光伏太阳能应用

光伏太阳能应用（精选12篇）

光伏太阳能应用 篇1

一、能源问题

围绕能源的问题实在太多, 人类社会的发展历程, 往往是伴随着能源的开发和运用历程展开的, 从农耕时代的人力、蓄力到如今大量机械及电器设备的运用, 我们都可以看到能源以不同形式存在和运用的范例, 然而至今不到200年应用历程的电能, 在所有能源中所占的比重越来越大, 其传输的高效, 能量间的转换和控制容易等都是电能的优点, 而当今社会生活中大量电器产品的出现, 更将我们对电能的依赖推向了极致, 你是否想过, 如果你的生活中停电了该怎么办?事实上, 生活在现代社会的人们, 这样的事情一旦发生, 所有的生活都很难想象。为避免这样糟糕的事出现, 我们建立了强大而复杂的电力供给网络及支撑这些网络的能源基地, 其中包括水电站、火电站和核电站等传统能源基地, 对于一些重要场所的设备用电, 我们采用了UPS等多套的备用电源供给方案。按理说, 多重保险已将这样的发生概率降至极点, 然而, 情况并非如此。人类对电能的需求与日俱增, 在追求舒适生活时, 能源的消耗也大幅度递增, 在我国的重庆、武汉等城市, 每年夏季高温, 大量家庭空调的集中使用让电力网络远远超过平时的用电负荷, 电力公司不得不采取必要的限电措施来维持基本的生活用电所需。当然, 这样的状况也给电力公司的发展带来了更多机会, 也同时给我们关于能源的运用带来了更多思考:传统的能源还能大规模开发吗?传统的能源基地的开发和利用空间究竟有多大?过去的几十年, 传统能源的大规模开发使经济迅速发展, 然而过度的开发已导致地球环境越来越糟糕, 最近几年, 地球上频繁出现的极端气候, 洪水、干旱、泥石流频频发生已向我们敲响了警钟。

二、新能源的开发和应用

传统能源在开发和利用上存在的诸多问题促使人们将目光转到对环境、生态, 尤其是其利用和开发空间即为宽广的新能源方案上, 新能源的一个显著特征有可持续发展的空间, 较少对环境造成干扰和影响。近年, 我国风力资源的开发成效显著, 这是新能源应用成功的一个典范, 据资料报道:截止至2012年6月, 我国已以5258万千瓦的装机并网容量取代美国而成为世界风电第一大国。在我省大理, 楚雄州的牟定县, 昆明的富民县等都能见到风力发电机组的身影。在我国辽阔的国土上, 大规模 (千万千瓦级) 的风电基地目前多集中在甘肃、内蒙、山西等所谓的河西走廊一带, 由此表明我国近年来对新能源发展的重视, 对现有能源结构实施的战略调整已初显成效。另一种可供开发的新能源———光伏太阳能发电, 这是人们酝酿已久并终究可以看到应用希望的一种新能源。每天投向大地, 东升西落、日复一日, 滋养着大地万般生物的太阳给了我们开发运用这种能源的灵感。在地球上, 只要有人类居住的地方, 几乎都能见到太阳, 这就是我们能应用的能源基地, 事实上, 我们现今所应用的能源, 追根溯源, 都是来自太阳, 只要太阳存在, 其源源不断的能源几乎是无限的。已有详细的资料表明, 目前, 太阳正处于青壮年时期, 到达衰竭期尚有遥遥40亿年之远, 因而, 太阳能可以认为是一种永不衰竭的能源。经测试表明, 太阳投射到地球上的有效能量按地区的不同其年辐射量在3350~8400MJ/m2 (大约在930kwh/m2~2333kwh/m2) 不等, 比较我们普通家庭年用电量大约在1500~4000kwh之间, 可以想见只要将不到2平米的太阳能利用上, 也就足够一个家庭一年的能源所需。

三、全世界光伏太阳能的开发及应用状况

当电能最先造福人类的时候, 已有人想到将太阳能直接转变为电能的方案, 1883年在美国出现的第一个大面积硒薄膜光伏太阳能电池是最早的应用原型, 到1955年, 一个造价达到1500美元/瓦, 效率为2%光伏太阳能电池出现在美国的Hoffman电子, 到1958年, 其效率已提高到10%, 并在美国的NASA先锋卫星首次应用, 之后, 光伏太阳能电池被大量应用于太空, 几乎所有送到太空的卫星、航天器、空间站, 都用到光伏太阳能电池板, 外太空的大规模运用, 促进了技术的进步, 使发电效率进一步提高, 产量持续增加, 成本不断下降。大规模光伏太阳能电池的应用在21世纪开始, 最近10年光伏太阳能产量由1997年的125.8MWP, 增加到2007年的3730MWP, 年平均增长率41.3%, 最近5年的年平均增长率达到49.5%。2007年, 全球光伏太阳能安装量为2.4GWP, 德国约占47%, 西班牙约占23% (分别为世界第一和第二) 。2008年, 安装量增至5.5GW, 累计安装量已达15GW, 按地区排名, 西班牙新装机量为2.5GW (占45.4%为世界第一, 德国第二) 。2011年全球累计安装量已增至2.4GWP, 其中, 意大利28%, 德国26%, 美国10% (分别排名第一, 第二和第三) 。预计到2020年, 全球总装机量将达200GWP, 绝大部分为并网发电。

四、我国光伏太阳能的发展态势

光伏太阳能产品 (或者产业) 究竟距离我们还有多远, 我国目前应用情况如何, 由以下几个因素决定:其一, 光伏太阳能发电的效率是否还有提高的空间, 目前的效率在15%至18%之间, 提高的空间很有限。其二, 不同地区的日照年辐射值的差异性, 我国土地辽阔, 幅员广大, 全国各地太阳年辐射分布在3400MJ/m2~8400MJ/m2。其三, 光伏产品的市场价格, 现在的国内电池模板价格已降到近1$/WP (约6元/瓦) , 其四, 综合发电成本按系统规模大小不同、地区不同使用年限不同, 目前的价位大约控制在1~3元人民币/千瓦时之间, 这个价位距普通居民0.5元人民币/千瓦时的价位尚有一段距离, 但差距已经很小。中国光伏太阳能产业目前面临的是“两头在外”的发展模式, 90%以上的硅材料依赖进口, 90%以上的产品依赖出口, 形成了对全球产业链的“依附性发展格局, 这样的格局导致原材料的高价进口, 产品出口价格受制于国外, 国内企业承担产业链中的高污染、高耗能的生产环节, 企业抗风险能力弱等不利于光伏市场健康发展态势。我国实现光伏太阳能发电的前景如何走, 纵观世界先进国家在光伏太阳能发电所走过的路途, 结合我国国情, 我们认为采取国家、用户、电力公司三方共同努力, 分部实施的办法, 国家给政策, 电力公司给技术、给服务, 用户给宣传、给普及的方式进行。首先, 可以在一些条件成熟的学校、医院及政府机关所在地建立光伏并网发电示范园, 在以光伏发电作为补充、后备能源的供给的同时, 以科普和宣传的方式让民众认识这种新能源的特性, 一旦时机成熟, 逐渐推行发达国家屋顶光伏发电的经验, 其方法的实施可由电力公司利用建筑屋顶安装光伏太阳能电池, 建设发电系统, 在白天发电高峰时吸收电能, 进入电力系统, 通过安装的用户电表抵扣晚上向电力公司买电的数目, 用户卖电给电力公司的方式, 来发展我国光伏太阳能发电 (目前储能蓄电池技术尚不够理想) 。总之, 我国对光伏太阳能的利用起步较晚, 潜力很大, 特别是我国地域广袤, 太阳能资源丰富, 开发利用太阳能的空间十分广阔, 必须重视其开发利用, 为今后我国的能源提供更多选择。

参考文献

[1]冯垛生, 王飞.太阳能光伏发电技术[M].北京:人们邮电出版社, 2011.

[2]周志敏, 纪爱华.太阳能光伏发电系统设计与应用实例[M].北京:电子工业出版社, 2010.

[3][日]滨川圭弘.太阳能光伏电池及其应用[M].王长贵, 王斯成, 译.北京:科学出版社, 2008.

[4][西]鲁克 (Luque·A) , 等.光伏技术与工程手册[M].王文静, 等, 译.北京机械工业出版社, 2011.

[5]王长贵.王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].第2版.北京:化学工业出版社, 2010.

[6]黄惠良, 萧锡炼, 周明奇, 林坚杨.太阳能电池制备、开发、应用[M].北京:科学出版社, 2012.

光伏太阳能应用 篇2

【教学目标】

知识与技能

1.初步认识太阳的结构，知道太阳是巨大的核能火炉。

2.初步了解太阳是人类资源的宝库。

3. 知道太阳能的利用方式。

过程与方法

1、通过观察学习了解太阳能的特点，理解太阳能属于可再生一次能源。分析化石能源来自太阳能。提高学生分析归纳能力。

2、通过太阳能的利用方式学习，提高学生综合分析问题的能力。

情感、态度、价值观

养成学生开发和利用太阳能的意识，通过光伏产品推广提高创新节能意识。

【教学重点】了解太阳能，结合生产生活实际知道利用太阳能的方式

【教学难点】太阳能利用中的能量转化

【教学准备】课件多媒体

【教学过程】

主 要 教 学 过 程

教学内容教师活动学生活动

一.情境

导入

【图片展示】

你看，在太阳能汽车上装有密密麻麻像蜂窝一样的装置，平常我们看到的航天器上的类似铁翅膀的装置。

【提出问题】

想知道它们的作用吗?

思考激疑

(设计意图：据新科技和航天技术提出问题让学生讨论，引导学生共同参与，调动学生主动学习的热情和积极性。)

二、合作探究，探究新知：

(一)太阳是巨大的核能火炉

课件展示

1.太阳的结构

2.太阳内部时刻发生核聚变

(二)太阳能是人类的能源宝库

1.化石能源来源于太阳能

2.生物质能、风能、水能来源于太阳能

(三)太阳能的利用

1、光热转化

2、光电转化

3. 太阳能的优点及不足

【自主学习】

请同学们阅读课本并回答以下问题：

1. 太阳的结构是怎样的?

