太陽能光伏發(fā)電技術(shù)引言傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，同時(shí)全球還有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個(gè)時(shí)候，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)構(gòu)，維持長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展。這之中太陽能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而成為人們重視的焦點(diǎn)。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。因此，太陽能光伏發(fā)電因其清潔、安全、便利、高效等特點(diǎn)，已成為世界各國普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。發(fā)展現(xiàn)狀近幾年國際上光伏發(fā)電快速發(fā)展，世界上已經(jīng)建成了10多座兆瓦級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)，6個(gè)兆瓦級(jí)的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。美國是最早制定光伏發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂”計(jì)劃。日本1992年啟動(dòng)了新陽光計(jì)劃，到2003年日本光伏組件生產(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規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)，大大推動(dòng)了光伏市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，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。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。中國現(xiàn)狀中國太陽能資源非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于20世紀(jì)70年代起步，90年代中期進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期。太陽電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。經(jīng)過30多年的努力，已迎來了快速發(fā)展的新階段。在“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目和“送電到鄉(xiāng)”工程等國家項(xiàng)目及世界光伏市場的有力拉動(dòng)下，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展?！笆濉睍r(shí)期我國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。相關(guān)政策國家能源局于2013年11月18日發(fā)布《分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目管理暫行辦法》，同年8月26日，《國家發(fā)展改革委關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，明確了光伏電站確切的電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，全額上網(wǎng)電價(jià)為0.98元/度（三類標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)），保證了投資方的效益；國家能源局在（2013）433號(hào)文件，明確規(guī)定分布式光伏電站可以直接并入國家電網(wǎng)2016年政策1、發(fā)電全額上網(wǎng)：所發(fā)的全部電量，如果自己不用全部賣給國家，價(jià)格是0.98元/度，山東省補(bǔ)貼0.05元，共計(jì)1.03元/度（這種推薦農(nóng)戶使用）2、自發(fā)自用，余電上網(wǎng)：所發(fā)的全部電量，如果自己全部用了，用的電不再交電費(fèi)，國家再給0.42元/度的補(bǔ)貼，山東省補(bǔ)貼0.05元/度，共計(jì)0.47元/度；如果未用完余電可以上網(wǎng)，電業(yè)局按照0.3729元購買余電，另國家再給余電部分0.42元/度，山東省補(bǔ)貼0.05元/度，合計(jì)：0.8429元/度。（這種推薦企業(yè)、工業(yè)、廠房、商業(yè)用）3、發(fā)電的全部自用（即自己發(fā)的電自己全用了，不再交電費(fèi)，而且國家再給0.42元/度的補(bǔ)貼，山東省補(bǔ)貼0.05元）。以上三種方式均可以享受國家補(bǔ)貼20年2017年政策自2017年1月1日起，國家對(duì)光伏分布式發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)有所下調(diào)。2016年12月31日年底前安裝并網(wǎng)的用戶仍按2016年國家政策補(bǔ)貼。全國光伏發(fā)電標(biāo)肝上網(wǎng)電價(jià)表單位：元/千瓦時(shí)f含稅）資源區(qū)網(wǎng)17年新建光伏電站標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)各資源區(qū)所包括的地區(qū)［類資源區(qū)0.65宇更，青海海西.廿肅那峪關(guān)、武威.張振、泗泉、玫煌、金昌，新疆哈密、塔城、阿勤敏、克拉瑪依.內(nèi)蒙占除赤峰、通江；興安盟、呼能貝爾頃外地區(qū)1［類資源區(qū)0.75北京，天津，家花江.吉林.遼十，四川，云南?內(nèi)蒙占赤峰、迪遼、巽安盟、呼倫貝爾.河北承德、張家口、唐山、秦皇島，山西大FL朔州、忻州.陽泉?陜西榆林.魚安，青海、甘肅、新疆除］類外其他地區(qū)山類資源壤0.85除I美、II類暨源區(qū)以外的點(diǎn)他地區(qū)注：1,四藏白治區(qū)光伏電站標(biāo)桿電價(jià)為1.05元/千瓦時(shí)-2017年1月1日以后幼入財(cái)政補(bǔ)貼年度規(guī)模管理的光伏發(fā)電頊目?執(zhí)^2017年形狀發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)。