光伏�(fā)電是太陽能發(fā)電的一�,是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接�(zhuǎn)�?yōu)殡娔艿囊环N技�(shù)。這種技�(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電�。太陽能電池�(jīng)過串�(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組�,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝��
光伏�(fā)電是根據(jù)光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接�(zhuǎn)化為電能。不論是獨立使用還是� �(wǎng)�(fā)電,光伏�(fā)電系�(tǒng)主要由太陽能電池板(組件�、控制器和逆變器三大部分組�,它們主要由電子元器件構(gòu)�,不涉及機械部件,所�,光伏發(fā)電設備極為精�,可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護簡�。理論上�,光伏發(fā)電技�(shù)可以用于任何需要電源的場合,上至航天�,下至家用電�,大到兆瓦級電�,小到玩�,光伏電� 無處不在。太陽能光伏�(fā)電的最基本元件是太陽能電池(片�,有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。目前,單晶和多晶電池用�,非晶電池用于一些小� �(tǒng)和計算器輔助電源等�
與常�(guī)�(fā)電技�(shù)相比,光伏發(fā)電沒有中間轉(zhuǎn)換過�,發(fā)電形式極為簡�,發(fā)電過程不消耗資�,不排放溫室氣體、廢氣和廢水,環(huán)境友�;沒有機械旋�(zhuǎn)部件,不存在機械磨損,無噪聲,發(fā)電不用冷卻水;發(fā)電設備既能在無水的荒漠地帶安�,也可安裝在城市的屋頂和墻面,不單獨占地,模塊化�(jié)�(gòu),規(guī)模大小隨意,運行維護和管理簡�,可實現(xiàn)無人值守,維護成本極�。特別是太陽能取之不�,用之不�,光伏電池制造所需的硅資源在地殼中的含量高�26%,沒有資源短缺和耗盡問題。光伏發(fā)電是�(fā)展前景的�(fā)電技�(shù),也是太陽能利用的重要形式。近年來,全球光伏產(chǎn)�(yè)�(fā)展很快,以年�30%以上的速度快速增�,到2009年年�,全球光伏發(fā)電容量已超過2000萬千�,光伏發(fā)電的競爭力不斷提高,已成為全球最受重視的新能源發(fā)電技�(shù)�
早在1839�,法國科學家貝克雷爾(Becqurel)就�(fā)�(xiàn),光照能使半導體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種�(xiàn)象后來被稱為“光生伏特效應”,簡稱“光伏效應��1954�,美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽電�,誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技�(shù)�
20世紀70年代�,隨著現(xiàn)代工�(yè)的發(fā)展,全球能源危機和大氣污染問題日益突�,傳�(tǒng)的燃料能源正在一天天減少,對�(huán)境造成的危害日益突出,同時全球約有20億人得不到正常的能源供應。這個時�,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)�(gòu),維持長遠的可持�(xù)�(fā)展,這之中太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能�,是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦,假如把地球表�0.1%的太陽能�(zhuǎn)為電�,轉(zhuǎn)變率5%,每年發(fā)電量可達5.6×1012千瓦小時,相當于世界上能耗的40�。正是由于太陽能的這些獨特�(yōu)��20世紀80年代�,太陽能電池的種類不斷增多、應用范圍日益廣�、市場規(guī)模也逐步擴大�
20世紀90年代�,光伏發(fā)電快速發(fā)�,到2006�,世界上已經(jīng)建成�10多座兆瓦級光伏發(fā)電系�(tǒng)�6個兆瓦級的聯(lián)�(wǎng)光伏電站。美國是最早制定光伏發(fā)電的�(fā)展規(guī)劃的國家�1997年又提出“百萬屋頂”計�。日�1992年啟動了新陽光計劃,�2003年日本光伏組件生�(chǎn)占世界的50%,世界前10大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法�(guī)定了光伏�(fā)電上�(wǎng)電價,大大推動了光伏市場和產(chǎn)�(yè)�(fā)展,使德國成為繼日本之后世界光伏�(fā)電發(fā)展最快的國家。瑞士、法�、意大利、西班牙、芬蘭等�,也紛紛制定光伏�(fā)展計�,并投巨資進行技�(shù)開發(fā)和加速工�(yè)化進程�
世界光伏組件�1990年—�2005年年平均增長率約15%�20世紀90年代后期,發(fā)展更加迅��1999年光伏組件生�(chǎn)達到200兆瓦。商品化電池效率�10%�13%提高�13%�15%,生�(chǎn)�(guī)模從1�5兆瓦/年發(fā)展到5�25兆瓦/�,并正在�50兆瓦甚至100兆瓦擴大。光伏組件的生產(chǎn)成本降到3美元/瓦以��2006年的光伏行業(yè)�(diào)查表明,�2010�,光伏產(chǎn)�(yè)的年�(fā)展速度將保持在30%以上。年銷售額將�2004年的70億美金增加到2010年的300億美金。許多老牌的光伏制造公司也從原來的虧本�(zhuǎn)為盈��
