侧,输出功率随着电压的升高近似成直线下降。
2.Boost电路的原理和实现为了能够使逆变器的输入电压(即太阳能电池的输出电压)具有宽范围、高效率的特点,系统需要设计Boost升压部分。
Boost电路是一种输出电压大于或等于输入电压的直流变换器。
最大功率点跟踪功能的实现是在DC/DC级。
将该级作为光伏电池的负载,通过改变占空比来改变其与光伏电池输出特性的匹配。
太阳能光伏发电产业发展综述
![太阳能光伏发电产业发展综述](https://img.taocdn.com/s3/m/49eb478b02d276a200292ee7.png)
年合 约多 晶硅供 应 比重 提 高 , 利 率 还 会 环 比有 毛
所 增 加 , 1季度 多 晶毛 利 率 环 比还 提 高 了 3 。 第 实际 上第 1 度 天威 英利 公 司毛利 率 表现也 非 常 季 出色 , 量现 货 多 晶硅 价 格 的 上 涨 并 没 有 影 响 这 少 些 龙 头厂 商 的盈利 能力 。
年水 平 。
从 20 0 8年一 季度 和上 半年 预增 情 况来 看 , 上 半年 我 国各大 光伏 电池 厂商 收 入增 长在 1 04左 0 . o 右 , 业 维 持 高 度 景 气 。 同 时 多 家 厂 商 均 表 示 行 20 0 8年 毛 利 率水 平 有 望 维 持 在 2 0 0 7年 的水 平 ,
能 光 伏 电 池 厂 商 的盈 利 情 况 , 析 了世 界 上 及 我 国 太 阳 能 光 伏 市 场 的 发 展 状 况 , 望 了太 阳 能 光 伏 产 业 的 发 分 展 展前景 。
关 键 词 : 阳能 光 伏 产业 ; 观 前 景 ; 模 化 ; 机 容 量 太 宏 规 装 中图分类号 : 53 TK 1 文 献 标 识 码 : B
5 和 2 7 1 。2 0 4 8.8 A o 0 8年净 利 润增长 不 明显 , 是
由于 主要 原 材 料 多 晶硅 价 格 2 0 0 8年仍 将 高 位 运
行, 以及大 规模 产能将 于 2 0 0 9年 释放 。
20 -2 0 0 1 0 6年 全 球 太 阳 能 电 池 产 量 从 3 6 8
而 F RS OL I T S AR 公 司 业 绩 已 经 连 续 几 年
发 展更 加 迅 速 。 1 9 9 7年 世 界 太 阳 电 池 光 伏 组 件 生产 达 1 2Mw ( 阳能 电池 的峰 值功 率 , 常 可 2 太 通 用 wp表示 ) 比 1 9 , 9 6年 增 长 了 3 , 4年 前 8 是 的 2倍 , 7年前 的 3倍 , 过集 成 电路工 业发 展 是 超 速度 , 出光 伏界 专 家最 乐 观 的估 计 。1 9 超 9 8年 光 伏组 件 生产 达到 1 7 4MWp 市场 份 额为 晶硅 电 5. ,
太阳能光伏系统发电效率提升技术综述
![太阳能光伏系统发电效率提升技术综述](https://img.taocdn.com/s3/m/639b7fc26429647d27284b73f242336c1eb93089.png)
太阳能光伏系统发电效率提升技术综述引言:随着能源消耗的快速增长以及全球变暖等环境问题的加剧,人们对清洁能源的需求与日俱增。
太阳能作为一种可再生、无污染的能源之一,其发电效率的提升对于推动可持续发展具有重要意义。
本文旨在综述当前用于提高太阳能光伏系统发电效率的技术,并探讨其优势和应用前景。
一、高效太阳能电池技术1. 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池以其高转换效率和较长的寿命而闻名。
其采用纯度较高的硅材料制成,可以实现高效能的太阳能转化。
然而,制造过程复杂且成本较高。
2. 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池以其低成本和较高转换效率而受到广泛应用。
其制造过程相对简单,使用的材料也比较广泛。
然而,其转化效率相对于单晶硅电池稍低。
3. 薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池通过在基板上制备非晶态硅、铜铟镓硒等材料形成薄膜层,具有较快、成本低的制造过程。
虽然薄膜太阳能电池的转换效率较低,但其在大面积光伏发电领域具有潜力。
二、太阳能集热器技术1. 聚光太阳能集热器聚光太阳能集热器通过提高光的聚集度将太阳光能转化为热能,再通过热能和工作介质的流动来产生蒸汽或发电。