2.太阳为什么是一个巨大的“核能火炉”，是哪一种形式的核能?

3.太阳能是以怎样的方式向外传递的?

4.太阳的“核能火炉”，永无止境的“燃烧”下去吗?

【知识归纳】

1.太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1 500万摄氏度。太阳表面温度约6 000 ℃，太阳至今已经稳定地 “燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。

2.在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”

【重点强调】太阳内部时刻发生核聚变

【跟踪练习】

1.下列利用核聚变供能量的是( )

A.核电站B.核潜艇 C.原子弹 D.太阳

2、太阳内部发生的是 ，太阳能电池是把 能转化为 能

3、大部分太阳能以 和 的形式向四周辐射开去。

【知识引桥】

太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。

【自主学习】化石能源的形成

请同学们结合图片和课本，完成以下问题：

化石能源是怎么形成的?

【课件展示】

石油、天然气的形成 煤的形成

【知识归纳】

远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。

经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。

经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。

【想想议议】

根据下图所示，说明太阳能辐射到地球的能量的利用，转化和守恒的情况。看看哪位同学说的`好。

[ 分析 ]地球上不同地方吸收太阳的热能量不均匀，空气的冷暖就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升;周围冷空气过来补充，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨。万物生长靠太阳，植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存 储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物为食物，获取生物质能以维持生命。所以说地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太阳能。

[归纳总结] 太阳是人类能源的宝库

1.化石能源来源于太阳能

2.风能、水能来源于太阳能

3.生物质能来源于太阳能

【跟踪练习】

1.下列关于能源、能量的说法正确的是

A.化石能源是可再生能源

B.太阳能不是清洁能源

C.核能只能通过重核裂变获取

D.化石能源实际上是来源于上亿年前太阳上的核能

2.今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的 。

【提出问题】观察太阳能热水器集热管，玻璃管内表面为什么涂成黑色的?

【探究实验汇报】自制太阳集热器

观察分析用哪种纸包着的瓶中水温度高?

将质量、温度相同的水分别倒入两个相同瓶中，用白纸和黑纸分别将瓶包起来，然后将瓶子放在太阳光下，经一小时后，观察温度计的变化。

(说明：此实验是让学生课前完成的。)

【问题导学、自主学习】

人类除了间接利用存储在化石燃料中的太阳能外，还设法直接利用太阳能。请同学们自学太阳能的利用，回答人类直接利用太阳能的两种方式是什么?利用太阳能的优点和缺点是什么?

1、利用太阳能加热物体(光热转化)

用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。

实现了把太阳能转化为内能。

2、利用太阳能电把将太阳能转变为电能(光电转化)

太阳能电池实现了将太阳能转变为电能;

【归纳总结】

人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他

形式的能。

【畅所欲言】太阳能有哪些优缺点?

【总结】

太阳能的优点：

(1)能源量大：仅一小时到达地球表面的太阳能就有6.1×1020焦，比目前全世界一年能源生产的总量还多;

(2)可持续性强：供应时间长，是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源;

(3)能源易获取：分布广阔，获取方便;

(4)安全性：安全清洁、无污染，不排放CO2

太阳能的不足：能源分散、受自然条件限制，不稳定、转化效率低、成本较高。

【跟踪练习】

许多城市都在推广太阳能，城市交通指示灯及路灯照明系统已大量使用太阳能。白天，太阳能转化为电能，除正常使用外，将多余的能量储存在蓄电池内，夜晚供交通指示灯及照明灯发光。

请完成下面的方框图，反映这个过程中能量发生

转化的情况。

学生自学展示：

1.太阳的结构：由太阳大气、对流层、辐射层、太阳核心。

2.太阳能的产生：氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。

3.太阳能的传递：大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射。

4.太阳“寿命”：至今稳定地“燃烧”近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。

(设计意图：通过自学使学生大致了解太阳的结构，明确太阳的能量来源内部时刻发生的核聚变，培养学生自学能力。)

思考回答

1.D

2. 核聚变 太阳能 电

3. 热 光

学生明确：

人类的日常生活，也无法离开阳光。

观看图片，认识

化石能源的形成

自主学习、回答问题

学生尝试回答

(设计意图：用丰富、科学、生动的图片资料，进一步激发学生主动参与、自主学习的兴趣，培养学生热爱自然、珍惜能源的意识。)

答案：

1.D

2.太阳能

学生汇报自制太阳集热器实验结论

学生分析实验数据：用黑纸包着的瓶中空气温度高。

得出结论：黑色物体更容易吸收太阳光的能量。

自主学习、回答展示：

观看图片，认识

光热转化把太阳能转化为内能。

观看图片，认识

光电转化实质：太阳能转变为电能

(设计意图：学生通过自主学习解决问题，提升对知识的认识，同时锻炼运用知识解决问题能力。)

交流讨论太阳能的优点。

学生交流讨论太阳能的不足：

学以致用： 思考讨论分析解答

化学能、电能

(设计意图：借助课件将学生感兴趣的内容呈现出来，培养学生关注科学、关心社会发展的意识。学生通过思考解决问题，提升对知识的梳理，同时锻炼运用知识解决问题能力。)

三、课堂

小结回顾本节课的学习内容

本节课你有哪些收获?还有哪些疑惑?学生讨论梳理知识要点。

四、布置作业

1.动手动脑学物理1.3.4

2.完成176页想想做做课后完成

【板书设计】

§21.3 太阳能

1.太阳是巨大的核能火炉，每时每刻发生核聚变。

2.太阳是能源宝库。化石能源来自太阳能。

3.太阳能的利用。光电转化，光热转化。

【教学反思】

一、案例的“亮点”

1、这节课的重点是了解太阳能的特点，知道太阳能应用方式。我在教学设计上突出学生较熟悉太阳能集热器吸热设计讨论，和水循环的过程理解分析。上完这节课使学生对太阳能热水器有更新更准的认识。光电转化的光伏产品的介绍及其前景展示，使学生增强科技可使生活更美好的现实意义。提高学生的环保节能意识。训练习题尽可能联系学生身边的例子，并以图片呈现，增加学生的分析直观性。

2、加强中考考点对应训练，及时巩固提高。

3.突出学生的自学与展示，讲练结合，及时巩固知识。

二、案例的“不足”

1.教材设计一个探究实验《想想做做》没有在课堂上完成。而是在课前完成。

太阳能光伏发电并网技术的应用 篇3

关键词：太阳能；光伏发电并网；系统；应用

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0049-02

太阳能的可再生性、清洁性，使其拥有广泛的发展前景，在社会生活的方方面面的应用广泛。尤其是太阳能电池板、太阳能电池都在多个领域中广泛使用。

这类太阳能产品的集成性、独立性较高，像太阳能路灯、家电等，因此这些产品中的大多使用的是直流负载独立的供电方式。

太阳能光伏系统的类型逐渐增多，并更趋成熟，其应用的方式也更加丰富，因此运用光伏并网技术的太阳能发电已成为当前发展最为迅速、运用领域最为广泛的光伏新能源应用技术。

1 太阳能光伏系统并网技术

太阳能光伏系统主要有独立系统、并网系统以及混合系统三个部分组成。而依据光伏系统的运用形式、规模以及负载的类别，又可以分为6种，即小型太阳能供电系统、简单直流系统、交直流供电系统、并网系统、混合供电系统以及并网混合系统。

下面将对其中的井网系统和并网混合供电系统进行简单的介绍。

1.1 并网系统

太阳能光伏并网系统的工作特征主要是太阳能电池组件产生的直流电通过网逆变器转化成为适合电网要求的交流电网之后，直接进入公共电网，光伏电池方阵所产生的电力不仅要负责交流负载，剩下的还要返还给电网。这样，在阴天下雨时，太阳能电池设备没有生成电能或器生成的电能不能负担起所有的用电负荷，电网就开始供电。因为太阳能发电可以直接进入整个供电网络，不用安装蓄电池，，也就没有了蓄电池储能和释放这一环节，避免了能量的不必要消耗，极大的减少了整个系统的运营成本。但是在整个系统运行中就要有专门的并网逆变器，来确保输出的电能达到相应的需求。这样就会损失掉部分的能量。这种系统与公用的电网和太阳能电池组件阵列共同作为交流负载的电源，降低了整个系统的负载却电流，并且并网光伏系统可以对公共的电网有着调峰的作用。但是这个系统属于一种分散式的发电系统，会影响到电网的顺畅运行，应当给予一定的重视度。

1.2 井网混合供电系统

在太阳能光伏产业的不断发展的今天，在整个并网系统中，逐渐产生了太阳光伏阵列、电网和备用油机的并网混合供电系统。这一系统能够当做一个在线不间断电源来促进系统的负载供电保障率的提高。并网混合供电这一技术相对较为复杂，但是可以保证系统用电的稳定性，在供电要求高、备用电源以及电网供应不稳定的情况下使用更加适合.

