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光伏�(fā)�
閱讀�22396�(shí)間:2011-04-14 09:59:49

  光伏�(fā)電是太陽能發(fā)電的一�,是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)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�(jìn)行封裝保�(hù)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)電裝置�

概述

  光伏�(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接�(zhuǎn)化為電能。不論是�(dú)立使用還是并 �(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成,它們主要由電子元器件構(gòu)�,不涉及�(jī)械部件,所�,光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉,可靠�(wěn)定壽命長、安裝維�(hù)簡便。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�,單晶和多晶電池用量,非晶電池用于一些小� �(tǒng)和計(jì)算器輔助電源��

  與常�(guī)�(fā)電技�(shù)相比,光伏發(fā)電沒有中間轉(zhuǎn)換過�,發(fā)電形式極為簡潔,�(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(jī)械旋�(zhuǎn)部件,不存在�(jī)械磨�,無噪聲,發(fā)電不用冷卻水;發(fā)電設(shè)備既能在無水的荒漠地帶安裝,也可安裝在城市的屋頂和墻�,不單獨(dú)占地,模塊化�(jié)�(gòu),規(guī)模大小隨�,運(yùn)行維�(hù)和管理簡單,可實(shí)�(xiàn)無人值守,維�(hù)成本極低。特別是太陽能取之不�,用之不竭,光伏電池制造所需的硅資源在地殼中的含量高�(dá)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年年底,全球光伏�(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)�

�(fā)展歷�

  早在1839�,法國科�(xué)家貝克雷爾(Becqurel)就�(fā)�(xiàn),光照能使半�(dǎo)體材料的不同部位之間�(chǎn)生電位差。這種�(xiàn)象后來被稱為“光生伏特效�(yīng)�,簡稱“光伏效�(yīng)��1954�,美國科�(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾�(shí)�(yàn)室首次制成了�(shí)用的單晶硅太陽電池,誕生了將太陽光能�(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技�(shù)�

  20世紀(jì)70年代�,隨著現(xiàn)代工�(yè)的發(fā)展,全球能源危機(jī)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(shí)全球約有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這�(gè)�(shí)候,全世界都把目光投向了可再生能�,希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)�(gòu),維持長�(yuǎn)的可持續(xù)�(fā)�,這之中太陽能以其�(dú)有的�(yōu)勢而成為人們重視的焦點(diǎn)。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�(jià)、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到�(dá)地面的能量高�(dá)80萬千�,假如把地球表面0.1%的太陽能�(zhuǎn)為電�,轉(zhuǎn)變率5%,每年發(fā)電量可達(dá)5.6×1012千瓦小時(shí),相�(dāng)于世界上能耗的40�。正是由于太陽能的這些�(dú)特優(yōu)勢,20世紀(jì)80年代�,太陽能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣�、市場規(guī)模也逐步�(kuò)��

  20世紀(jì)90年代�,光伏發(fā)電快速發(fā)�,到2006年,世界上已�(jīng)建成�10多座兆瓦級光伏發(fā)電系�(tǒng)�6�(gè)兆瓦級的�(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(jì)劃。日�1992年啟動了新陽光計(jì)�,到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(jià),大大推動了光伏市場和產(chǎn)�(yè)�(fā)�,使德國成為繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。瑞�、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國,也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)�,并投巨資�(jìn)行技�(shù)開發(fā)和加速工�(yè)化�(jìn)程�

  世界光伏組件�1990年—�2005年年平均增長率約15%�20世紀(jì)90年代后期,發(fā)展更加迅��1999年光伏組件生�(chǎn)�(dá)�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/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦�(kuò)�。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�。許多老牌的光伏制造公司也從原來的虧本�(zhuǎn)為盈��

�(yōu)缺點(diǎn)

  與常用的火力�(fā)電系�(tǒng)相比,光伏發(fā)電的�(yōu)�(diǎn)主要體現(xiàn)在:

  ①無枯竭危險(xiǎn)�

  ②能源質(zhì)量高�

 ?、劢ㄔO(shè)周期�,獲取能源花�(fèi)的時(shí)間短�

 ?、軣o需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地�(fā)電供電;

 ?、莅踩煽浚瑹o噪聲,無污染排放�,干凈(無公害)�

  ⑥使用者從感情上容易接��

 ?、卟皇苜Y源分布地域的限制,可利用建筑屋面的優(yōu)�;例如,無電地區(qū),以及地形復(fù)雜地區(qū)�

  缺點(diǎn)�

 ?、佼a(chǎn)生的電力接入電網(wǎng)需要增加無功補(bǔ)償設(shè)��

  ②獲得的能源同四�、晝夜及陰晴等氣象條件有�(guān)�

  ③照射的能量分布密度�,即要占用巨大面��

  ④儲能困��

系統(tǒng)

  一、光伏發(fā)電系�(tǒng)的分�

  光伏�(fā)電系�(tǒng)分為�(dú)立光伏系�(tǒng)和并�(wǎng)光伏系統(tǒng)。獨(dú)立光伏電站包括邊�(yuǎn)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�(hù)、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)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)。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并�(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(dāng)電網(wǎng)因故停電�(shí)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能,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�。一種為�(dú)立光伏供電系�(tǒng),由光伏方陣、控制器、蓄電池、逆變�、交流負(fù)載組成獨(dú)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�(yīng)用的主要形式�

  �、光伏發(fā)電系�(tǒng)�(shè)�

  光伏�(fā)電系�(tǒng)是由太陽能電池方�,蓄電池�,充放電控制�,逆變�,交流配電柜,太陽跟蹤控制系�(tǒng)等設(shè)備組�。其部分�(shè)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,電池吸收光能,電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積�,即�(chǎn)生“光生電壓�,這就是“光生伏特效�(yīng)”。在光生伏特效應(yīng)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�,分為單晶硅太陽能電�,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�(shí)�(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供�。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(qiáng);d.充電效率�;e.少維�(hù)或免維護(hù);f.工作溫度范圍寬;g.�(jià)格低��

  3、充放電控制�

  是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設(shè)�。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�(shè)��

  4、逆變�

  是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的�(shè)�。由于太陽能電池和蓄電池是直流電�,而負(fù)載是交流�(fù)載時(shí),逆變器是必不可少的。逆變器按�(yùn)行方�,可分為�(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系�(tǒng),為�(dú)立負(fù)載供�。并�(wǎng)逆變器用于并�(wǎng)�(yùn)行的太陽能電池發(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器。方波逆變器電路簡�,造價(jià)�,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(fù)��

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