该技术具有高效率、可存储热能等优点,适用于大规模的太阳能发电。
2. 平板太阳能集热器平板太阳能集热器是利用黑色吸热板将太阳辐射能转化为热能的装置。
通过循环水或工作介质,将热能传递到热水供暖系统或发电系统中。
其制造成本较低,具有广泛应用前景。
三、太阳能跟踪系统技术太阳能跟踪系统通过调整太阳能电池板的方向,使其始终朝向太阳,最大程度地利用太阳辐射能。
跟踪系统分为单轴跟踪和双轴跟踪两种。
该技术使太阳能光伏系统的发电效率提高30%以上。
四、全光谱太阳能电池技术全光谱太阳能电池技术可以同时转化可见光和红外光,从而提高光伏系统的发电效率。
这种技术可以利用普通太阳能电池无法利用的光谱,进一步提高电池的转换效率。
其中,多结光伏电池和量子点太阳能电池是当前研究的热点之一。
五、表面工程技术太阳能电池的表面结构对光的吸收和透射具有重要影响。
大规模光伏发电对电力系统影响综述
![大规模光伏发电对电力系统影响综述](https://img.taocdn.com/s3/m/69daf325876fb84ae45c3b3567ec102de2bddfb0.png)
大规模光伏发电对电力系统影响综述随着环保意识和可再生能源的发展,光伏发电已经成为可再生能源中重要的一种。
与传统的火力发电方式相比,光伏发电有着环保、无污染、全天候运行等优势,成为了未来电力系统重要的发展方向之一。
然而,随着光伏发电装机容量的不断增加,大规模光伏发电对电力系统的影响也日益凸显。
本文将综述大规模光伏发电对电力系统的影响及对策。
一、对电力质量的影响1.电压稳定性大规模光伏发电集中安装会对输配电网的电压稳定性造成较大影响。
在光照条件变化较大的情况下,光伏发电系统的输出功率也会随之变化,进而影响系统电压的稳定性。
当光伏发电系统突然从无功发电转变为有功发电时,会导致电压上升;而当光伏发电系统突然由有功发电转变为无功发电时,则会导致电压下降。
为克服这一问题,可以通过设置合理的无功补偿措施来调节并维护所需的电压稳定性。
2.电流谐波由于光伏发电系统中使用的逆变器具有强烈的非线性特性,其输出电流存在较强的高次谐波。
这些谐波在输配电网中传输会引起电路故障,同时也会污染电网设备。
因此,应采取有效的滤波措施来减少谐波的干扰和损害。
二、对电网安全稳定运行的影响在大规模接入光伏发电系统的情况下,系统中存在较大的电源波动。
如果这些波动在较短时间内过大,可能会导致电网频率不稳定或者频率偏差较大。
因此,需要对光伏发电系统进行虚拟同步发电控制,以保障电网的频率稳定性。
2.电网容量随着光伏发电装机容量的增加,其对电网容量的占用也越来越大。
当电网容量无法符合光伏发电的装机容量时,必然会导致负荷分配不均,进而影响电网的正常运行。
因此,在大规模接入光伏发电系统时,应该考虑电网扩容以满足光伏发电的需要。
三、对电网经济性的影响1.平价上网为了鼓励可再生能源的发展,各国普遍实行了可再生能源发电平价上网政策。
然而,由于光伏发电系统能力的不可控性和季节性,导致其发电收益具有一定的不确定性。
因此,需要制定科学合理的电价政策,以保证光伏发电的经济性。
分布式光伏文献综述范文
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分布式光伏文献综述范文
近年来,随着全球对清洁能源的需求增加,分布式光伏发电技术逐渐引起了人们的关注。
分布式光伏发电技术是指将光伏发电系统安装在建筑物屋顶或地面,通过并联或串联的方式接入电网,实现电力生成,同时降低了能源消耗和环境污染。
本文将围绕分布式光伏发电技术展开综述,从技术原理、应用效果、市场前景等方面进行分析。
首先,分布式光伏发电技术的核心原理是利用光伏电池将太阳光转化为电能。
光伏电池是一种能够将太阳能转化为电能的半导体材料,其工作原理基于光生电效应。
当太阳光照射到光伏电池上时,会激发电子从价带跃迁到导带,形成电流。
通过安装多个光伏电池组成的光伏阵列,可以增加发电功率,达到实用的电力输出。
其次,分布式光伏发电技术的应用效果显著。
分布式光伏发电系统不仅可以满足建筑物自用电需求,还能将多余电力输出到电网中,实现电力上网。
此外,分布式光伏发电系统还能降低建筑物的能源消耗,改善室内环境,提高建筑物的能源利用效率,降低能源消耗和环境污染。
最后,分布式光伏发电技术具有广阔的市场前景。
随着全球对清洁能源需求的不断增加,分布式光伏发电技术将成为未来能源发展的主流方向。
特别是在城市建设中,分布式光伏发电系统能够有效地利用建筑物的空间资源,促进城市能源结构的转型升级,实现可持续发展。