3、年以前備案并納入以前年份射政樸賄規(guī)模管理的七伏發(fā)電項(xiàng)目，但于網(wǎng)1?年6月30日以前仍未投冠的.執(zhí)行2017年標(biāo)肝二網(wǎng)電價(jià)°4、今后，光伏發(fā)電標(biāo)樸上網(wǎng)電價(jià)楚定每年調(diào)整-次」同時(shí)，發(fā)改委針對(duì)電價(jià)調(diào)整，形成了一個(gè)《討論稿》，提出光伏發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)具體調(diào)整為：一類資源區(qū)價(jià)格從現(xiàn)行的0.9元/千瓦時(shí)，逐年下調(diào)為0.8元/千瓦時(shí)、0.82元/千瓦時(shí)、0.79元/千瓦時(shí)、0.76元/千瓦時(shí)和0.72元/千瓦時(shí)。二類資源區(qū)價(jià)格從現(xiàn)行的0.95元/千瓦時(shí)，逐年下調(diào)為0.92元/千瓦時(shí)、0.89元/千瓦時(shí)、0.86元/千瓦時(shí)、0.83元/千瓦時(shí)和0.8元/千瓦時(shí)。三類資源區(qū)從現(xiàn)價(jià)1元/千瓦時(shí)，逐年下調(diào)為0.98元/千瓦時(shí)、0.96元/千瓦時(shí)、0.94元/千瓦時(shí)、0.92元/千瓦時(shí)到0.9元/千瓦時(shí)。未來趨勢(shì)

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)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國力爭使太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.8GW（百萬千瓦），到2050年將達(dá)到600GW（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。光伏發(fā)電原理光伏發(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轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(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)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站,小到玩具，光伏電源無處不在。國產(chǎn)晶體硅電池效率在10至13%左右，國外同類產(chǎn)品效率約12至14%。由一個(gè)或多個(gè)太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。典型系統(tǒng)圖如下：加i，時(shí)」,■"'"fe維護(hù)君電池太陽能充電控制器加i，時(shí)」,■"'"fe維護(hù)君電池太陽能充電控制器蒿電池輸A--<￡l^v?：W免維護(hù)蓄

電池交流負(fù)載1光伏發(fā)電系統(tǒng)組成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器，各部分的作用為：（一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)；（三）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。（四）逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。光伏發(fā)電輸送方式太陽能光伏發(fā)電分為獨(dú)立光伏發(fā)電、并網(wǎng)光伏發(fā)電、分布式光伏發(fā)電1、獨(dú)立光伏發(fā)電獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。/2、并網(wǎng)光伏發(fā)電2、并網(wǎng)光優(yōu)發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)光伏電站一般都是國家級(jí)電站，主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，發(fā)展難度相對(duì)較大。而分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。3、分布式光伏發(fā)電分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設(shè)備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置。其運(yùn)行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件陣列將太陽能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域一、用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；（2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。二、交通領(lǐng)域如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。三、通訊/通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。四、石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。六、光伏電站：10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。七、太陽能建筑將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。八、其他領(lǐng)域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設(shè)備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)劣1、優(yōu)點(diǎn)太陽能資源取之不盡，用之不竭，照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。而且太陽能在地球上分布廣泛，只要有光照的地方就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng)，不受地域、海拔等因素的限制。