这种并网混合供电系统一般会使用控制器和逆变器共同作用，通过电脑芯片来实现对整个系统的全面控制，对各类能源进行综合运用，来获取最佳的工作状态，并也能与蓄电池配合使用。

在并网混合供电系统中，当出现本地的负载功耗低于某个范围时，系统会对太阳电池多余的发电量或通过电网对蓄电池进行充电，确保蓄电池的浮充，以备不时之需。如果供电网络出现故障，系统就会自行断开电网，进行单独工作，通过蓄电池或者是油机系统来供给负载所需要的交流电能。如果电网恢复了正常，这一系统就会再次进入并网模式，有电网继续完成供电工作。

2 太阳能光伏发电并网技术系统的设计组成

2.1 子系统的构成

太阳能光伏发电系统的各个子系统都是相对独立的，均是由光伏子系统、直流监测配电系统以及并网逆变器系统等构成，将各个子系统的进行有机结合后，再进行380 V三相交流电接至升压变，最后进入供电网络。

2.2 主设备选型

在大多数情况下，单台逆变器的容量越大，单位造价就会相对较低，但是当单台逆变器容量过大时，一旦出现故障就会对整个电网系统产生重大的影响，因此需要依据光伏组件安装场地的真实状况，选取适合额定电量的并网型逆变器。在当前国内生产的并网逆变器单台容量最大可以达到500 kVA，但是100 kVA及以上的产品的运行不足。为确保光伏发电场能够稳定、经济的运行，并网型逆变器能通过分散成组相对独立并网的方式，这就能够促进整个光伏发电系统的顺畅运营。

并网型逆变器需要过、欠电压，过、欠频率，进行短路保护，防孤岛效应，逆向功率保护等保护方式。每个逆变器都需要连接到多个串光伏电池组件，而这些电池组件可以利用直流监测配电箱连接到逆变器。直流监测配电箱内部安装的有组串电流监测单元，能够起到对各组串电流的监测作用，还能运用数据格式将整个电流监测信息传送到逆变器控制器中。

2.3 10 kV升压系统电气部分

10 kV升压变电站的升压变压器额定容量、电压比、低压进线回数以及电容器都需要依据发电量的设计情况进行设计安排。

电气综合室需要进行分层布置，最底层主要是配电装置室、电容器室，而上层则为逆变室，安装有监控屏和逆变器屏。

在升压变压器上选择的是箱型干式变压器，容量依据相关设计进行变更；而低压进线柜选择的是低压抽出式开关柜；高压出线柜则使用的是中置式空气绝缘开关柜。

2.4 防雷保护

升压变电站一般处于室内，因此为了使光伏电池组和升压变电站的相关建筑设施在遭受直击雷和感应雷时得到相应的保护，在光伏电池组件支架和升压变电站的非导电体的顶部安装环形避雷带进行防雷保护。为了确保相关人员的生命安全，所有的电气设备都需要安装接地装置，电气设备的外壳需要进行接地保护。太阳能光伏发电并网技术系统设计的组成部分，如图1所示。

图1 太阳能光伏电并网技术系统的构成图

3 太阳能光伏发电并网技术系统的应用

光伏并网发电系统主要由太阳能组件方阵和并网逆变器两部分组成。太阳能组件将光能转化为直流电能，并网逆变器将直流电能逆变成交流电能供负载使用或传输到电网。白天有日照时，太阳能组件方阵发出的直流电经过并网逆变器转换成交流电供给负载使用或传输到公共电网。当光照不足或电网异常时，系统自动停止运行。同时不断检测电网和光照条件，当光照充足且电网正常时，系统再次并网运行。本工程所建设的光伏发电系统采用分块发电逆变，集中升压并网模式。本项目光伏并网发电原理图示意，如图2所示。

图2 光伏并网发电原理图

3.1 逆变器升压变压器的方案选择

合理的逆变器配置方案和合理的电气一次主接线对于提高太阳能光伏系统发电效率，减少运行损耗，降低光伏并网电厂运营费用以及缩短电厂建设周期和经济成本的回收期具有重要的意义，合理的电气一次主接线可以简化保护配置、减少线路损耗、提高运行可靠性。同时合理的配置方案和合理的电气一次主接线对于我国大规模的光伏并网电厂（30 MW以上）建设具有一定的示范意义。

方案一：由于厂区面积大，采用各建筑就近单独设置逆变区（逆变器均带隔离变），汇总后，再进行二次升压至10 kV。

方案二：采用各建筑就近单独设置逆变区（逆变器均不带隔离变） ，汇总后，再进行升压至10 kV。

方案比较：方案一逆变器带隔离变，经升压后汇总，再进行二次升压，减少了汇总过程的线损，但是整个系统经过了两次升压过程，多了一次变压损耗，而且增加了隔离变的投资。方案二逆变器不带隔离变，直接汇总后升压，多了一定的线损，少了一次变压损耗，而且减少了隔离变的投资。

3.2 系统主要方案

拟利用工厂厂区的建筑屋面上沿屋面敷设光伏组件，通过对太阳能的综合利用，实现太阳能光伏发电应用，采用多晶硅组件和并网式逆变器，建设总容量为30 MWp以上规模光伏发电系统。采用分块发电、集中逆变，集中升压并网方案，每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列。太阳能电池阵列输入光伏方阵初级防雷汇流箱、直流配电柜后，通过光伏并网逆变器逆变输出低压交流电，通过10 kV升压变升压后并入电网。

根据不同建筑屋面大小布置电池组件，直流汇流箱采用10进1出，然后接入直流配电柜和逆变器。采用光伏发电设备集中控制方式，在集中控制室实现对光伏设备及电气设备的集中控制和数据检测。

光伏电站内配置电流速断/过流保护。在集中控制室屋顶安装一套太阳能发电环境监测系统，主要监测的参数有：风速、风向、环境温度、太阳能电池温度、太阳总辐射等。

4 运用太阳能光伏发电并网技术时需要注意的问题

4.1 系统电压的波动

太阳能光伏发电装置的实际输出功率会因为日光的强度的变化而发生变化，在白天日照强度较强时，其发电装置会输出最大功率的电能，而在夜幕降临时，输出的功率近乎为零。所以，除了系统中设备设施的故障因素外，发电装置的输出功率会因为光照、气候、季节等自然因素而发生变化，输出功率出现波动。

4.2 谐 波

太阳能光伏发电系统是利用光伏组件来将太阳能转变为直流电能，再经并网型逆变器将直流电能转变成为和电网有着同样的频率和相位的正弦波电流，与电网共同作用，然而再这一过程中，会有大量的谐波产生。依据我国标准的《电能质量 公用电网谐波（GB/T 145-93）》中对于公用电网谐波电压值的相关规定，见表1，可以对太阳能光伏发电系统产生的谐波的危害进行相关的评估。

再进入到公共联接点的谐波电流允许值的规定上，因为太阳能光伏发电系统的电压不够稳定，实际进入到公联接点的谐波电流需要在发电装置并网时依据相关的规定的测量方式来进行测量。这样，太阳能光伏发电系统在实际进入到电网时需要对谐波电流进行检测，确保电流符合国家的标准，如果不符合，就要采取安装滤波装置等等措施。

5 结 语

从以上对于太阳能光伏发电并网技术的相关分析探讨中，可以看出太阳能并网发电技术的应用在技术上是具有可行性，从经济的角度来说也是具有可行性的，对于社会环境的改善和社会的可持续发展有着巨大的影响，其推广运用能够极大的促进人类社会的长远发展。

参考文献：

[1] 赫明亮.太阳能光伏发电并网技术的应用分析[J].电子技术与软件工程，2015，（1）.

[2] 许炜强.光伏发电并网技术的应用[J].科技与企业，2014，（24）.

太阳能光伏技术与应用 篇4

一、太阳能光伏技术的原理

将太阳能转换为电能主要有三种方法:热电转换、光化电转换、光电转换。光电转换是直接把太阳能转换为电能, 不必首先转化为热能或化学能而再转化为电能。通过太阳能电池 (又称光伏电池) 将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能电池发电系统 (又称太阳能光伏发电系统) 。太阳能光伏发电目前工程上广泛使用的光电转换器件晶体硅太阳能电池, 生产工艺技术成熟, 已进入大规模产业化生产。

太阳能电池是一种利用光生伏打效应把光能转变为电能的器件, 又叫光伏器件。物质吸收光能产生电动势的现象, 称为光生伏打效应。这种现象在液体和固体物质中都会发生。但是, 只有在固体中, 尤其是在半导体中, 才有较高的能量转换效率。

单晶硅太阳能电池工作原理的基础, 是半导体p-n结的光生伏打效应。当太阳光或其他光照射半导体p-n结时, 就会在p-n结的两边出现电压, 称为光生电压, 使p-n结短路, 就会产生电流。

众所周知, 物质的原子是由原子核和电子组成的。原子核带正电, 电子带负电。单晶硅的原子是按照一定的规律排列的, 每个原子的外层电子都有固定的位置, 并受原子核的约束。它们在外来能量的激发下, 如在太阳光辐射时, 就会摆脱原子核的束缚而成为自由电子, 并同时在它原来的地方留出一个空位, 即半导体物理学中所谓“空穴”。由于电子带负电, 空穴就表现为带正电。电子和空穴就是单晶硅中可以运动的电荷。在纯净的硅晶体中, 自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入能够保存电子的硼、铝、镓、铟等杂质元素, 那么它就成了空穴型半导体, 简称P型半导体;如果在硅晶体中掺入能够释放电子的磷、砷、锑等杂质元素, 那么它就成了电子型半导体, 简称n型半导体。若把这两种半导体结合在一起, 由于电子和空穴的扩散, 在交界处便会形成p-n结, 并在结的两边形成内建电场, 又称势垒电场。由于此处的电阻特别高, 所以也称为阻挡层。当太阳能照射p-n结时, 在半导体内的电子获得了光能而释放电子, 相应地便产生了电子———空穴对, 并在势垒电场的作用下, 电子被驱向n型区, 空穴被驱向p型区, 从而使n区有过剩的电子, p区有过剩的空穴, 于是, 就在p-n结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。光生电场的一部分抵销势垒电场, 其余部分使p型区带正电、n型区带负电, 于是, 就使得n区与p区之间的薄层产生了电动势, 即光生伏打电动势。当接通外电路时便有电能输出。

二、太阳能光伏系统的组成及功能

太阳能光伏系统主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器、DC-AC逆变器和用电负荷等组成。如下图所示。

1. 太阳能电池板。

太阳能电池单体的工作电压约为0.45～0.5V, 工作电流约为20～25mA/cm2, 一般不能单独作为电源使用。实用中的太阳能电池是根据系统需求, 将多个电池经串、并联组成的电池系统, 称为太阳能电池板。目前高效晶体硅太阳能电池的光电转换效率已达14%～21%以上。国内有常州天合光能有限公司生产的TSM-175D型高效单晶硅电池组件。国外有日本MSK公司生产的170型单晶硅太阳能电池板。其性能参数指标详见下表。

2. 蓄电池。

其作用是储存太阳能电池板产生的电能, 并随时向负载供电。目前我国与太阳能光伏发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池。太阳能光伏发电系统对所用蓄电池组的基本要求是:自放电率低;使用寿命长;深放电能力强;充电效率高;少维护或免维护;工作温度范围宽;价格低廉。