综上所述,分布式光伏发电技术具有重要的应用前景和市场潜力,
是未来清洁能源发展的重要方向之一。
因此,加强技术研发,推进技术创新,拓展产业链条,开发分布式光伏发电市场,将是未来分布式光伏发电技术发展的主要任务。
《2024年光伏发电功率预测方法研究综述》范文
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《光伏发电功率预测方法研究综述》篇一一、引言随着环保理念的普及与清洁能源的发展需求,光伏发电已成为现代社会发展的重要部分。
对光伏发电功率的预测成为了保障电力系统的稳定运行,以及提升电力资源配置效率的重要环节。
本文将系统梳理光伏发电功率预测方法的研究现状,旨在为相关研究提供参考。
二、光伏发电概述光伏发电是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能的过程。
其工作原理基于光生电效应,即当光照射在半导体材料上时,会产生电流。
光伏发电具有环保、可再生等优点,但受天气、季节、时间等因素影响较大,因此对光伏发电功率的预测显得尤为重要。
三、光伏发电功率预测方法1. 统计学习方法统计学习方法是通过收集历史数据,利用统计学原理对光伏发电功率进行预测。
该方法主要包括参数估计、模型选择和模型验证等步骤。
常见的统计模型包括线性回归模型、时间序列分析模型等。
统计学习方法简单易行,但预测精度受历史数据质量影响较大。
2. 机器学习方法机器学习方法利用人工智能技术,通过学习历史数据中的规律,对未来光伏发电功率进行预测。
常见的机器学习方法包括神经网络、支持向量机、随机森林等。
机器学习方法具有较高的预测精度,但需要大量的训练数据和计算资源。
3. 组合预测方法组合预测方法是将多种预测方法进行组合,以充分利用各种方法的优点,提高预测精度。
常见的组合预测方法包括加权平均法、最优组合法等。
组合预测方法可以在一定程度上降低单一预测方法的误差,提高预测精度。
四、光伏发电功率预测方法研究现状目前,国内外学者在光伏发电功率预测方法方面进行了大量研究。
统计学习方法和机器学习方法已成为研究热点,各种改进算法和优化策略不断涌现。
同时,组合预测方法也逐渐成为研究趋势,通过融合多种预测方法的优点,提高预测精度。
此外,随着深度学习技术的发展,基于深度学习的光伏发电功率预测方法也成为了研究重点。
五、未来研究方向未来光伏发电功率预测方法的研究将主要集中在以下几个方面:一是提高预测精度,降低误差;二是优化算法,降低计算复杂度和计算成本;三是加强模型的自适应性,以适应不同地区、不同天气的光伏发电特点;四是结合物联网、大数据等技术,实现分布式光伏发电功率的预测和优化配置。
太阳能光伏发电与光热发电技术现状及发展前景综述
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太阳能光伏发电与光热发电技术现状及发展前景综述发表时间:2020-12-24T17:29:49.610Z 来源:《科学与技术》2020年25期作者:郑哲[导读] 不可再生资源的快速消耗与环境污染等问题给人类的未来工业发展带来了新的挑战,随着人类对可再生能源的越发重视郑哲宁夏京银智慧新能源有限公司,银川,750001摘要:不可再生资源的快速消耗与环境污染等问题给人类的未来工业发展带来了新的挑战,随着人类对可再生能源的越发重视,太阳能发电技术被认为是解决能源危机的一种有效思路。
本文重点阐述了光伏发电和光热发电原理、分类、特点,及优缺点,指出了不同的光伏发电材料在近年来的研究进展,对硅系、无机型、有机型光伏发电材料及石墨烯、钙钛矿等新一代光伏发电材料的研究现状进行了综述,并分析了其发展前景。
关键词:太阳能发电;光伏发电;光热发电;光伏发电材料0 引言能源是各国经济发展和繁荣的重要因素,目前全球大部分能源仍来自化石燃料,但是对化石能源的持续开采导致了能源危机的产生,开发无污染、可再生的新能源成为了全球大多数国家的共识。
其中对风能,地热能,核能和太阳能等新能源的开发和利用成为国际前沿科学的研究热点。
其中,太阳能是一种稳定且用之不竭的清洁绿色能源,每天以1.2×105MW 的能量落在地球表面,总能量相当于全世界 20年的总能源消耗量,具有满足日益增长的世界电力需求的巨大潜力。
与其他清洁能源相比,如核能,水电等相比,太阳能具有获取更加容易、安全无害、不产生污染等特点。
因此,太阳能发电日益成为世界新能源产业中规模数量增长最多、成果显著的重要技术。
根据原理不同,太阳能发电主要分为光伏发电和光热发电。
