未來太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響盡管查找新能源的工作已經(jīng)有相當(dāng)?shù)臍v史了，但是世界性的環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)迫使人們更加努力的查找和開發(fā)新能源。在查找和開發(fā)新能源的過程中，人們很自然的把目光投向了各種可再生的替代能源。光伏發(fā)電就是其中之一。雖然光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用存在著種種的局限，但是隨著光伏發(fā)電成本的降低和礦物發(fā)電成本的提高以及礦物能源的削減，總有一天光伏發(fā)電的成本將會(huì)與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當(dāng)。到時(shí)侯，光伏發(fā)電將逐步進(jìn)入商業(yè)化階段。光伏并網(wǎng)發(fā)電形成規(guī)模后會(huì)對(duì)電網(wǎng)形成什么樣的影響是本文想要探討的問題。

一、光伏發(fā)電的基本原理

1.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能光伏電池組，光伏系統(tǒng)電池掌握器，蓄電池和交直流逆變器是其主要部件。其中的核心元件是光伏電池組和掌握器。各部件在系統(tǒng)中的作用是：

光伏電池：光電轉(zhuǎn)換。

掌握器：作用于整個(gè)系統(tǒng)的過程掌握。光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的掌握器類型許多，如2點(diǎn)式掌握器，多路挨次掌握器、智能掌握器、大功率跟蹤充電掌握器等，我國(guó)目前使用的大都是簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)的掌握器，智能型掌握器僅用于通信系統(tǒng)和較大型的光伏電站。

蓄電池：蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，用于存儲(chǔ)從光伏電池轉(zhuǎn)換來的電力。目前我國(guó)還沒有用于光伏系統(tǒng)的專用蓄電池，而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池。

交直流逆變器：由于它的功能是交直流轉(zhuǎn)換，因此這個(gè)部件最重要的指標(biāo)是牢靠性和轉(zhuǎn)換效率。并網(wǎng)逆變器采納最大功率跟蹤技術(shù)，最大限度地把光伏電池轉(zhuǎn)換的電能送入電網(wǎng)。

2.太陽能光伏電池板：

太陽能電池主要使用單晶硅為材料。用單晶硅做成類似二極管中的P-N結(jié)。工作原理和二極管類似。只不過在二極管中，推動(dòng)P-N結(jié)空穴和電子運(yùn)動(dòng)的是外部電場(chǎng)，而在太陽能電池中推動(dòng)和影響P-N結(jié)空穴和電子運(yùn)動(dòng)的是太陽光子和光輻射熱（*）。也就是通常所說的光生伏特效應(yīng)原理。目前光電轉(zhuǎn)換的效率，也就是光伏電池效率大約是單晶硅13%－15%，多晶硅11%－13%。目前最新的技術(shù)還包括光伏薄膜電池。

3.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類：

目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類，離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng)。

A）離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)。這是一種常見的太陽能應(yīng)用方式。在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用已有若干年。系統(tǒng)比較簡(jiǎn)潔，而且適應(yīng)性廣。只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護(hù)困難而限制了使用范圍。

B）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí)，太陽能電力不足就向市電購電。而負(fù)荷較小時(shí)，或用不完電力時(shí)，就可將多余的電力賣給市電。在背靠電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴(kuò)張了使用的范圍和敏捷性，并降低了造價(jià)。

C）A，B兩者混合系統(tǒng)，這是介于上述兩個(gè)方之間的系統(tǒng)。該方案有較強(qiáng)的適應(yīng)性，例如可以依據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價(jià)來調(diào)整自身的發(fā)電策略。但是其造價(jià)和運(yùn)行成本較上述兩種方案高。

二、光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

進(jìn)入70年月后，由于2次石油危機(jī)的影響，光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視，進(jìn)展特別快速。從遠(yuǎn)期看，光伏發(fā)電將以分散式電源進(jìn)入電力市場(chǎng)，并部分取代常規(guī)能源。不論從近期和從遠(yuǎn)期看，光伏發(fā)電可以作為常規(guī)能源的補(bǔ)充，在解決特別應(yīng)用領(lǐng)域，如通信、信號(hào)電源，和邊遠(yuǎn)無電地區(qū)民用生活用電需求方面，從環(huán)境愛護(hù)及能源戰(zhàn)略上都具有重大的意義。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.充分的清潔性。（假如采納蓄電池方案，要考慮對(duì)廢舊蓄電池的處理）

2.肯定的平安性。（并網(wǎng)電壓一般在220V以下）

3.相對(duì)的廣泛性。

4.的確的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性。

5.初步的有用性。

6.資源的充分性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等。

三、光伏發(fā)電局限性。

任何事物總是具有兩面性。目前有太多的文章介紹光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，這里有必要指出光伏發(fā)電的一些局限性。太陽能具有能量密度低，穩(wěn)定性差的弱點(diǎn)，并受到地理分布、季節(jié)變化、晝夜交替等影響。光伏發(fā)電的局限性包括以下幾個(gè)方面：