3. 控制器。

控制器是对太阳能光伏发电系统进行控制与管理的设备。控制器应具有信号检测、蓄电池最优充电控制、设备保护、故障诊断定位、运行状态指示等功能。控制器可以采用多种技术方式实现其控制功能。比较常见的有逻辑控制和计算机控制两种方式。智能控制器多采用计算机控制方式。目前设计生产的大中型光伏系统用的控制器大多采用单片机技术来实现控制功能。

4. 逆变器。

将直流电变换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池发出的是直流电, 当负载是交流负载时, 需要逆变器。对逆变器的基本技术要求是:能输出一个电压稳定的交流电;能输出一个频率稳定的交流电;输出的电压及频率, 在一定范围内可以调节;具有一定的过载能力;输出电压波形含谐波成分应尽量小;具有短路过载、过热、过电压、负电压等保护功能和报警功能;启动平稳, 启动电流小, 运行稳定可靠;换流损失小, 逆变效率高;具有快速的动态响应。

逆变器按运行方式可分为独立运行逆变器和并网逆变器。已进入实用阶段的并网逆变器的回路方式有电网频率变压器绝缘方式、高频变压器绝缘方式和无变压器方式, 其中无变压器回路方式, 因在成本、尺寸、质量和效率等方面具有优势而被广泛采用。如德国艾思玛公司 (SMA) 生产的Sunny Mini Cetral系列SMC6000TL型无变压器集中式逆变器和Sanny boy系列SB5000TL Multi-String型无变压器多组串逆变器, 具有过压保护、对地故障保护、孤岛效应保护、过载保护、短路故障保护等完善的保护功能, 并具有内置逆变采集器和RS485、RS232通信接口, 可方便地获取逆变器的运行参数 (直流输入电压和电流、交流输出电压和电流、功率、电网频率等) 。

通常太阳能光伏系统的运行方式分为独立系统、群控系统、并网系统、混合系统、并网混合系统等几种。

三、光伏系统的应用

太阳能电池最早用于空间, 至今宇宙飞船和人造卫星等空间飞行器的电力, 仍然主要依靠太阳能光伏发电系统来供给。20世纪70年代以后, 太阳能电池在地面得到广泛应用。目前已遍及生活照明、铁路交通、水利气象、邮电通信、广播电视、阴极保护、农林牧业、家庭民生、军事国防、并网调峰等各个领域。功率级别大到100KW～10MW的太阳能光伏电站, 小到手表、计算器的电源。

光伏发电具有的优点包括:安全可靠, 无躁声, 无污染, 能量随处可得, 不受地域限制, 无须消耗燃料, 无机械转动部件, 故障率低, 维护简便, 可以无人值守, 建站周期短, 规模大小随意, 无须架设输电线路, 可以方便与建筑物相结合等。

地处边远地区的建筑, 如山区、乡村、海岛和小、远、散的建筑, 特别适合利用太阳能光伏发电系统作为供电系统。除边远地区的供电系统采用太阳能光伏系统外, 还可利用太阳能电池作照明系统、水泵系统以及通信电源系统。

随着太阳能电池发电成本的进一步降低, 它将进入更大规模应用领域。

太阳能光伏发电项目简介 篇5

本系统在********************块多晶硅太阳能组件。块组件串联、共组接入的 逆变器,逆变器输出经交流防雷配电箱引到一楼低压配电房的配电箱内。

该系统总装机容量为千瓦，并网后，平均每年可发电 万千瓦时，和公共电网同时负载供应电力，增加了供电所供电的可靠性。项目采用太阳能发电技术，安全环保无污染，在25年的发电周期内可为晋江电网提供万千瓦时的清洁能源，减排二氧化碳吨，减排二氧化硫公斤，减排氮氧化物公斤，年减排灰渣 吨，社会环境效益可观。

太阳能光伏发电技术 篇6

【关键词】太阳能光伏发电；光伏电池

将光能转变为电能的光伏技术是一项非常重要的技术。相对而言，目前这项技术的发展还处在初期阶段，到2030年之后将会有很稳定和很高的增长率，会成为可行的电力供应者。

光伏发电技术已有几十年的发展历史，全世界的光伏实验室也有几百家，一直处于一种高研究、低生产的状态，不乏出色的科研人才。在国内，虽然光伏产业在近几年有了很大发展，但大多技术落后、设备陈旧，而且多数是直接引进技术和人才，这个局面直接限制了我国光伏科研水平的提高。

日本从1995年开始就已经实施了政府对光伏发电的补助计划，从而促使日本的光伏产业在后来几年的时间里，得到了长足的发展，太阳能电池产量几乎占了全球总产量的1/2；德国也出台了对光伏产业的优惠政策，使光伏产业迅速发展壮大，目前德国太阳能电池的产量已经超过全球产量的1/4。从日本、德国的例子来看，在这个领域，政府的推动非常重要。现在，西班牙、美国各州以及其他许多发达国家都开始用政策激励的方式大规模发展本国的光伏产业。中国虽然是发展中国家，但政府历来重视新能源的开发和利用，《可再生能源法》这时候能够出台也是顺应了时代要求，时机选择非常准确，充分证明了中国政府在能源和环保问题上的态度是明智的。

作为屋顶光伏发电工程的主角，上海市政府、江苏省政府等无疑为国内各省的光伏普及做了表率。但有关专家们认为，光伏发电因为成本高而无法与常规能源竞争的时候，政府采用的补贴电价、规定电网企业收购比例等扶持办法，对启动光伏发电规模市场将起到很好的带头、促进作用。

其实，此种方法在国外早就有了先例。2004年，德国实施“购电法”安装了10万个太阳能屋顶；日本采用“补贴法”安装了近7万个太阳能屋顶，并计划到2010年，安装100万个太阳能屋顶；此外，美国加州50%的新建住宅都要安装太阳能屋顶；西班牙、意大利等许多发达国家先后出台高价收购太阳能光伏电力的政策，鼓励居民安装太阳能屋顶。据了解，“上海十万太阳能屋顶计划”很可能采用日本的模式---初装“补贴法”，这正是“他山之石，可以攻玉”之所在。

国外的实践证明，光伏发电的成本在技术发展的推动下，正在努力突破高成本的制约瓶颈。如果在技术和规模上再有大的突破，中国的光伏产业赶超日本、欧洲等国家将大有可能。有专家预测，在“十一五”期间，很可能会出现国外光伏产业链大规模向中国转移的浪潮，这无疑会给中国经济注入新的活力因素。光伏发电有望在30年内成为中国重要的电力能源之一。

中国光伏，由说到做

2008年北京奥运会提出了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念，光伏发电开始融入奥运建筑。目前，环保、健康已经成为每个中国人关注的话题。

清华大学BP清洁能源研究和教育中心主任李钲认为，全球问题是气候问题，但对中国来说，常规的污染是主要问题。据了解，我国虽然不是全球最大的汽车使用国，却是全球第二大石油消耗国。从我国单车油耗量来看，我国平均单车所耗油的实际值是2.28吨，比美国高10%～20%，比日本高出1倍。不可否认，中国正在一天天地繁荣起来，但同时环境污染也在一天天加剧。全国大多数地区较差的空气质量就是我们依赖煤炭、石油等燃料的恒定指示物。

上海等城市的太阳能屋顶工程，无疑在能源应用方面迈出了很大一步。据了解，仅上海的“十万屋顶”并网光伏系统，每年至少发电4.3亿千瓦时，这不啻为一个天文数字。据相关部门统计，每生产1千瓦时电，大约需要350克左右的煤，4.3亿千瓦时电就相当于给能源紧缺的中国每年节省2万吨左右的煤炭资源。

由深圳市政府投资6188万元建设的太阳能光伏电站，是目前亚洲最大的并网太阳能光伏电站，它的建成昭示着我国利用太阳能发电的美好前景。该电站于今年2月开始承建，8月建成发电。电站采用国际上最先进而又成熟的技术，迄今运行状况良好，并通过业主、设计、监理、质检、供电等相关部门的验收。电站总容量达1兆瓦（即MWp，太阳能光伏发电专业术语），年发电能力约为100万千瓦时，运行20年后仍具发电能力。专家们称，这一电站是我国并网光伏发电领域的成功典范，填补了我国在大型并网光伏电站设计和建设的空白，具有里程碑式的意义。

从《可再生能源法》的颁布到“十万屋顶工程”的启动，再到太阳能光伏电站的建立，中国的光伏产业已经从“说”走向了“做”，把建设“绿色城市”、“可持续发展”城市真正的第一次落在了实处，也是中国太阳能发电普及应用的添彩之笔。

参考文献：

[1]王长贵，王斯成，太阳能光伏发电实用技术，北京：化学工业出版社，2005

[2]于静、车俊铁、张吉月，太阳能发电技术综述，世界科技研究与发展出版社，2008年版。

[3]高嵩、侯宏娟，太阳能热发电系统分析，华电技术出版社，2009年版，国防工业出版社，1999年版

太阳能光伏发电技术的应用 篇7

1 工作原理

太阳能光伏发电系统是利用半导体材料的光生伏打效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。所谓光生伏打效应,就是某些物质受到光的照射时,物质内部会出现电动势或电流的现象。

独立运行的光伏发电系统由太阳能电池组件方阵、控制器、逆变器、蓄电池组以及支架等组成。具体工作原理:白天在太阳光的照射下,太阳能电池组件产生的直流电流通过控制器一部分传送到逆变器转化成交流电,一部分对蓄电池进行充电;当阳光不足时,蓄电池通过直流控制系统向逆变器送电,经逆变器转化为交流电供交流负载使用。系统原理如图1所示。

各部分的作用为:

1)电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。

2)控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充、过放电保护作用。

3)逆变器:将直流电能转换成交流电能的装置,供交流负载用电。传统的逆变电源是采用直流电动机—交流发电机来实现这种电能转换的,而现代的逆变电源多是通过功率半导体器件来实现电能转换的,又被称为静止变流器。

4)蓄电池:一般为铅酸电池,小型系统中也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。

2 优点分析

1)节能:以太阳能光电转换提供电能,取之不尽、用之不竭;

2)环保:无污染、无噪音、无辐射;

3)安全:无触电、火灾的那个意外事故;

4)方便:安装简洁、无需架线、无需挖地施工、也没有停电限电顾虑;