其中,我国在分布式光伏发电在政策和资金上给予了很大的支持和鼓励,为推进太阳能发电产业的发展进程以及中国能源补给和环境保护贡献了重要力量。
1 光伏发电技术1.1光伏发电技术的产生与原理1954 年,美国科学家皮尔松在贝尔实验室首次制成了光电转化效率6%,能够实际使用的单晶硅太阳能电池,这意味着将太阳能转换为电能的能够面向市场的光伏发电技术正式产生。
太阳能光伏发电【文献综述】
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文献综述电气工程及自动化太阳能光伏发电摘要:太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。
太阳能发电指把太阳能照射的能量转化为电能。
直接将太阳能变成电能的半导体器件称太阳能电池。
据估计,每年地球上接收到的太阳能相当于地球上每年燃烧其他燃料所获得能量的3000倍,因此大力开发与利用太阳能是21世纪的高新技术。
太阳能光伏系统由太阳能电池方阵、太阳能控制器、蓄电池组、逆变器、防反充二极管等组成。
当然,要使太阳能发电真正达到实用要求,一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本;二是要提高逆变器的转换效率;关键词:太阳能电池;太阳能控制器;蓄电池;逆变器;1.引言自上世纪90年代以来,可再生能源技术在世界范围内得到迅速发展,太阳能,风能,生物质能,地热能,海洋能等各类能源技术都得到了不同程度的开发。
太阳能技术是现阶段应用最广泛并已实现商业化的是太阳能热水器和晶硅电池。
风能是发展最早的技术,现已基本成熟,经济接近常规能源,并开始步入并网阶段。
生物质能技术的应用已进入产业化发展的初期。
地热能和海洋能技术也得到了高度关注,一些实验性电站运行良好,展现出广泛的利用前景。
但从可再生能源得资源状况和技术发展水平来看,今后发展较快的主要还是太阳能。
[1]2.光伏发电的关键部件——逆变器利用新能源的关键技术——逆变技术能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的电能变换成交流电能与电网并网发电。
因此,逆变技术在新能源的开发与利用领域有着至关重要的地位。
[2]DC-AC逆变器是应用功率半导体器件,将直流电能转换成恒压恒频交流电能的一种静止变流装置。
现在DC-AC逆变器具有广泛的应用前景,如:(1)以直流发电机、蓄电池、太阳能电池和燃料电池为主直流电源的场合,如航空静止变流器(27V或DC270V/AC115V 400Hz)、通信静止变流器(DC48V/AC220V 50Hz);(2)以变频或恒频交流电为主交流电源且采用交-直-交变化方案的场合,如飞机变速恒频电源(变频交流电/AC115V 400Hz)、新型风力发电电源(变频交流电/AC220V 50Hz);(3)不间断电源(UPS)中的核心环节——逆变器 [3-4]传统的DC-AC逆变器采用低频环节逆变技术,主要有方波逆变器,阶梯波合成逆变器,正弦波脉宽调制SPWM逆变器。
太阳能利用综述及提高其利用率的途径
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太阳能利用综述及提高其利用率的途径
太阳能是一种可再生能源,被广泛应用于工业、商业和居民住宅等领域。
本文综述了太阳能的利用,以及提高其利用率的途径。
太阳能利用的主要方式有太阳能光伏发电、太阳能热能利用和太阳能光谱利用等。
太阳能光伏发电是利用太阳能光谱组成的电势差来提取电能,是一种比较常见的太阳能利用方式。
太阳能热能利用是利用太阳能热能来提供电力、热量和冷量,是一种经济高效的太阳能利用方式。
太阳能光谱利用是利用太阳能光谱特性来进行光学成像、光谱技术和光谱检测等应用,是一种前沿的太阳能利用方式。
要提高太阳能利用率,需要采取有效措施,如提高太阳能收集效率、推广太阳能应用技术、加强太阳能研究等。
提高太阳能收集效率可以采用新型太阳能收集器材、改进太阳能收集技术等方法;推广太阳能应用技术可以加大投资,支持科研人员开展研究;加强太阳能研究可以建立太阳能研究机构,支持太阳能研究项目。
综上所述,太阳能利用的主要方式有太阳能光伏发电、太阳能热能利用和太阳能光谱利用等,要提高太阳能利用率,可以采取提高太阳能收集效率、推广太阳能应用技术和加强太阳能研究等有效措施。
光伏发电出力预测技术研究综述
