太阳能光伏发电的发展及推广政策

光伏发电系统在公用设施用电方面

的可行性研究

摘要：太阳能光伏发电是可再生能源应用的主要方向之一。文章介绍了太阳能光伏发电系统的组成、分类、优缺点以及目前国内外太阳能光伏发电的应用状况。我通过查阅资料,表达了自己对解决用电问题的看法,提出运用太阳能光伏发电来解决用电问题。

关键词：太阳能光伏发电；离网光伏发电；光伏并网发电系统；太阳能电池

The Proposed Promotion of Solar Energy

Photovoltaic Generation

LV Hai-long

Abstract:Solar energy photovoltaic generation is one of the major app lication directions of the renewable energy.The paper intrduces the current application of home and aboard of solar energy photovoltaic system with the composition parts,the classification,the advantages and the disdantages.I through my own access to information,to express my power to solve the issues,proposed the use of Solar energy photovoltaic generation to solve the problem of electricity.

Key words:solar energy photovolatic generation;offgrid photovoltaic storage battery system;photovoltaic gridconnected systems;solar energy cell

1

引言

开发清洁的可再生能源以代替矿物能源，是世界各国解决能源问题的主要

途径。太阳能是清洁的可再生能源，研究太阳能光伏发电的有关问题具有现实

意义。太阳能光伏发电是直接将太阳能转换为电能的一种形式。在光照条件下，

太阳能电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，

使得方阵电压达到系统输入电压的要求。通过充放电控制器对蓄电池进行充电，

将光能转换成的电能贮存起来，以便今后使用；或者通过逆变器将直流电转换

成交流电后使用与电网相连，向电网供电。

目前利用太阳能发电有3种型式：太阳能热发电、太阳能风发电和太阳能光

伏电池发电。

1国外、国内光伏发电技术发展概况

随着煤炭、石油等化石能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经

济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，

寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。

20世纪80年代以来,世界光伏发电产业得到了迅速发展,平均年增长率达到30%。近几年由于出现供不应求的局面,其发展更加迅速,成为全球增长最快的

高新技术产业之一。进入21世纪,在欧洲、日本扶持政策的引导下,世界光伏发

电技术和产业有了突飞猛进的发展,近5年的年平均增长速度超过了50%。

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。已经商品化、实用化的太阳能光伏电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、

非晶硅电池、聚光电池、带状硅电池及薄膜电池等几类。光伏电池的光电转化

效率也不断提高,在实验室中晶体硅光电池转化率达到15%,单晶硅光电池转化

率是23.3%,同时太阳能光伏电池/组件的使用寿命也大大增长,最长可达到30年。

目前,光伏发电产业主要集中在日本、欧盟和美国,其光伏发电量约占世界光

伏发电量的80%。21世纪以来,一些发达国家纷纷制定了包括太阳能电池在内的

可再生能源计划。太阳能电池的研究和生产在欧洲、美洲、亚洲大规模铺开。

1997年6月,美国副总统戈尔和能源部长分别宣布了一项“克林顿总统百万屋顶

光伏计划”。紧接着,能源部并于11月立即着手安排政府贷款项目,以实施这一

宏伟计划。该计划325个城市的100万个建筑物屋顶上安装3GW光伏系统,预计到2010年可以完成。日本政府的计划目标是:至2010年,安装4600MW光伏发电系统。2004年,德国新安装的并网光伏发电系统大约200MW。德国可再生能源可满足50%

以上总能耗需求。法国的太阳能发电容量由2002年的0.66MW,发展到2003年的2.9MW。印度的光伏产业及应用市场居领先地位。1998—2002年,印度计划安装

光伏发电系统150MW。至2010年,欧盟计划光伏发电总装机容量达到3GW,澳大利

亚计划光伏发电总装机容量达到0.75GW。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。太阳能电池光伏发电在不远的将来会占

据世界能源的重要席位，要代替部分常规能源，而且将称为世界能源供应的主

体。欧洲光伏工业协会(E P I A)的预测:2020年,光伏组件年产量40GW,系统总

2

装机容量195GW,光伏发电量为274TWh。预计到2030年，可再生能源在总能源结

构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；预计到21世界末，可再生能源结构中将占到80%以上，太阳能发电占

到60%以上。

20世纪70年代以来,我国太阳能光电技术经过“六五”、“七五”、“八五”3个5年计划攻关,有了一定的发展。20世纪90年代是我国光伏发电快速发展的时期,我国光伏组件生产能力逐年增强,成本不断降低,市场不断扩大,装机容量逐

年增加。近几年来,我国光伏产业长期平均维持了全球市场1%左右的份额。在

“十五”期间,我国太阳能光伏发电装机容量约7万kW,到2020年前,我国光伏技术产业将会得到不断的完善和发展。光伏发电市场会发生巨大的变化:预计2005—2010年,我国的太阳能电池主要用于独立光伏发电系统,发电成本到2010

年约为1.20元/(kW·h);2010—2020年,光伏发电将会由独立系统转向并网发电

系统,发电成本到2020年约为0.60元/(kW·h)到2020年我国光伏产业的技术水平,有望达到世界先进行列。

2太阳能光伏发电的基本原理

2.1光伏效应

当光照射到半导体表面时,光子能量激发半导体的电子和空穴分别向N区和P

区移动,使N区储存过剩的电子,带负电;P区储存过剩的空穴,带正电。在内生电

场作用下,N区和P区间产生光生电动势,接通外电路即可产生光电流,称为光伏效应。光伏发电原理详见图。

图1太阳能发电原理图

2.2禁带宽度

激发半导体电子和空穴自由移动所需的能量称为禁带宽度,通常以电子伏特

eV来表示.不同的半导体材料有不同的禁带宽度,不同的禁带宽度有不同的光电

转换效率。制造光伏电池的半导体材料的禁带宽度一般为1.2eV～1.7eV,最好

是1.5eV。

太阳能由紫外线、可见光线和红外线组成。紫外线光子能量约为4eV左右,红外

线的光子能量约为0.3eV。可见光线的光子能量介于紫外线与红外线之间。晶体

硅光伏电池可利用发电的只是可见光线和紫外线。这部分能量只占太阳光辐射

3