5)寿命长:产品科技含量高,智能化设计,质量可靠;

6)品位高:科技产品、绿色能源,适应单位重视科技、绿色形象提高、档次提升;

7)投资少:一次性投资、长期受用;

8)适用广:太阳能源源于自然,凡事有日照的地方都可以使用,特别适合于绿地景观灯光配备,高档次住宅及室外照明,旅游景点海岸景观照明及点缀,工业开发区、工矿企业路灯,各大院校室外灯光照明等。

3 太阳能光伏发电技术的应用

随着地球资源的日益贫乏,基础能源的投资成本日益攀高,各种安全和污染隐患可谓是无处不在。太阳能做为一种“取之不尽,用之不竭”的安全、环保新能源越来越受到重视。这样,太阳能照明产品应运而生,在这里我们就太阳能灯具和使用市电灯具的效果做实用对比。

1)对比一:市电照明灯具安装复杂:在市电照明灯具工程中有复杂的作业程序,首先要铺设电缆,这里就要进行电缆沟的开挖、敷设暗管、管内穿线、回填等大量基础工程。然后进行长时间的安装调试,如任何一条线路有问题,则要大面积返工。而且地势和线路要求复杂、人工和辅助材料成本高昂。太阳能照明灯安装简便:太阳能灯具安装时,不用铺设复杂的线路,只要做一个水泥基座,然后用不锈钢螺丝固定就可。

2)对比二:市电照明灯具电费高昂:市电照明灯具工作中有固定高昂的电费,要长期不间断对线路和其他配置进行维护或更换,维护成本逐年递增。太阳能照明灯具是一次性投入,少量维护成本,三年可收回投资成本,并且不需要缴纳电费,长期受益。

3)对比三:市电照明灯具具有安全隐患:市电照明灯具由于在施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患。

【案例】某医院总用地面积总用地96 675m2,其中建筑面积36 880m2,道路及广场面积20 500 m2,共设计路灯30盏。采用太阳能路灯与普通路灯的相关对比,见下表1。

注:对比相关价格均为单个灯具对比

太阳能灯具见图1、图2。

4 太阳能光伏发电技术的缺点及适用范围

1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低。平均说来,北回归线附近,夏季在天气较为晴朗的情况下,正午时太阳辐射的辐照度最大,在垂直于太阳光方向1m2面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均,则只有200W左右。而在冬季大致只有一半,阴天一般只有1/5左右,这样的能流密度是很低的。因此,在利用太阳能时,想要得到一定的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备,造价较高。

2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源,从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源,就必须很好地解决蓄能问题,即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来以供夜间或阴雨天使用,但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,总的来说,经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内,太阳能利用的进一步发展,主要受到经济性的制约。

5 结语

太阳能光伏发电作为一种取之不尽、用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。随着光伏发电产业化进程和技术开发的深化,它的效率、性价比将得到提高,它在包括BIPV(太阳能光伏—建筑一体化)在内的各个领域都将得到广泛的应用,也将极大地推动中国“绿色电力工程”的快速发展。

参考文献

[1]黄汉云.太阳能光伏发电应用原理[M].北京:化学工业出版社,2009.

[2]王长贵,王斯成.太阳能光伏发电实用技术(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2009.

太阳能光伏发电技术应用综述 篇8

一、太阳能光伏发电的优点

太阳能光伏发电的能量资源是来自太阳能, 太阳能量资源有取之不尽, 用之不竭的巨型可再生能源。据测验统计, 太阳能照射到地球上的能量资源, 要比目前人类消耗总能量大6 000倍, 太阳能在地球上分布很广, 只要有光照的场所和地理位置适合的地区, 就可使用太阳能发电系统来发电。现在的光伏发电设备非常便利, 即装即发电, 不用任何类型的变压器, 只要符合机电电压产品, 就可直接使用。太阳能发电装置, 不论是平原, 山区高原以及广阔的大海和太空都可使它来发电, 目前人类所有的建筑物:包括楼房、馆所、房墙、房项、窗户以及走廊休闲空间等都可利用起来, 使用太阳能光伏发电设备发电来取得电力资源, 以解决供电不足的问题。光伏发电全过程是利用太阳的光辐射能通过光电池作用直接转换为电能, 因此光伏发电是一种最具有可持续发展的, 最具特殊性能的可再生能源的发电技术。

太阳能光伏发电, 能量转换过程简单, 它是直接将光能转换为电能, 没有中间环节 (如热能转换为机械能, 再由机械能推动磁电机组运转作用产生电能的机械旋转作用) , 所以光伏发电不但无噪音, 而且又无能耗无有毒污染气体排放、无水源冷却系统与设备, 节省了资金投入。目前人类使用的电力资源恰恰相反, 它的换取模式主要以燃煤、燃气、燃油等, 一次性燃烧物质在燃烧过程中, 把热能转换成机械能, 再由机械能推动发电机组运转的作用中获得到了电能。这种“以燃烧物质”作为换电模式, 其中间环节多, 有一个环节出了问题, 发电就无法进行, 并且往往因燃煤不到位, 水源不足而停止。除此之外, 从发展眼光来看, 它在发电运转过程还给人们许多烦恼。它排出有害气体和物质, 不但污染了水源和海洋, 而且更为严重的是污染空气, 使空气臭氧层浓度加大, 地球温度上升, 破坏了人类赖以生存的地球。总之, 热磁电体系换电模式, 所付出的代价实在太大, 甚至它的危害性到了无法估量的地步。相比之下, 光伏发电所具有的生态环保优势非常明显, 发展潜力很大。

二、太阳能光伏发电技术经济分析

1. 特点。

太阳能发电组件结构具有体积小、重量轻, 便于运输和安装, 光伏发电系统建设周期短, 电负荷容量大小, 方便灵活, 极易组合扩容等特点, 可随人之需而定。光伏发电系统性能稳定可靠, 使用寿命长 (30年以上) , 一套光伏发电系统, 只要有太阳能电池组件发电, 有自动化控制系统来控制, 基本可实现无人值守与维修降低成本。

光伏发电过程本身不需要水源的, 可以安装在没有水源的荒漠戈壁滩上以及太空和海洋地带。它可节省土地资源又节约水源, 大大扩大它自身发电领域。

2. 产品优势。

随着科学技术的发展, 太阳能光伏发电产品成本下降速度加快。

(1) 光伏发电成本逐年下降。在20世纪60年代第一个地面用光伏组件发电售价1 500美元/W, 经过改进后下降到300美元/W, 到2003年, 世界主要公司光伏组件成本下降, 售价下降为2.5~3美元/W, 由于光伏组件成本下降, 光伏组件发电, 电价也随之下降。国外许多机构预测认为, 光伏发电的电价在2020年可降低到与火力发电的电价相竞争水平的电价每度在2006年时为0.25美元/ (k W·h) , 到2010年下降为0.14美元/ (k W·h) , 光伏电价下降是光伏发电走进百姓家庭的最好因素。但是按照当前0.14美元/ (k W·h) 换面成人民币为0.886元/ (k W·h) 光电比火电每度还要贵两毛多钱, 说明还有差距, 还需要继续下降, 降至比火电还低的水平, 光电产品就有更强劲的竞争力。

(2) 光伏发电组件的快速增长。面对日益逼近的石化能源逐步走向枯竭, 保护人类赖以生存的地球的生态环境, 光伏发电的优势更为明显。世界上发达国家, 如美、德、日等国家十分重视可再生能源的开发利用。美国、日本欧洲提出的世界太阳能发展预测目标:在2010年装机总量达到14 GW, 其中日本4.8GW, 欧洲3.0 GW, 美国3.0 GW, 中国0.25 GW, 其他2.95 GW;2020年, 装机总量达到200 GW, 其中日本30 GW, 欧洲41 GW, 美国36 GW, 中国1.6 GW, 其他91.5 GW。中国近20年来, 光伏产业长期维持在全球市场1%左右的份额。2003年、2004年中国太阳能电池组件的生产量有了大幅度增长, 2003年过1.2万k W, 约占世界份额的2.2%。2004年达3.5万k W, 约点世界份额的3%。截至2007年底, 中国太阳能发电量已达到4 000 MW, 而世界累计实际生产只有12 GW。最近5年, 中国的太阳电池产量由2002年536.8 MW到2007年增加到4 000 MW, 平均每年增长率近50%, 见表1。

三、太阳能光伏发电技术在中国的开展

我国政府高度重视光伏产业的开发与使用工作。2007年8月由国家发改委经国务院审议通过了《可再生能源中长期发展规划》, 规划提出2006年--2020年中国可再生能源发展的指导思想。我国中长期光电发展目标是在2010年光伏发电总量为25万k W·h, 到2010年达到160万k W·h指标要求。国家有政策和指标要求, 各级领导重视, 有一心一意献身光电事业的广大科技人员, 谐调一致, 共同攻关, 协同作战, 有目标, 有计划地对光电产业进行了大刀阔斧的创新、改造、完善工作。在短短10年里, 我国的光伏发电设备产业得到迅速发展, 品质不断地提高, 产品价格大幅度下降, 其市场竞争力更强大。据统计, 无锡和常州产电将扩大到1 000 MW。2008年阿特斯的产能达到500MW, 保定和南京的产能分别扩大到600 MW, 研发单位达到数十个, 相应人员配制的力量也逐年扩大。目前有河北与美国在中国廊坊建设一座产能500 MW薄膜电池厂, 苏州在2009年底实现产能1 000 MW薄膜光伏电池厂等, 形成常规化晶体硅光伏发电和薄膜光伏发电系统装制两种形式。两股力量汇聚在一起, 力量更强大, 速度更快, 更有力地推动光伏发电产业不断的向前发展。

四、太阳能光伏发电产品推广应用建议

太阳能光伏发电是个新鲜事物, 因此难免存在这样那样诸多问题和缺陷, 所以需要有自力更生, 独立自主的精神。努力做好不断地创新改进和完善产品的质量工作, 必须拿出物美价廉又经得起考验的一流新产品来, 逐步走进百姓家庭, 让百姓放心、政府放心以及管理部门都放心。与此同时也要争取外援, 努力学别人之长处, 进行有条件升级改造, 创新与完善自己的不足。本文, 笔者对于太阳能光伏发电技术应用提出如下建议。