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光伏发电出力预测技术研究综述光伏发电是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术,近年来逐渐成为可再生能源中的重要部分。
光伏发电具有环境友好、无噪音、可再生等特点,因此在能源发展和环境保护方面起着重要的作用。
然而,由于光照、天气等因素的变化,光伏发电的出力也会有所波动,这给电网调度和光伏发电厂的经济效益带来一定的挑战。
因此,准确预测光伏发电出力对于电网调度和光伏发电厂的运营管理至关重要。
光伏发电的出力预测主要可以分为两类方法:基于物理模型的方法和基于数据驱动的方法。
基于物理模型的方法是通过建立光伏发电系统的数学模型,考虑光照、温度、光伏板等因素对出力的影响,从而预测光伏发电的出力。
这种方法需要大量的物理参数和较复杂的计算过程,但由于基于物理的原理,预测结果相对较准确。
然而,由于光伏发电系统的复杂性和光照等因素的随机性,物理模型的建立和参数的确定常常存在一定的误差和不确定性。
基于数据驱动的方法是通过收集历史光伏发电数据和相应的气象数据,应用数据分析和机器学习方法,建立一个从输入(气候数据)到输出(光伏发电出力)的映射模型,从而预测光伏发电的出力。
这种方法不需要事先建立物理模型,只需要大量的历史数据,并通过算法寻找其中的模式和规律。
数据驱动的方法简单直接,适用于实际应用。
然而,由于光伏发电系统的复杂性和数据的非线性特性,数据驱动的方法需要充分考虑数据的质量和特征提取的方法,以提高预测的准确性。
当前,光伏发电出力预测技术面临的挑战有以下几点:首先,由于天气因素随机性和光伏发电系统的复杂性,准确捕捉光伏发电特性和建立有效的预测模型是非常关键的。
其次,数据的质量和特征对预测结果具有重要影响,因此需要对数据进行预处理和特征选择,提高预测的准确性和可解释性。
最后,光伏发电出力的预测与实时性也有一定关系,因此需要寻找一种快速和高效的预测方法,以满足电网调度和光伏发电厂的需要。
综上所述,光伏发电出力预测技术是实现光伏发电可靠和经济运营的重要手段。
太阳能光伏发电主要技术与进展(综述)
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太阳能光伏发电主要技术与进展(综述)太阳能光伏发电主要技术与进展(综述)(中国电⼒企业联合会科技服务中⼼尹淞)⼀、概述太阳能作为⼀种可永续利⽤的清洁能源,是理想的可再⽣能源。
太阳能光伏发电是太阳能利⽤的⼀种重要形式,是利⽤太阳电池的光伏效应原理将太阳辐射能直接转换为电能的⼀种发电形式。
从能源与环境的⾓度来看,太阳能光伏发电属于真正⽆污染的清洁可再⽣能源。
太阳能光伏发电技术的研究始于⼆⼗世纪五⼗年代,近年得到迅速发展,并⾸先在太阳能资源丰富的国家如德国、⽇本和美国等国家得到了⼤⾯积的推⼴和应⽤。
为了实现能源和环境的可持续发展,世界各国都将光伏发电作为发展的重点,在各国政府的⼤⼒⽀持下,太阳能光伏产业发展迅速,太阳能光伏发电技术也得到了很⼤进展。
⼆、主要技术进展太阳能光伏发电技术主要涉及太阳能电池和矩阵、电源转换(逆变器、充电器)、控制系统、储能系统、并⽹技术等领域,本⽂主要就太阳能并⽹电站涉及的主要技术进⾏综述。
1、太阳能电池太阳电池技术是太阳能发电技术的主要组成部份。
太阳能电池主要有以下⼏种类型:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、⾮晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。
各类型电池主要性能如表1所⽰。
表 1太阳能电池分类汇总表根据表1,晶硅类电池分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件,两种组件最⼤的差别是单晶硅组件的光电转化效率略⾼于多晶硅组件,也就是相同功率的电池组件,单晶硅组件的⾯积⼩于多晶硅组件的⾯积。
单晶硅、多晶硅太阳能电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使⽤寿命长、光电转化效率相对较⾼的特点。
⾮晶硅薄膜太阳能电池具有弱光效应好,成本相对于硅太阳能电池较低的优点。
⽽碲化镉、铜铟硒电池则由于原材料剧毒或原材料稀缺性,其规模化⽣产受到限制。
我国从上世纪50年代起就开始对太阳能电池进⾏研究,上世纪80⾄90年代先后从国外引进多条太阳能电池⽣产线。
近⼏年,太阳能电池的研究开发和⽣产飞跃地发展。
