光伏基礎(chǔ)知識_光伏發(fā)電介紹
光伏是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡稱，是一種利用太陽電池半導體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨立運行和并網(wǎng)運行兩種方式。以下是由學習啦小編整理關(guān)于光伏知識的內(nèi)容，希望大家喜歡!
太陽能發(fā)電的原理
太陽能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。
電池單元
由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導體材料的電子學特性，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質(zhì)半導體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，在導帶和價帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢壘區(qū)存在著較強的內(nèi)建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場的兩側(cè)面引出電極并接上負載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負載形成的回路，于是就有“光生電流”流過，太陽能電池組件就實現(xiàn)了對負載的功率P輸出。
電能儲存單元
太陽能電池產(chǎn)生的直流電先進入蓄電池儲存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時間(發(fā)電時間)的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預定的連續(xù)無日照時間決定。
光伏系統(tǒng)介紹
太陽能光伏效應(yīng)，簡稱光伏(PV)，又稱為光生伏特效應(yīng)(Photovoltaic)，是指光照時不均勻半導體或半導體與金屬組合的部位間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。
光伏被定義為射線能量的直接轉(zhuǎn)換。在實際應(yīng)用中通常指太陽能向電能的轉(zhuǎn)換，即太陽能光伏。它的實現(xiàn)方式主要是通過利用硅等半導體材料所制成的太陽能電板，利用光照產(chǎn)生直流電，比如我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見的太陽能電池。
光伏技術(shù)具備很多優(yōu)勢：比如沒有任何機械運轉(zhuǎn)部件;除了日照外，不需其它任何"燃料"，在太陽光直射和斜射情況下都可以工作;而且從站址的選擇來說，也十分方便靈活，城市中的樓頂、空地都可以被應(yīng)用。自1958年起，太陽能光伏效應(yīng)以太陽能電池的形式在空間衛(wèi)星的供能領(lǐng)域首次得到應(yīng)用。時至今日，小至自動停車計費器的供能、屋頂太陽能板，大至面積廣闊的太陽能發(fā)電中心，其在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)遍及全球。
太陽能是一種快速增長的能源形式，太陽能市場在過去十年中也取得了長足發(fā)展。據(jù)資料，按年均太陽能系統(tǒng)裝機容量計算，全球太陽能市場復合年均增長率達47.4%，從 2003 年的598MW 增長至2007年的2826MW。預測到2012年，年均太陽能系統(tǒng)裝機容量可能進一步增至9917MW，而整個太陽能行業(yè)的銷售額可能從2007年的 172億美元增長至2012年的395億美元。這種增長勢頭在很大程度上要歸功于全球快速增加的市場需求、日益提高的上網(wǎng)電價和各種政府鼓勵措施。
在世界的一些主要國家中，尤其是德國、意大利、西班牙、美國、法國和韓國，聯(lián)邦政府、州政府和地方政府機構(gòu)紛紛以退稅、稅收抵免和其他激勵措施的形式向太陽能產(chǎn)品的最終用戶、經(jīng)銷商、系統(tǒng)集成商和制造商提供補貼和經(jīng)濟鼓勵，以促進太陽能在并網(wǎng)應(yīng)用中的使用，降低對其他能源的依賴。然而擁有巨大政治游說能力的傳統(tǒng)公共電力企業(yè)也可能試圖改變所在市場的相關(guān)立法，這也可能對太陽能的發(fā)展和商業(yè)應(yīng)用造成相對不利的影響。
但總體來說，由于全球許多石油和天然氣生產(chǎn)地區(qū)政治和經(jīng)濟局勢的不穩(wěn)定性，多國政府都在采取積極措施，以減少對國外能源的依賴。太陽能提供了一種極具吸引力的發(fā)電方案，而且不會對國外能源形成嚴重的依賴性。除此之外，日益突出的環(huán)境問題和與礦物燃料發(fā)電相關(guān)的氣候變化風險形成政治動因，促使政府實施旨在減少二氧化碳及其他氣體排放量的溫室氣體減排戰(zhàn)略。太陽能及其他可再生能源有助于這些環(huán)境問題的解決。
世界各國政府實施了多種激勵政策，以促進太陽能及其他可再生能源的開發(fā)和應(yīng)用。許多歐洲國家、一些亞洲國家、澳大利亞、加拿大和美國的多個州省以及一些拉美國家都頒布了可再生能源政策。以客戶為中心的財務(wù)激勵措施包括資本成本退稅、強制光伏上網(wǎng)電價和稅收抵免。資本成本退稅政策提供一筆資金，用于沖抵消費者在太陽能系統(tǒng)中的前期投資。強制光伏上網(wǎng)電價政策要求，公用電力公司依據(jù)產(chǎn)生的千瓦時數(shù)向用戶支付他們通過太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的電力，而價格在一定時期內(nèi)是有保障的。這些都鼓勵了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