1.加强光伏发电的优越性能宣传指导, 目前多数人群对光伏发电认识不足, 存在着半信半疑的思想和观望的态度。因此需要拿出光伏发电实际产品, 用事实说服人。

2.光伏发电产品, 目前以小中型为主, 产品需要走进百姓家庭, 或社区和边远山区无电区域。这样很需要政府和有关部门与单位合作出台相应的政策与法规等。建议房地产商或有关单位进行协商, 在房顶, 走廊空间, 楼房馆所以及照明路灯等, 配置并安装光伏发电设备系统。让百姓将来也得到低廉价格实实在在的东西。

3.建议筹建一批机电产品, 例如, 日常使用的电视机、空调、电风扇以及电冰箱等。它们可直接使用直流电流, 不用变压器来降低电压, 可节省零件和能耗费用。

太阳能光伏发电在我国的应用 篇9

1 太阳能光伏发电的原理

太阳能光伏发电的原理是利用太阳能电池的光伏效应, 太阳能光伏发电系统一般由太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池 (组) 组成。太阳能蓄电池 (组) 是其的核心部件。

太阳能光伏发电利用半导体的光生伏打效应。太阳能电池由若干个p_n结组成, 吸收的太阳能一部分转化成为热, 另外一部分以光子的形式与组成p_n结的原子碰撞, 由此产生了空穴对, 在p_n结势垒区内建电场的作用下, 将电子驱向n区, 空穴驱向p区, 从而使得n区有过剩的电子, p区有过剩的空穴。电场一部分抵消内电场, 还使p层带正电, n层带负电, n区和p区之间薄层产生电动势, 如果在p层和n层引入金属导线, 接通负载, 在提供太阳能的条件下, 外电路就有电流通过, 从而实现了光电转换[1]。

2 太阳能光伏发电在我国的发展现状

太阳能光伏发电在我国发展较晚, 但是近些年在国家政策的扶持下发展迅速。上世纪60年代太阳能电池开始使用, 80年代中期, 我国光伏电池/组件达到了4.5MW, 光伏产业正式起步, 经过十年的飞速发展, 90年代中期我国光伏发电产业已经达到了稳定发展时期。“九五”期间, 国家科委将太阳能屋顶系列列入国家科技攻关计划, 深圳和北京也分别建立了17KW和7KW的光伏发电屋顶系统。

至2003年底, 我国光伏发电系统装机容量达到了45MW, 2006年在国家社会主义新农村建设的政策下, 我国太阳能电池使用量达到了80MW。我国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过的《中华人民共和国可再生能源法》自2006年1月1日起正式实施, 国家鼓励光伏产业在我国市场的提高量以及满足边远地区人民的生活生产年需求。虽然, 近些年我国光伏产业取得了较快的发展, 但是相比发达国家, 发展水平仍然很低, 发展速度较慢, 覆盖面较小, 自动化水平也较低, 我国太阳能光伏发电仍然面临着严峻的挑战[2]。

3 太阳能光伏发电存在的主要问题

太阳能光伏发电是将清洁、可再生能源的太阳能转化为电能, 其大力发展也得到了国家相关政策的扶持, 但是太阳能光伏发电的成本问题, 是此技术发展的最大阻碍。随着光伏发电技术的发展, 光伏发电成本有所下降, 但是与传统发电技术相比较, 仍然价格较高, 光伏发电上网电价4-5元/千瓦时, 是目前火电成本的10倍左右。即使有国家补贴以及相关优惠政策, 但是其竞争力仍然低于火力、风力发电技术, 预计2015年每千瓦时发电成本可降为1.5元人民币以下。

4 太阳能光伏发电在我国未来的发展

据欧洲JRC预测, 到2030年太阳能光伏发电将占据供电总量的10%以上, 2040年占据总量的20%以上, 至21实际沫, 太阳能发电将会占据60%的比例, 太阳能辐射能量相当于一年能源消耗总量的3.5万倍, 太阳能光伏发电具有广阔的发展前景, 太阳能光伏发电不仅会替代常规能源, 而且会在能源消耗中占据主导地位[3]。

摘要：太阳能光伏发电是一种清洁环保的可再生能源, 被认为是未来能源结构的基础和最具前景的新能源技术。我国光伏发电技术近些年取得了较快的发展, 但仍处于起步阶段, 与欧美、日本等国家相比, 规模较小, 基础也教薄弱。近些年来, 我国政府采取了相应的激励政策, 我国的太阳能光伏发电技术既面临着严峻的挑战, 政府的扶持鼓励又给光伏发电带来了重大的发展机遇。

关键词：太阳能,光伏发电,清洁能源,可再生

参考文献

[1]秦伟, 李国强.光伏太阳能一21世纪的能源之星[Z].新经济产业.2003:44-4.6

[2]崔容强, 喜文华, 魏一康, 等.太阳能光伏发电[J].太阳能, 2004 (4) :72-76.

太阳能光伏发电并网技术的应用 篇10

一、概括

早在80年代初期光伏合并网就已经开始, 有很多国家都做出了很大的贡献, 例如意大利、日本、德国和美国这些国家, 并且由当时的理解, 并且大多都是大型光伏合并网型电站, 规模形式也是从1MW和100KW不等, 并且都是由政府部门投资的用来试验的电站。研究结果也是在一些技术方面取得成功, 但是有一些经济性内容不是十分的让人称赞, 原因是由于一些由太阳能资源的成本费用高, 虽然属于可再生能源, 带来环境方面的效益, 但是太阳能发电的昂贵费用难以被电力方面的公司纳用。到90年代后, 一些发达的国外有更好的技术, 从而带来了光伏合并网模式的探究高潮, 然而, 这一次探究的重点并没有围绕光伏合并电站的建造, 转而更加发展“屋顶的光伏电站系统”因为, 人们想利用房顶的空地来安装太阳能, 既能更好的吸收太阳, 更好的利用能量中密度比较低的优点, 而且具有经济性与方便灵活性特点, 与光伏发电相比太阳能源更有利于广泛普及和保护能源的有效安全利用, 因此应当得到各个地方的重视。

二、太阳能光伏发电系统组成

太阳能光伏发电系统主要包括:太阳能电池组件 (阵列) 、控制器、蓄电池、逆变器、用电负载等。其中, 太阳能电池组件和蓄电池为电源系统, 控制器和逆变器为控制保护系统, 负载为系统终端。太阳能光伏发电系统的组成如图1所示。

用太阳作为能源来发电这一系统有独立的系统和用交流电与网络的联系模式系统两大类别组成。独立的系统有太阳作为可再生能源发电的根本的系统形式。同时又被叫做太阳能资源的原型模式。这种模式较多被与市区离得较远的地方, 例如坐落于海上的灯塔、漂浮着的浮标与山顶上的无线接收电台等, 都可以作为供电的电源。

与电网 (系统) 联系系统的构造如图2所示。该系统的特点是当太阳能电池阵列发出的电功率超过负荷需要时, 可以通过自动控制输向交流市电电网, 即向电力公司卖出电力。从电力系统的术语来说, 称为“逆潮流”运行或通俗地称为“卖电”。反之, 对电力公司来说正常运行是向用户供电, 称为“正潮流”。系统联系型太阳能发电系统的优点是, 当阴雨天气或夜间太阳能发电量不足时, 可以通过系统联系直接向市电电网买电。系统联系系统的另一重要优点是可以取消蓄电池, 使成本降低, 且加强了供电的稳定性和可靠性。

三、光伏并网逆变器的研究现状及方向

光伏并电系统中的逆变器是很重要的一个部件, 因为逆变器可以把直流电转换成交流电, 可以决定输出两种电流成波形以及是否提高系统之间的效率。在逆变器中最常用的拓扑结构式全桥的结构, 所以为了减少光伏并网系统的费用, 现在又一部分国家都在尽最大能力的探索提高逆变器的效率, 就当前在国际上有一部分知名企业的逆变器的机器效率已经上升为93%~95%。

光伏合并网系统逆变器有下列五个特点:

l、并网型系统的逆变器是由正弦波为输出方式。普遍情况下可以使用脉带协调方法或者是“伪正弦”方法, 因为这些办法可以使许多负载的用户得到满足, 一定程度还可以对谐波进行负载等特殊情况要求, 一般促进输出的波形有好的质量是靠变压器或者是电感等方法, 但是一定程度上会带来动态较差和效率的低下, 并且其造价较高, 系统比较笨重等缺点。现在一些外国的合并电网的条形规定里指出逆变器的波形不仅要有很好的动态特点, 其中总谐波的因数不能大于5%, 并且每一次的谐波都不能大于3%。

2、并网型系统的逆变器具有降低轻载和空载损耗的优点, 同时提高了机器转化的效率。例如ADVANCEDENERGY Inc.中的MM-5000, 这种产品的空载逆变器中的损耗是小于20W, 最大逆变器的效率抵94%以上, 而在刚输出的时候效率为90%, 一半的额定输出的时候为92%

3、并网型系统的逆变器应该具备较高的可靠性;

4、并网型系统的逆变器中的功率包含的因数应与1接近;

5、并网型系统的逆变器要包括电网中电压的跌落、频率的故障、输入超过电压、电压缺少、输入与输出过流、反接的故障、风扇冷却的故障和独自在岛效应等多种保护措施。

现在国外的并网系统逆变器成为一种相比较下来在市场里成熟的产品, 像欧洲的光伏合并网中逆变器产业市场里有simens, SMA, Sputnik, Fronius和Sun Power等众多公司中产品具有市场化特点, 在其中SMA具有一半的产业市场的份额。

然而在我国, 利用光伏开发电资源相关的起步较晚, 一些研究探索技术也比较落后, 一些著名大学像上海交大, 燕山大学, 安徽合肥工业大学针对能源探究所和中科院研究中心对官府逆变器有一些相关研究。另外还有安徽合肥阳光有限公司与北京索英电气有限公司与山东皇明太阳能有限公司也开始进行探索, 其中前面的两家有限公司还推出一些关于逆变器相关产品。