整体上看,我国不但在太阳能电池⽣产能⼒上进⼊国际先进⾏列,⽽且在薄膜太阳能电池的研究开发上达到国际先进⽔平。
光伏发电系统功率预测方法研究综述
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光伏发电系统功率预测方法研究综述光伏发电系统功率预测方法研究综述引言光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的一种可再生能源技术。
随着人们对环境污染问题的日益关注和对可再生能源需求的增加,光伏发电系统在能源领域越来越受到关注。
然而,由于太阳辐射和天气条件的不稳定性,光伏发电系统的功率输出也会随之波动。
因此,准确预测光伏发电系统的功率对于优化系统运行、提高能源利用效率具有重要意义。
本文将对光伏发电系统功率预测方法的研究进行综述,总结并分析各种方法的优缺点,以及现有的问题和挑战。
一、基于经验模型的功率预测方法经验模型是根据历史数据和经验公式建立的,可以根据太阳辐射、温度和云量等天气因素预测光伏发电系统的功率。
其中,常用的经验模型包括最小二乘法模型、人工神经网络模型和支持向量回归模型等。
这些模型在一定程度上可以预测光伏发电系统的功率,但是由于经验模型无法考虑到物理机制和复杂的非线性关系,其预测精度有限,容易受到数据质量和天气条件的干扰。
二、基于物理模型的功率预测方法物理模型是基于光伏发电系统的物理特性和器件参数建立的,可以通过模拟和计算来预测光伏发电系统的功率。
常用的物理模型有等效电路模型、能量平衡模型和辐射传输模型等。
物理模型考虑了光伏发电系统的内在机理和天气条件对功率输出的影响,具有更好的预测精度。
然而,物理模型需要准确的输入参数和系统参数,对数据要求较高,且模型的建立和计算较为复杂。
三、基于统计学的功率预测方法统计学方法是根据历史数据的统计规律和趋势进行预测的,可以通过时间序列分析、自回归模型和支持向量机等方法进行功率预测。
这些方法不需要太多的物理参数和系统信息,仅依赖于历史数据。
统计学方法的优点在于简单易用且不受物理参数和系统复杂性的限制,但是在数据不足或存在异常点等情况下,预测精度可能不高。
四、基于深度学习的功率预测方法随着深度学习的兴起,基于神经网络的功率预测方法逐渐成为研究热点。
深度学习方法可以自动提取特征,建立复杂的非线性映射关系,具有较高的预测精度。
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逆变器研发生产项目可行性研究报告1引言太阳能是太阳内部连续不断的核聚变产生的能量,太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍。
目前传统意义上的资源由于人类的过度开采和使用已经面临日益枯竭的局面,所以许多国家都意识到开发新能源的迫切性。
在可再生能源(风能、水能、太阳能等)中,太阳能由于它的取之不尽、用之不竭而受到人们的广泛关注。
关于如何将太阳能转化成我们日常生活中所需要的能量形式也成为研究热点。
目前将太阳能转化成电能的方式主要有两种:太阳能热发电和太阳能光伏发电。
太阳能热发电是指将吸收的太阳辐射热能转换成电能。
太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。
它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。
光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,是当今太阳光发电的主流。
2 太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。
如输出电源为交流220 V或110 V,还需要配置逆变器。
各部分的作用为:(1)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。
其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。
(2)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。
在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。
其他如光控开关、时控开关都应当是控制器的附加功能。
(3)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。