與常用的火力�(fā)電系�(tǒng)相比,光伏發(fā)電的�(yōu)點主要體�(xiàn)在:
?、贌o枯竭危險�
?、谀茉促|(zhì)量高�
?、劢ㄔO周期�,獲取能源花費的時間��
?、軣o需消耗燃料和架設輸電線路即可就地�(fā)電供電;
?、莅踩�?,無噪聲,無污染排放外,干凈(無公害��
?、奘褂谜邚母星樯先菀捉邮?�
⑦不受資源分布地域的限制,可利用建筑屋面的優(yōu)�;例�,無電地區(qū),以及地形復雜地區(qū)�
缺點�
?、佼a(chǎn)生的電力接入電網(wǎng)需要增加無功補償設��
?、讷@得的能源同四�、晝夜及陰晴等氣象條件有�(guān)�
?、壅丈涞哪芰糠植济芏�?,即要占用巨大面積;
?、軆δ芾щy�
一、光伏發(fā)電系�(tǒng)的分�
光伏�(fā)電系�(tǒng)分為獨立光伏系統(tǒng)和并�(wǎng)光伏系統(tǒng)。獨立光伏電站包括邊遠地區(qū)的村莊供電系�(tǒng),太陽能戶用電源系統(tǒng),通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏�(fā)電系�(tǒng)。并�(wǎng)光伏�(fā)電系�(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電�(wǎng)輸送電力的光伏�(fā)電系�(tǒng)??梢苑譃閹铍姵氐暮筒粠铍姵氐牟⒕W(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)。帶有蓄電池的并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)具有可調(diào)度�,可以根�(jù)需要并入或退出電�(wǎng),還具有備用電源的功�,當電網(wǎng)因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)常常安裝在居民建�;不帶蓄電池的并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)不具備可�(diào)度性和備用電源的功�,一般安裝在較大型的系統(tǒng)��
�、光伏發(fā)電系�(tǒng)的主要形�
系統(tǒng)主要有兩種形式。一種為獨立光伏供電系統(tǒng),由光伏方陣、控制器、蓄電池、逆變�、交流負載組成獨立的供電系統(tǒng);另一種為并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng),由光伏方陣、控制器、并�(wǎng)逆變器組成并�(wǎng)�(fā)電系�(tǒng),將電能直接輸入公共電網(wǎng)。這兩種系�(tǒng)�,并�(wǎng)光伏系統(tǒng)是太陽能光伏應用的主要形式�
�、光伏發(fā)電系�(tǒng)設備
光伏�(fā)電系�(tǒng)是由太陽能電池方陣,蓄電池組,充放電控制�,逆變器,交流配電�,太陽跟蹤控制系�(tǒng)等設備組�。其部分設備的作用是�
1、太陽能電池方陣
在有光照(無論是太陽光,還是其它�(fā)光體�(chǎn)生的光照)情況下,電池吸收光�,電池兩端出�(xiàn)異號電荷的積累,即產(chǎn)生“光生電壓�,這就是“光生伏特效應�。在光生伏特效應的作用下,太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢,將光能�(zhuǎn)換成電能,是能量�(zhuǎn)換的器件。太陽能電池一般為硅電池,分為單晶硅太陽能電池,多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種�
2、蓄電池�
其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。太陽能電池�(fā)電對所用蓄電池組的基本要求是:a.自放電率�;b.使用壽命長;c.深放電能力強;d.充電效率高;e.少維護或免維�;f.工作溫度范圍�;g.價格低廉�
3、充放電控制�
是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設�。由于蓄電池的循�(huán)充放電次�(shù)及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素,因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器是必不可少的設備�
4、逆變�
是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,而負載是交流負載�,逆變器是必不可少�。逆變器按運行方式,可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變�。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系�(tǒng),為獨立負載供電。并�(wǎng)逆變器用于并�(wǎng)運行的太陽能電池�(fā)電系�(tǒng)。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變�。方波逆變器電路簡單,造價�,但諧波分量�,一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系�(tǒng)。正弦波逆變器成本高,但可以適用于各種負載�
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