太阳能光伏发电简介

太阳能光伏发电简介

随着全球经济的发展，人类环境保护意识的增强以及传统能源的日益枯竭，人们迫切的需要寻找一种新型的清洁的能源以代替由煤炭、石油和天然气组成的传统能源。太阳能是一种可再生的新型能源，而且取之不尽、用之不竭，太阳能发电，不会产生任何废料，也不会排放任何气体，对环境没有任何影响，是一种节能环保的能源。因此太阳能以其独有的优势成为人们重视的焦点，太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。如果人类能合理开发利用太阳能，就能改变现有的能源消费结构，实现经济的可持续发展。

1.太阳能光伏发电概况

1.1基本概念

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。太阳能电池是一个半导体光电二极管，当太阳光照到上面时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为较大的输出功率的太阳能电池方阵。

1.2系统设备

太阳能光伏发电系统主要由太阳电池板、控制器、蓄电池和逆变器四大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。

（1）太阳能电池是太阳能发电系统中的核心部分和关键元件，它的主要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）控制器是用来控制整个系统的工作状态，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；

（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，它的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；

（4）逆变器主要作用是把直流电（DC）转变成交流电(AC),由于太阳能的直接输出一般都是直流电，为了能向220VAC的电器提供电能，需要逆变器进行转换。

1.3光伏发电系统分类

光伏发电系统分为独立光伏系统（又称为离网光伏系统）、并网光伏系统和分布式光伏系统。

（1）独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统、太阳能户用电源系统、通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统；

（2）并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，可分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电，这种系统常常安装在居民建筑。不带蓄电池的并

网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上；

（3）分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。分布式光伏发电运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。

1.4光伏发电优缺点

优点：

（1）普遍性：太阳光照不受资源分布地域的限制，无论陆地还是海洋，高山还是平原，都可直接开发和利用，且勿须开采和运输；

（2）持续性：太阳能是可再生能源，取之不尽、用之不竭，因此利用太阳能发电可以维持很久；

（3）方便性：设备建设周期短，规模大小自由选择，拆装和移动都方便；

（4）节能环保：太用能是最清洁的能源之一，光伏发电无需消耗燃料，无污染排放外，无噪声，无辐射，而且安全可靠；

缺点：

（1）间歇性：光伏发电受季节、昼夜和天气等气象条件影响较大，比如冬季相对于夏季的发电时间就少了很多；晚上或阴雨天就不能进行发电；

（2）分散性：虽然太阳光辐射总量很大，但照射的能量分布密度小，要占用巨大面积；

（3）成本高：使用光伏发电，居民至少需要10年才能收回成本，投资收益回收期较长。

2.我国太阳能光伏发电状况

我国是发展中大国，同时是资源消耗大国，而人均资源储量又偏低。快速的工业化进程和巨大的消费需求使我国资源的对外依赖性逐步加强，环境污染也愈发严重。与此同时，我国很多居住在偏远地区的人们还存在用电困难的问题。这些客观条件迫使我们更加努力寻找和开发新能源，而太阳能光伏发电就是其中之一。

2.1 我国光伏发电现状

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，因而有巨大的开发潜能。

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，经过40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。2013年以来，受政策引导和市场驱动等因素影响，我国光伏产业发展形势较2012年有所好转，骨干企业经营状况趋好，国内光伏市场稳步扩大。第一，行业发展逐步回暖，企业经营状况改善。截至2013年底，在产多晶硅企业由年初的7家增至15家，多数电池骨干企业扭亏为盈，主要企业第四季度毛利率超过15%，部分企业全年净利转正；第二，产业规模稳步增长，应用水平不断提高。2013年全国多晶硅产量8.4万吨，同比增长18.3%，进口量8万吨；电池组件产量约26GW，占全球份额超过60%，同比增长13%，出口量16GW，出口额127亿美元。国内市场快速增长，新增装机量超12GW，累计装机量超20GW，电池组件内销比例从2010年的15%增至43%；第三，盲目扩张势头减缓，行业集中度逐步提高。受政策引导和市场调整等影响，产业无序发展得到一定遏制，众多企业加大内部整改力度，部分落后产能开始退出。同时，部分企业兼并重组意愿日益强烈，出现多起重大并购重组案。2013年，光伏产业发展逐步向东部苏、浙，中部皖、赣及西北部蒙、青、冀等区域集中。

2.2 我国光伏发电存在的问题

目前我国光伏产业发展总体形势虽有所好转，但仍面临多方面问题，不容盲目乐观。一是目前国内光伏发电的成本还是