并网型光伏电系统在我国目前还没有开始形成像一些商业化的产品运行, 而现在都是一些被称为模范型工程的光伏发电工程正在进行, 其中逆变器的科技还大部分是靠合作与进口取得, 促使整个系统的造价成本费用高, 进行大规模的实施非常困难。

在并网型逆变器中也会有很多损耗, 其中像在开关小器件中损耗、对电路控制的损耗、变压器的隔离中间的损耗还有滤波器、电容和电感的损耗, 然而损耗占最大的是开关器件, 在开关中的损耗主要是开通与断开损耗和在开通状态下的损耗以及对二极管逆向的损耗恢复。

由IGBT作为例子, 在初级的电流时I=52A电压U=520V, 功率P0=11k W工作时的频率f=20k Hz作为前提条件下预算得到的数据:

开通时候的损耗是:P1=12W;断开时候的损耗是:P2=56.6W;得出使用时候的损耗是:P3=53.8W。

由此可以看出若想减少开关的损耗, 要在一定程度上提高逆变器的使用效率。

当今提升逆变器的效率可以用这几种措施:应用软件开发技术、提高逆变器相关结构和改良操控方法。

四、统领上文

就目前来说, 用太阳作为能源的地区还仅仅占初级的时段, 但是若用太阳能资源发电更健康长久的发展, 要提前做好以下内容:1.继续研究开发用太阳能来作为电池里的新材料, 加快太阳能电池光纤电转化的效率, 2.探究用太阳作为资源的电池提高功率的跟踪计算方法, 从而实现太阳能资源的跟踪功率;3开发光伏和太阳能资源的结合算法, 有利于实现光伏能源和太阳能的效率高的组合;4.为了降低光伏对一些电网有冲击, 进行开发太阳能和光伏的并网科技;5.研究并发掘建筑与太阳能源光伏电的有效结合, 达到建筑进行自我的供电与绿色能源发电;6.为了更好的可持续的利用太阳能资源产业, 研究并制定保护这一宝贵资源的相关法律政策, 对太阳能资源进行保护。

参考文献

[1]王长贵, 王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M], 北京:化学工业出版社, 2005, 8-195.

聚光光伏能否颠覆太阳能产业 篇11

2011年1月15日，由青岛哈工太阳能股份有限公司建设的200千瓦高倍聚光太阳能示范电站并网发电。

由于成本高昂以及缺乏有竞争力的装机成本和上网电价，作为清洁能源的太阳能光伏产业一直没有取得突飞猛进的发展，业界之前将目光集中在改进多晶硅和太阳能电池的生产工艺上，但效果非常有限。从技术上解决光伏发电的成本问题，已经成为制约行业发展的根本性问题。

通过减少太阳电池在光伏系统中占比的方式来降低成本，也就是聚光光伏技术，被寄予厚望。

技术优势凸显

聚光光伏技术被看做是未来取代部分晶硅市场的第三代光伏技术，它具备晶硅电池无法比拟的优势。聚光光伏发电系统，是利用光学系统，将太阳能汇聚到太阳能电池芯片上，然后再利用光伏效应把光能转化为电能的发电技术。它主要由聚光组件、太阳跟踪器、系统支架等部件构成。

看起来很简单，就像用放大镜点着火柴一样。实际上，聚光光伏却涉及力、热、光、电、机械、电子、自动化控制等综合性技术，需要解决太阳跟踪、光效、散热等一些列问题。

相比晶硅以及薄膜电池产业来说，聚光光伏是一个具有极大诱惑力的市场。目前，投身于此行业的国内外公司已经越来越多，其中就包括Boeing、Amonix、夏普、PracticalInstruments以及国内的三安光电、广东新曜、昊阳新能源、安徽应天新能源、汉龙集团、上海聚恒，等等。

广东新曜光电有限公司(以下简称“新曜光电”)总经理容雷告诉《新财经》记者：“第三代聚光光伏技术具有单块功率比较大、效率比较高、占地面积小等优势，但因为牵扯到对日系统，所以，比较适合用在发电公司、发电站，而不是民用。”

容雷进一步解释：“聚光光伏目前适合在中国西北地区应用，因为那里阳光比较充足，地域辽阔，适合做大型的聚光光伏发电站，而不太适合在城市里做民用。中国的国情与西方国家不一样，美国、欧洲有很多地方都是独立的别墅，别墅的屋顶是属于自己家的，可以自己安装太阳能板。但在中国就不一样了，大多数老百姓住的都是楼房，给每家每户安装是不现实的。另外，聚光光伏的特点是，在阳光充足的地方，其效率要比多晶硅好很多，现在城市的空气洁净度都很差，对聚光光伏的应用效率会有一些制约。”

2011年1月15日，由青岛哈工太阳能股份有限公司建设的200千瓦高倍聚光太阳能示范电站并网发电，这是国内第一个按照商业化运营建设，且并网发电、投入运营的高倍聚光太阳能电站，也是目前国内转换率最高的并网太阳能发电站。专家认为，高倍聚光太阳能发电技术如果得以大规模应用，能在一定程度上缓解我国能源供应紧张问题。

目前，上海聚恒太阳能有限公司(以下简称“上海聚恒”)所研发的产品，可以让透镜的面积达到电池面积的576倍。换句话说，1000平方厘米的晶硅面积，才能与类似1平方厘米的太阳能聚光电池所发出的电能相媲美。如此看来，聚光光伏技术如果得到推广，其效率将大大超过晶体硅。

上海聚恒副总经理廖军告诉记者：“从理论上讲，放大倍数越高，芯片的材料就越节省。一块用在聚光光伏发电上的电池，其造价是晶硅电池的100倍。不过，如果透镜与电池之间的倍数能超过300倍的话，那么，聚光电池的成本也就与晶硅电池的成本打平了。所以，各企业都在研究放大倍数更高的聚光光伏产品、这样可以节省更多的材料。”

聚光光伏发电中的砷化镓聚光电池(也叫“多结三五族”太阳能电池)，有比晶硅电池和薄膜电池更高的转换效率。我国砷化镓聚光电池产品的转换效率已达到35％～39％，远远高于晶硅电池16％～19％和薄膜电池10％的转换率。此外，砷化镓聚光电池还具有吸收光谱范围广、衰减慢、耐温性好、有效发电时间长等显著优势。

上海聚恒总经理容岗介绍：“上海聚恒在哈工大威海校区建立的示范电站项目，其电池转换效率约为25％。”这比国内所有晶硅电池的转换效率高得多(目前晶硅电池的最高效率大约是18％)。

廖军也表示，“理论上，一般聚光光伏发电的转换效率约为70％，若加上一些折损，未来一两年聚光转换效率突破30％的可能性是很大的。如果能大规模制造，我们的发电成本可以跟煤电一样。我们认为，到2015年，如果国内聚光光伏市场能有几个G瓦的规模，就意味着这个产业链完全成熟了，市场容量是非常大的，电池片的转换效率到2015年可能达到45％。到那个时候，聚光光伏转化成发电成本，可能只要六七毛钱，这就意味着，国家不需要补贴了。”

聚光太阳能在节省半导体材料用量的同时，还降低了太阳能发电系统的生产成本和能耗，具有更短的能息回收期。

容岗向记者介绍：“能量投资回收期，是指生产这套系统所消耗的能量和产生的能量之比，回收期长短是判断一个技术是否清洁的非常关键的因素。如果一套系统生产出来要消耗10度电，而这套系统一年能发5度电的话，要两年才能收回所耗费的能量。目前，我国的多晶硅能最投资回收期要在五到六年以上，国外要两到三年，薄膜技术在一年左右也能回收，而聚光光伏大概只需半年时间。”

但就目前来看，对高倍聚光太阳能来说，一些系统的技术问题还没有解决，国外也处于示范阶段。投资者在计算投资回收期的时候，还应该考虑系统维修的成本以及维修期间不能发电造成的损失。

自主研发能力不足

对于很多聚光光伏行业的投资商、生产商来说，投资聚光光伏示范电站的建设成本还是比较高的。由于聚光光伏电站多采用砷化镓电池，其价格非常昂贵，最早使用在太空领域，为卫星和空间站提供能源，在地面使用难以普及。

在国际上，专业制作砷化镓电池的公司主要是美国的Emcore，SpectroLab(波音的子公司)和德国的Azur Space。目前美国、西班牙、意大利等国家已经看出了这个趋势，聚光光伏已经被作为光伏电站的主流技术。

从国内来看，目前尚无成熟的聚光光伏设备制造商，产品进口依赖度较高。由于聚光光伏电站结合了光学、控制、机械等多种学科技术，其研发投入相比晶硅技术要更高一些。

容岗表示：“就聚光光伏这个行业来讲，因为每个公司处在不同的状态，它面对的问题也不一样。有些公司不愿意从基础做起，而是从国外把技术和设备直接搬过来，更多地倾向于‘拿来主义’。所以，中国聚光光伏市场，利用‘拿来主义’的公司与经过多次研究、自主研发的公司，所碰到的问题肯定是不一样的。重要的是，国内真正由自己来开发系统集成的公司非常少。”

据记者了解，目前国内仅有的一家涉足聚光光伏产品生产的上市公司三安光电的产品组件全部为进口，仅在国内实现拼装。高昂的成本使三安光电的聚光项目并不是以盈利为目的，业内人士认为，三安光电之所以愿意去做这个高成本的项目，主要是为了抢占市场先机，提高知名度，是以广告效益为目的。

不过，基于聚光光伏的发展前景，国内也有默默无闻的企业在潜心研究这一新技术。新曜光电就是其中一家，公司是以第三代高聚光型(HCPV)太阳能发电模组和发电系统的开发、设计和产业化为主要业务方向的高科技公司。

新曜光电总经理容雷表示：“我们自主研发的发电模块、光学系统以及跟踪系统等，已经处于全世界领先地位。目前，这些设备的倍率、发电效率和系统控制功能都比国外先进技术要领先。”

上海聚恒总经理容岗也表示：“我希望做聚光光伏的公司要多投入一些精力和资金去做研发，而不是光做市场。对聚光行业来讲，这个产业链不是很长，把几个关键点抓住了，问题就不大。”