太陽能資源隨處可得，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路所造成的電能損失。光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程簡單，是直接從光能到電能的轉(zhuǎn)換，沒有中間過程（如熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能等）和機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不存在機(jī)械磨損。根據(jù)熱力學(xué)分析，光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率，可達(dá)80%以上，技術(shù)開發(fā)潛力巨大。光伏發(fā)電本身不使用燃料，不排放包括溫室氣體和其它廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)遭受能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊，是真正綠色環(huán)保的新型可再生能源。光伏發(fā)電過程不需要冷卻水，可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上。光伏發(fā)電還可以很方便地與建筑物結(jié)合，構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，不需要單獨(dú)占地，可節(jié)省寶貴的土地資源。光伏發(fā)電無機(jī)械傳動(dòng)部件，操作、維護(hù)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電，加之自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛采用，基本上可實(shí)現(xiàn)無人值守，維護(hù)成本低。光伏發(fā)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長（30年以上）。晶體硅太陽能電池壽命可長達(dá)20?35年。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，只要設(shè)計(jì)合理、選型適當(dāng)，蓄電池的壽命也可長達(dá)10?15年。太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，而且根據(jù)用電負(fù)荷容量可大可小，方便靈活，極易組合、擴(kuò)容。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)。太陽能光伏發(fā)電與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用電的獨(dú)立太陽能發(fā)電系統(tǒng)，這些特點(diǎn)是其他電源無法比擬的。2、缺點(diǎn)能量密度低。盡管太陽投向地球的能量總和極其巨大，但由于地球表面積也很大，而且地球表面大部分被海洋覆蓋，真正能夠到達(dá)陸地表面的太陽能只有到達(dá)地球范圍太陽輻射能量的10%左右，致使在陸地單位面積上能夠直接獲得的太陽能量較少。通常以太陽輻照度來表示，地球表面輻照度最高值約為1.2KW/m\且絕大多數(shù)地區(qū)和大多數(shù)日照時(shí)間內(nèi)都低于1KW//。太陽能的利用實(shí)際上是低密度能量的收集、利用。占地面積大。由于太陽能能量密度低，這就使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的占地面積會(huì)很大，每100W光伏發(fā)電功率占地約需100皿，平均每平方米面積發(fā)電功率為100W。隨著光伏建筑一體化發(fā)電技術(shù)的成熟和發(fā)展，越來越多的光伏發(fā)電系統(tǒng)可以利用建筑物、構(gòu)筑物的屋頂和立面，將逐漸克服光伏發(fā)電占地面積大的不足。轉(zhuǎn)換效率低。光伏發(fā)電的最基本單元是太陽能電池組件。光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率指光能轉(zhuǎn)換為電能的比率。目前晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率為10%?14%，非晶硅光伏電池只有5%?8%。由于光電轉(zhuǎn)換效率太低，從而使光伏發(fā)電功率密度低，難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。因此，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低是阻礙光伏發(fā)電大面積推廣的瓶頸。間歇性工作。在地球表面，光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天發(fā)電，晚上不能發(fā)電，除非在太空中沒有晝夜之分的情況下，太陽能電池才可以連續(xù)發(fā)電，這與人們的用電需求不符。受氣候環(huán)境因素影響大。太陽能光伏發(fā)電的能源直接來源于太陽光的照射，而地球表面上的太陽照射受氣候的影響很大，長期的雨雪天、陰天、霧天甚至云層的變化都會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)。另外，環(huán)境因素的影響也很大，比較突出的一點(diǎn)是，空氣中的顆粒物（如灰塵）等沉落在太陽能電池組件的表面，阻擋了部分光線的照射，這樣會(huì)使電池組件轉(zhuǎn)換效率降低，從而造成發(fā)電量減少甚至電池板的損壞。地域依賴性強(qiáng)。地理位置不同，氣候不同，使各地區(qū)日照資源相差很大。光伏發(fā)電系統(tǒng)只有應(yīng)用在太陽能資源豐富的地區(qū)，其效果才會(huì)好。系統(tǒng)成本高。由于太陽能光伏發(fā)電的效率較低，到目前為止，光伏發(fā)電的成本仍然是其他常規(guī)發(fā)電方式（如火力和水力發(fā)電）的幾倍，這是制約其廣泛應(yīng)用的最主要因素。但是也應(yīng)看到，隨著太陽能電池產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大及電池片光電轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本也下降得非常快。太陽能電池組件的價(jià)格幾十年來已經(jīng)從最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2美元左右。晶體硅電池的制造過程高污染、高能耗。晶體硅電池的主要原料是純凈的硅。主要存在形式是沙子（SO2）。從硅砂一步