其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。
在并网太阳能发电系统中,可不加蓄电池组。
4)逆变器:太阳能的直接输出一般都是12 VDC、24VDC、48 VDC。
为能向220 VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。
图1 太阳能光伏发电系统的构成太阳能光伏系统中最重要的是电池,是收集阳光的基本单位。
大量的电池合成在一起构成光伏组件,有时还用逆变器对电流进行转换,以适合不同电器的使用要求或与电网相匹配。
太阳能光伏电池主要划分为:晶体硅电池(包括单晶硅monoc-Si、多晶硅multi-Si、带状硅ribbon/sheetc-Si)、非晶硅电池(a-Si)、非硅光伏电池(包括硒化铜铟CIS、碲化镉CdTe)。
近年来原材料多晶硅价格的不断上涨,致使晶体电池的成本大幅攀升,但也使得非晶硅电池成本优势更加明显。
此外,薄膜电池可大大节约原材料使用,成为太阳能电池的发展方向,但是其技术要求非常高,而非晶硅薄膜电池作为目前技术最成熟的薄膜电池,成为目前薄膜电池中最富增长潜力的品种。
单晶硅太阳电池的实验室最高转换效率可达24.7%,批量生产已超过17%,无锡尚德的冥王星技术则超过了18%。
多晶硅太阳电池的实验室最高效率也超过了20%,平均效率达到16%以上。
晶体硅电池中还有一种背接触高效电池,实验室最高效率已达26.8%。
薄膜太阳电池中已商业化的主要是非晶硅薄膜电池,最高效率可稳定在12.8%左右。
还有一种聚光太阳电池,转换的最高效率可达40.7%。
太阳能光伏发电系统的主要优点(1)可以有效利用建筑物屋顶和幕墙,无需占用土地资源;(2)可原地发电,原地使用,减少电力输送的线路损耗;(3)在白天用电高峰期供电,从而舒缓高峰电力需求;(4)配备蓄电池后,还能满足安全用电设施的不断电要求;(5)太阳能发电板阵列直接吸收太阳能,降低墙面及屋顶的温升,减轻建筑空调负荷。
3 世界光伏产业现状与发展太阳能光伏发电产业是20世纪80年代以来世界上增长最快的高新技术产业之一。
到2004年,世界太阳能光伏发电装机总容量达到964.9 MW,到2005年底,估计达到4 961.69 MW。
目前,光伏发电主要集中在日本、欧盟和美国,其光伏发电量约占世界光伏发电量的80%。
1990年德国首先开始实施“一千个太阳能屋顶”计划,在居民住宅屋顶上安装光伏系统,计划结束时完成了2500套,平均容量为3 kW。
1997年美国和欧盟先后宣布开展“百万太阳能屋顶”以后,户用光伏系统得到了迅速的发展。
德国在1999年开始实施“十万太阳能屋顶”计划,单是在2003年就安装了120 MW。
2004年起实施新的激励政策,很快在全国掀起了安装应用光伏系统的热潮,安装的户用光伏系统比前一年增加了2倍,达到了360 MW。
日本很早就开始推广户用光伏系统,1994年开始实施“七万屋顶”计划,最初对安装的用户补贴总价的一半,市场发展起来后补贴逐渐减少,到2003年只有补助10%。
尽管补助减少了,安装量却仍不断增加,到2003年已接近17万户,累计安装容量超过620 MW。
目前,美国和日本在世界光伏市场上占有最大的市场份额。
美国拥有世界上最大的光伏发电厂,其功率为7MW;日本也建成了发电功率达1MW的光伏发电厂。
全世界总共有23万座光伏发电设备,以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位。
美国计划在2020年以前安装3GW光伏发电容量(增加15%)累计达15GW(1GW=1000MW)。
届时全世界光伏发电总装机容量将为70GW。
表1 世界光伏发电装机容量预测(GW)1999年以前,美国的太阳能光伏发电研究和开发一直处于世界领先地位,后来由于种种原因,太阳电池组件的产量落到了日本和欧洲的后面。
美国在2004年9月发表了“我们太阳电力的未来:2030年及更久远的美国光伏工业路线图”,对此进行了分析,提出要恢复美国在光伏市场的领导地位。
并提出以下目标:在2025年新增加发电容量的一半由太阳能发电提供。
由于德国实施了高价收购光伏上网电力的激励政策,近年来积极发展大型光伏电站,到2007年5月为止,全球已建成最大的10座容量超过5 MW的光伏电站中,德国就占了6座;前50座容量在2 MW以上的光伏电站中德国占了31座,其余是西班牙10座,美国3座,日本3座,意大利、荷兰和葡萄牙各有1座。
