光伏基礎(chǔ)知識(shí)_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(dǎo)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(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于光伏知識(shí)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(shí)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(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，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(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)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(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。
電能儲(chǔ)存單元
太陽能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)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(shí)間(發(fā)電時(shí)間)的影響。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無日照時(shí)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(shí)不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)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(shí)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(shí)現(xiàn)方式主要是通過利用硅等半導(dǎo)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(shì)：比如沒有任何機(jī)械運(yùn)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(shí)至今日，小至自動(dòng)停車計(jì)費(fèi)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(chǎng)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(jī)容量計(jì)算，全球太陽能市場(chǎng)復(fù)合年均增長率達(dá)47.4%，從 2003 年的598MW 增長至2007年的2826MW。預(yù)測(cè)到2012年，年均太陽能系統(tǒng)裝機(jī)容量可能進(jìn)一步增至9917MW，而整個(gè)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(shì)頭在很大程度上要?dú)w功于全球快速增加的市場(chǎng)需求、日益提高的上網(wǎng)電價(jià)和各種政府鼓勵(lì)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(jī)構(gòu)紛紛以退稅、稅收抵免和其他激勵(lì)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(bǔ)貼和經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)，以促進(jìn)太陽能在并網(wǎng)應(yīng)用中的使用，降低對(duì)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(chǎng)的相關(guān)立法，這也可能對(duì)太陽能的發(fā)展和商業(yè)應(yīng)用造成相對(duì)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(jì)局勢(shì)的不穩(wěn)定性，多國政府都在采取積極措施，以減少對(duì)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(huì)對(duì)國外能源形成嚴(yán)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(fēng)險(xiǎn)形成政治動(dòng)因，促使政府實(shí)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(shí)施了多種激勵(lì)政策，以促進(jìn)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(gè)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(cái)務(wù)激勵(lì)措施包括資本成本退稅、強(qiáng)制光伏上網(wǎng)電價(jià)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(fèi)者在太陽能系統(tǒng)中的前期投資。強(qiáng)制光伏上網(wǎng)電價(jià)政策要求，公用電力公司依據(jù)產(chǎn)生的千瓦時(shí)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(jià)格在一定時(shí)期內(nèi)是有保障的。這些都鼓勵(lì)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(chǎng)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(chǎng)急劇萎縮，進(jìn)而導(dǎo)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(xiàng)目，解決了"銷售市場(chǎng)"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(yù)期逐漸形成。前段時(shí)間財(cái)政部也制定了《關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》和《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》?！兑庖姟穼?duì)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(cái)政安排專門資金，對(duì)符合條件的光電建筑應(yīng)用示范工程予以補(bǔ)助，以部分彌補(bǔ)光電應(yīng)用的初始投入。而且出臺(tái)相關(guān)財(cái)稅扶持政策的地區(qū)將優(yōu)先獲得中央財(cái)政支持。二是"太陽能屋頂計(jì)劃"對(duì)于下游需求的刺激等或?qū)⑿纬上鄬?duì)樂觀的預(yù)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(shí)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(hù)方便、使用方式靈活等特點(diǎn)，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(xiàng)目開始增多。
中國政府持續(xù)出臺(tái)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(kuò)大了國內(nèi)的裝機(jī)市場(chǎng)，保護(hù)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
針對(duì)大型光伏發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，《意見稿》針對(duì)四類地區(qū)給出了四個(gè)不同的上網(wǎng)電價(jià)，分別為0.75、0.85、0.95、1元/千瓦時(shí)。
我國2012年新增光伏裝機(jī)5.04GW，累計(jì)建設(shè)容量達(dá)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(jī)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(jī)容量接近4000萬千瓦，主要應(yīng)用市場(chǎng)在德國、西班牙、日本、意大利，其中德國2010年新增裝機(jī)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(jià)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(jì)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展，但經(jīng)過較長時(shí)間的試驗(yàn)運(yùn)行，開始進(jìn)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(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行的光熱電站總裝機(jī)容量為110萬千瓦，在建項(xiàng)目總裝機(jī)容量約1200萬千瓦。
到2007年年底，全國光伏系統(tǒng)的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到10萬千瓦(100MW)，從事太陽能電池生產(chǎn)的企業(yè)達(dá)到50余家，太陽能電池生產(chǎn)能力達(dá)到290萬千瓦(2900MW)，太陽能電池年產(chǎn)量達(dá)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(gè)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(jìn)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)模化發(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(gè)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(yuǎn)的將來會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)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(yù)計(jì)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(dá)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(jì)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(jī)容量達(dá)到21GW(百萬千瓦)預(yù)計(jì)，到2050年，中國可再生能源的電力裝機(jī)將占全國電力裝機(jī)的25%，其中光伏發(fā)電裝機(jī)將占到5%。未來十幾年，我國太陽能裝機(jī)容量的復(fù)合增長率將高達(dá)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(jī)容量達(dá)到2100萬千瓦(即21GW)以上，年發(fā)電量達(dá)到250億千瓦時(shí)。”
根據(jù)《規(guī)劃》，“十二五”時(shí)期新增太陽能光伏電站裝機(jī)容量約1000萬千瓦，太陽能光熱發(fā)電裝機(jī)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(cè)算，分布式光伏系統(tǒng)按每千瓦1.5萬元測(cè)算，總投資需求約2500億元。
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