1.時(shí)間周期局限。由于光伏發(fā)電的條件是出太陽時(shí)，光伏發(fā)電設(shè)備才能正常工作發(fā)電。因此，白晝黑夜，一年當(dāng)中春夏秋冬各個(gè)季節(jié)對(duì)光伏發(fā)電的負(fù)荷影響巨大。為了應(yīng)付這個(gè)狀況，電網(wǎng)不得不配備相應(yīng)容量的發(fā)電機(jī)處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)。

2.地理位置局限。光伏發(fā)電設(shè)備基本上只能依附建筑物安裝建設(shè)，也就是所謂的光伏屋頂就地供電。假如離開建筑物來建設(shè)光伏發(fā)電，將會(huì)大大增加成本或者破壞環(huán)境和生態(tài)。

3.氣象條件局限。氣候?qū)夥l(fā)電影響。采納光伏并網(wǎng)發(fā)電無蓄電池方案時(shí)，假如一個(gè)城市上空的氣候大幅變化，將造成電力負(fù)荷的大幅波動(dòng)；當(dāng)一個(gè)城市上空的空氣質(zhì)量比如空氣污染，或能見度變差比如霧天，陰天等都將使光伏發(fā)電在線或?qū)崟r(shí)出力下降。

4.容量傳輸局限。在解決了光伏發(fā)電的成本問題后，大功率，高電壓，遠(yuǎn)距離從荒漠面積輸送電力到負(fù)荷中心，由于光伏發(fā)電沒有傳統(tǒng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣量，調(diào)速器及勵(lì)磁系統(tǒng)，將給溝通電網(wǎng)帶來新的經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定問題。不論采納溝通或是直流高電壓大功率遠(yuǎn)距離從荒漠地區(qū)輸送電力，由于上述1，2，3的局限性將大大增加單位千瓦的輸送成本。下面將會(huì)爭(zhēng)論這個(gè)問題。

5.光能轉(zhuǎn)換效率偏低。和傳統(tǒng)能源（礦物能源，石油，水能，原子能，等）的轉(zhuǎn)換效率相比，光伏能量的轉(zhuǎn)換效率不能令人滿足。

四、光伏發(fā)電將來展望

我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長(zhǎng)。最近三年全球太陽能電池總產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率高達(dá)49.8%以上。根據(jù)日本新能源方案、歐盟可再生能源白皮書、美國(guó)光伏方案等推算，2022年全球光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量將達(dá)到15GW（1500萬千瓦，屆時(shí)仍不到全球發(fā)電總裝機(jī)容量的1%），至2030年全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到300GW（屆時(shí)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值有可能突破3000億美元），至2040年光伏發(fā)電將達(dá)到全球發(fā)電總量的15%-20%。按此方案推算，2022-2040年，光伏行業(yè)的復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)25%以上。其中并網(wǎng)應(yīng)用會(huì)有較大的進(jìn)展，從而形成并網(wǎng)發(fā)電（約46%）、離網(wǎng)供電（約27%）和通訊機(jī)站（約21%）3個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。

太陽的能量對(duì)人類而言幾乎是無限的，但是實(shí)際上，在地球上能夠獵取太陽能資源的資源是有限的。并不象有些文章中所說的那樣巨大。例如，當(dāng)我們?cè)谠谖蓓敯惭b太陽能熱水器時(shí)，就失去了安裝太陽能電池的機(jī)會(huì)。除建筑物和荒漠外，在其他地點(diǎn)建設(shè)太陽能電池板群將是不現(xiàn)實(shí)和得不償失。這不僅僅是由于成本巨大的緣由，問題是顯而易見的，主要的問題是離開建筑物和荒漠來建設(shè)光伏發(fā)電站將破壞環(huán)境和生態(tài)，你會(huì)發(fā)覺在太陽能電池板下面將寸草不生。總之，節(jié)能降耗是人類的一個(gè)永恒話題。從某種意義上講，淘汰舊技術(shù)和產(chǎn)品的同時(shí)，也就鋪張掉了當(dāng)時(shí)生產(chǎn)這些技術(shù)和產(chǎn)品的能源。出國(guó)考察的人往往會(huì)發(fā)覺，西方發(fā)達(dá)國(guó)家有些場(chǎng)合還在使用20-30年月的產(chǎn)品和設(shè)備，他們并非要愛護(hù)“古跡”，某種意義上講是在節(jié)省能源。新舊產(chǎn)品和技術(shù)的