4 我国光伏产业现状与发展我国大部分地区具有较为丰富的太阳能资源,整体资源占有量在5000兆焦耳/(平方米·年)以上。
尤其是在我国的西北地区,由于西北省份偏远地区尤其是荒漠地区人流稀少,其他资源贫乏,却拥有及其丰富的太阳能资源,在这些地区发展太阳能光伏产业、构建大规模的新能源基地具有重要的现实意义。
我国于1958年开始研究太阳能电池,于1971年首次成功应用于自主发射的东方红二号卫星上,1973年太阳能电池开始用于地面工程。
80年代以后,国家开始对光伏工业和光伏市场的发展给予支持,特别是“十五”期间,国家通过科技攻关和863计划安排支持了一批增强现有装备生产能力的项目,大幅度提高了光伏发电技术和产业的水平,缩短了光伏发电制造业与国际水平的差距。
在应用技术方面,国家“十五”期间安排了屋顶并网发电技术和高压并网发电的技术科技攻关,建成了一批10~50kW的屋顶系统:在深圳建成了兆瓦级低压并网光伏发电站一座;在拉萨建成了100kW的高压并网发电站一座,为我国2010年和2020年屋顶光伏并网发电和沙漠电站技术的规模化发展积累了经验。
在产业化方面,目前国内光伏发电的主要产品是晶硅电池及少量非晶硅电池。
截止至2006年底,我国已建成10多个一定规模的光伏电池专业生产厂,光伏电池组件的年生产能力超过200MW。
尤其是晶体硅光伏电池组件的封装能力大大加强,10MW规模及以上的光伏电池封装技术及其配套装备已经成为商业化的工业装备。
据国际能源协会下属光伏电力系统项目研究小组(Photovoltaic Power System Programme)在2006年发布的报告“光伏发电应用技术的趋势”一文中统计:2 0 0 6年中国光伏发电设备的年销售量为15MW,光伏系统的总装机容量达到85MW光伏发电将在中国未来的电力供应中扮演重要的角色,预计到2010年中国的光伏发电累计装机容量将达到600 MW,2020年累计装机容量将达到30 GW,2050年将达到100 GW。
根据电力科学院的预测,到2050年中国可再生能源发电将占到全国总电力装机的25%,其中光伏发电将占5%。
表2 2010年和2020年我国发电容量预测(GW)(电力科学院)表3 2010年和2020年我国光伏发电市场预测在光伏发电系统中,太阳能电池板是其中的重要组成部分,在中国范围内,从事太阳能电池板生产的公司为数众多。
以2007年的数据为例,无锡尚德公司的电池板产量为327.OMW/年,位居全国第一。
同样在2007年,在世界范围内的产量排行中,该公司位居第三。
但我们国家的光伏发电系统产业发展极不均衡,除了太阳能电池板产量位居前列外,光伏控制器的技术水平远远落后于欧洲、日本等发达国家,和世界大型控制器生产厂商相比,中国的太阳能控制系统生产厂商规模较小,同时技术水平相对落后,自主创新和研发能力有待提高。
因此我国所生产的大量太阳能电池板主要针对出口,而太阳能电池板的生产是属于高能耗产业,在生产的过程中需要耗费大量的能源,并不利于节省能源。
因此中国光伏发电系统的装机容量并非像光伏电池产业一样在世界范围内具有显著的优势。
在2007年,中国的光伏发电系统装机容量仅为约20MW,占世界光伏总产量的1.84%,生产光伏电池总量的约98%都需要出口。
当年的累计装机容量为100MW,不足世界累计安装量(约12GW)的1%。
长此以往,并不利于我国太阳能光伏发电产业的发展。
图2 2005-2010年中国光伏产业年装机容量及累计装机容量不过从图2中,我们仍然可以看到,随着国家对太阳能光伏产业的日益重视,并且逐渐增加在资金和技术人员方面的投入,我国光伏产业的装机容量尽管处于比较低的水平,在近几年仍然得到了迅速发展。
我国第十届中国太阳能光伏会议的《常州宣言》提出了非常积极的目标,力争在2015年前使光伏发电成本下降到1.5元/kWh,在10年内使光伏发电量占到全国总发电量的1%,这意味着大约500亿kWh的年发电量和超过4000万kW的装机量。
5太阳能光伏发电系统目前存在的问题及未来发展趋势光伏电池是太阳能光伏发电系统中基本核心部件,它的大规模应用需要解决两大难题:一是提高光电转换效率;二是降低生产成本。
在光-电转换的过程中,并不是所有的入射光谱都能被电池所吸收,并完全转成电流。
有一半的光谱因能量小于半导体的能隙,对电池的输出没有贡献。
而另一半被吸收的光子中,除了产生电子-空穴对所需要的能量外,大概有一半左右的能量以热量的形式浪费掉。
所以,单一电池的最高效率约在25%左右,目前实验室所研发出来的电池的效率几乎可以达到理论的最高值。