而在我國，長期困擾我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，即產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)中原材料和市場均在海外的問題也得到了政策扶助。上半年由于歐洲各國，尤其是西班牙在太陽能領(lǐng)域的政策發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，引起全球光伏市場急劇萎縮，進而導致全球光伏企業(yè)一季度的經(jīng)營狀況普遍不理想。為了扭轉(zhuǎn)這種境地，我國下決心上馬一大批光伏發(fā)電項目，解決了"銷售市場"的問題，在很大程度上穩(wěn)定了光伏產(chǎn)業(yè)的內(nèi)需，理性的產(chǎn)量預期逐漸形成。前段時間財政部也制定了《關(guān)于加快推進太陽能光電建筑應(yīng)用的實施意見》和《太陽能光電建筑應(yīng)用財政補助資金管理暫行辦法》。《意見》對太陽能產(chǎn)業(yè)形成了兩大積極信息，一是產(chǎn)業(yè)政策的扶持，不僅僅中央財政安排專門資金，對符合條件的光電建筑應(yīng)用示范工程予以補助，以部分彌補光電應(yīng)用的初始投入。而且出臺相關(guān)財稅扶持政策的地區(qū)將優(yōu)先獲得中央財政支持。二是"太陽能屋頂計劃"對于下游需求的刺激等或?qū)⑿纬上鄬酚^的預期，即拓展了太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，下游需求必將有所改善。
光伏發(fā)展的前景
太陽能發(fā)電是新興的可再生能源技術(shù)，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的主要是太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電。太陽能光伏發(fā)電具有電池組件模塊化、安裝維護方便、使用方式靈活等特點，是太陽能發(fā)電應(yīng)用最多的技術(shù)。太陽能光熱發(fā)電通過聚光集熱系統(tǒng)加熱介質(zhì)，再利用傳統(tǒng)蒸汽發(fā)電設(shè)備發(fā)電，近年來產(chǎn)業(yè)化示范項目開始增多。
中國政府持續(xù)出臺支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，尤其是在受到美國和歐盟的雙反擠壓之際，相應(yīng)的擴大了國內(nèi)的裝機市場，保護國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
針對大型光伏發(fā)電標桿上網(wǎng)電價，《意見稿》針對四類地區(qū)給出了四個不同的上網(wǎng)電價，分別為0.75、0.85、0.95、1元/千瓦時。
我國2012年新增光伏裝機5.04GW，累計建設(shè)容量達7.97GW，其中大型光伏電站4.19GW，分布式光伏系統(tǒng)3.78GW。目前我們判斷2013年新增裝機可能在8.5GW左右。
光伏發(fā)電
近10年來，全球太陽能光伏電池年產(chǎn)量增長約6倍，年均增長50%以上。2010年，全球太陽能光伏電池年產(chǎn)量1600萬千瓦，其中我國年產(chǎn)量1000萬千瓦。并網(wǎng)光伏電站和與建筑結(jié)合的分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏發(fā)電的主要利用方式。2010年，全球光伏發(fā)電總裝機容量接近4000萬千瓦，主要應(yīng)用市場在德國、西班牙、日本、意大利，其中德國2010年新增裝機容量700萬千瓦。隨著太陽能光伏發(fā)電規(guī)模、轉(zhuǎn)換效率和工藝水平的提高，全產(chǎn)業(yè)鏈的成本快速下降。太陽能光伏電池組件價格已經(jīng)從2000年每瓦4.5美元下降到2010年的1.5美元以下，太陽能光伏發(fā)電的經(jīng)濟性明顯提高。
光熱發(fā)電
光熱發(fā)電也稱太陽能熱發(fā)電，尚未實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展，但經(jīng)過較長時間的試驗運行，開始進入規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用。美國、西班牙、德國、法國、阿聯(lián)酋、印度等國已經(jīng)建成或在建多座光熱電站。到2010年底，全球已實現(xiàn)并網(wǎng)運行的光熱電站總裝機容量為110萬千瓦，在建項目總裝機容量約1200萬千瓦。
到2007年年底，全國光伏系統(tǒng)的累計裝機容量達到10萬千瓦(100MW)，從事太陽能電池生產(chǎn)的企業(yè)達到50余家，太陽能電池生產(chǎn)能力達到290萬千瓦(2900MW)，太陽能電池年產(chǎn)量達到1188MW，超過日本和歐洲，并已初步建立起從原材料生產(chǎn)到光伏系統(tǒng)建設(shè)等多個環(huán)節(jié)組成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，特別是多晶硅材料生產(chǎn)取得了重大進展，突破了年產(chǎn)千噸大關(guān)，沖破了太陽能電池原材料生產(chǎn)的瓶頸制約，為我國光伏發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2007年是我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一年。受益于太陽能產(chǎn)業(yè)的長期利好，整個光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了前所未有的投資熱潮。太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達到10%以上;到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。
根據(jù)《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，到2015年，我國力爭使太陽能發(fā)電裝機容量達到21GW(百萬千瓦)預計，到2050年，中國可再生能源的電力裝機將占全國電力裝機的25%，其中光伏發(fā)電裝機將占到5%。未來十幾年，我國太陽能裝機容量的復合增長率將高達25%以上。
國家能源局發(fā)布《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》稱，“到2015年底，太陽能發(fā)電裝機容量達到2100萬千瓦(即21GW)以上，年發(fā)電量達到250億千瓦時。”
根據(jù)《規(guī)劃》，“十二五”時期新增太陽能光伏電站裝機容量約1000萬千瓦，太陽能光熱發(fā)電裝機容量100萬千瓦，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)約1000萬千瓦，光伏電站投資按平均每千瓦1萬元測算，分布式光伏系統(tǒng)按每千瓦1.5萬元測算，總投資需求約2500億元。
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