记者了解到，上海聚恒对聚光光伏产业的整个环节做了详细的分析，公司目前除了没有参与电池片的设计以外，其他设备的设计都掌握在自己手里。容岗对记者说：“到目前为止，我们还没有遇到瓶颈。当然，聚光光伏行业还处于比较新的阶段，一些加工厂商的生产能力还需要一些时间去培养。不过，将来这个行业的加工能力不会像晶体硅那样，一会儿缺硅、一会儿缺玻璃。比如，聚光光伏电池片用的是MOCVD(金属有机化学气相沉积制备涂层)设备，这个设备既可以做LED，也可以做聚光电池，同样的设备、类似的工艺。所以，只要这个行业做起来了，MOCVD设备在中国内地和台湾地区应用于整个行业，是非常容易的一件事情。”

现在在国内，我们也看到有一些特别大的公司在做电池片，随着行业的整体发展，未来，国内整个太阳能产业“两头在外”的瓶颈不会改变，聚光光伏应该会比晶硅好得多。

另外，聚光光伏产业的产能扩充会相对简单一些，薄膜的产能扩充是非常困难的，要靠设备；晶硅的产能扩充也不是特别难，但可能时间会长一些。而聚光的产能扩充速度会更快，因为聚光对设备的需求不高。没有什么特别专用的设备，都是一些通用的电器设备，会相对简单。所以，聚光光伏将来的供应链应该不是问题。

降低成本是关键

既然聚光光伏比多晶硅和薄膜技术有太多优势，为什么目前国内外对聚光光伏技术运用得不多，产能也不够大P业内人士认为，最重要的原因还是成本太高。国内地面应用聚光砷化镓太阳能电池也还处于产业化初期，市场份额较小。国内整个产业链主要环节中试技术和产品已经完成，正在进入小规模电站试验阶段。

上海太阳能工程技术研究中心主任李红波认为：“聚光光伏发电要得到推广，还需要业界加大投入。由于聚光光伏的市场还没有真正启动，一些配套材料的厂家对投入资金进行研发的积极性并不高。要解决这些问题，必须在跟踪系统、玻璃透镜、封装材料等各环节实现突破，需要从事不同领域的厂家共同努力，而不仅仅是解决太阳能电池的问题。在聚光光伏电站示范运行过程中会暴露出很多问题，只要有厂家愿意投入力量去解决，聚光光伏很快就会得到推广。”

以聚光光伏的行业特点看，规模越大，成本越低。李红波表示：“可行的规模至少应该在100兆瓦以上，如果只有几兆瓦的装机容量很难体现效益。一座100兆瓦的聚光光伏电站，如果其中1兆瓦的设备需要维修，不会对整个系统造成太大的影响：但如果电站的规模只有1兆瓦，经常处于维修状态，成本就会大幅上升。”

容雷认为：“聚光光伏的成本包括两块：一块是建设成本，另一块是发电成本。目前，国家对于太阳能的补贴，每度电补贴0.7～1元，新曜光电利用自主研发的技术设备，如果以每年2000小时的发电量为标准做参考，大概每度电的成本是0.7元，按照国家每度电补贴0.7元来计算，我们就可以实现零成本发电。”

容雷进一步分析：“现在每度电0.7元的发电成本是我们的实际成本，如果进入大规模生产以后，成本还会进一步下降，这样，我们的成本就会低于多晶硅。再加上聚光光伏的发电量比多晶硅多1倍，未来，对太阳能行业将产生颠覆性影响。”

聚光光伏技术研发在国外已经有三十多年历史，但聚光光伏电站的商业化运营目前在全球范围内仍处于起步阶段，最根本的原因还是成本太高。容雷说：“尽管聚光光伏有很多优点，占地面积小、发电效率高、节省材料、减少污染，等等；但聚光光伏的最大缺点就是成本太高，其成本大大高于多晶硅。太阳能行业还属于政府补贴的一个高成本行业，但政府补贴毕竟是有限的、不可延续的。如果成本始终大大高于多晶硅的话。聚光光伏产业的发展肯定要受制约。只有把成本降到一定程度，或者有突破性的技术出来、聚光光伏的市场才能打开。”

所以，按照新曜光电目前自主研发的技术设备，完全可以把聚光光伏产业的成本降下来。目前，晶硅体占据了太阳能电池95％的市场份额、但多晶硅目前在国内还是一个高污染、高耗能的产业，生产100公斤多晶硅需要46度电，另外，多晶硅的的材质回收是不可降解的，这些也都是多晶硅的成本。

容雷举例说：“在美国，买电器的时候要多花10％的回收成本，假如1000美元的电视机，要花1100美元，多花的100美元就是回收成本。按理说。多晶硅的回收成本比电器要高，1000元的多晶硅，至少要有20％的回收成本。但目前在中国，还没有涉及回收成本这一制度，所以，多晶硅的价格较低。”

而聚光光伏技术材料99％用的是铝，是一些玻璃结构，在十年或二十年以后，铝是可以回收的，这个回收成本几乎可以忽略不计。

发展前景广阔

业内人士认为，未来随着聚光光伏技术的更加成熟以及生产规模的进一步扩大，聚光光伏将长期与晶硅、薄膜电池共存。长期来看，聚光光伏并不会完全取代晶硅和薄膜电池的市场，正如薄膜电池不会完全取代晶硅电池一样。

目前，全球的聚光光伏装机不到200兆瓦，预计今后几年，随着技术优势和成本优势的凸显，市场规模将有爆发式的增长。未来十年，年均增速预计在40％以上。

容雷分析：“聚光光伏的前景是非常广阔的，无论对于全世界还是对于中国，太阳能产业都是一种主动的环境需求，而不是迫于经济利益的需求。况且，中国的产业结构也的确到了该调整的时候了。现在，在几种精洁能源中，核能和风能都受到一定自然条件的限制。相对来说，太阳能的利用前景最为广阔。今后，我们只要把成本降下来，将聚光光伏的成本控制在多晶硅之下、这一产业将有非常广阔的前景。未来，可能不光是应用在发电站方面，在一些乡村、一些二三线城市，居民也会有自发的需求。”

目前来看，光伏产业还是一个政策驱动型的市场，靠自身发展，成本无法与煤电竞争。在这种情况下，政府政策的透明度和持续性就非常重要。容岗表示：“中国恰恰在政策方面不明朗，很多地方政府和部委出台了一些政策后，也定了一个上网电价，但并没有说补贴多少年。特别是对于民营企业，没有政府的政策，就更不敢贸然进入了。”

在美国，政府对聚光光伏产业的扶持力度非常大，曾有一家聚光光伏企业得到了美国政府几千万美元的无偿补贴。而在中国，很多政策还是跟不上，容岗认为：“作为一个新技术，有识之士已经看到了聚光光伏未来的前景，将来如果能建起大型的聚光太阳能电站，其成本肯定会下降。现在包括几大电力集团在内，也都在考虑尝试建聚光光伏电站。所以，我们应该抓住这个机会，抢占市场。”

2010年9月，三安光电在青海格尔木3兆瓦聚光光伏太阳能示范项目中，其中的1兆瓦并网发电项目、使用的是500倍透镜，双轴追日系统，平均转换效率达25％。从2010年10月初并网发电情况统计，平均每天发电4500度左右，运行情况比晶硅发电效果好。

容雷介绍：“目前在国内做研发的公司挺多的，但是真正做到兆瓦级的公司，国内只有三安光电的格尔木项目。我们希望有更多的公司投入研发，把这个市场做起来，不希望像现在这样，只有一两家公司在做，我们不怕竞争。多晶硅产业在中国是万马奔腾，上千家企业在做，只有这样才能把一个产业做起来。”

太阳能光伏发电系统应用技术 篇12

1 太阳能光伏发电的组成和分类

1.1 太阳能光伏的组成。太阳能光伏主要由控制器、逆变器及太阳能电池方阵三部分组成。

1.1.1 控制器。太阳能控制器可以对整个光伏发电系统进行控制并保护, 当局部温差较大时, 还可以实现温度补偿。1.1.2 逆变器。由于太阳能电池和蓄电池使用的都是直流电源, 只有在逆变器的作用下, 才可以直接将直流电转化为交流电, 为独立的负载提供电能。按照运行方式, 可以将其分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器应用于独立运行发电系统;并网逆变器应用于并行太阳能发光系统。1.1.3 太阳能电池方阵。在光照下, 电池会吸收一定的光能, 然后在其两端产生电荷, 可以称之为“光生伏打效应”。在光生伏打作用下, 可以产生电动势, 然后将光能转化为电能, 成为能量交换器。

1.2 太阳能光伏系统的分类。目前可以将太阳能光伏系统分为离网光伏蓄电系统和光伏并网发电系统。

1.2.1 离网光伏蓄电系统。离网光伏蓄电系统的主要特点是应用简单、适应性广, 但是由于其体积较大, 维护起来较困难, 导致使用范围受到了约束。1.2.2 光伏并网发电系统。当用电荷载比较大时, 太阳能系统必须向市场供电。在光伏并网发电系统的作用下, 扩宽了电能使用范围, 提高了系统灵活度, 同时降低了资金耗费, 具体示意图如图1 所示。

2 太阳能光伏发电系统应用的优缺点

太阳能光伏发电系统的优点:不受地方限制;安全性能好;无噪音、无污染;不浪费资源;安装简易、建设时间较短;可以分步实施;不需要架设远程输电线路。

太阳能光伏发电系统缺点:容易受地理位置、气象条件影响;光能转化效率较低;安装成本较高。

3 国外光伏发电技术的应用现状

在经济发展的带动下, 光伏发电得到了迅速发展, 已经成为全球增长速度最快的新型技术之一。进入21 世纪后, 在欧洲和日本等地扶持政策的支持下, 光伏发电技术取得了新进展, 转化效率也得到了显效提升, 实验室使用的晶体硅光电池转化效率已经可以达到15%, 单体硅转化率23.4%, 与此同时, 太阳能光伏电池使用寿命也得到了明显增长, 最长可以达到30 年。

目前太阳能光伏发电系统已经在很多欧盟国家兴起, 实现了太阳能电池的可再生计划。在1997 年6 月, 美国总统宣布了“克林顿总统百万屋顶光伏计划”, 国家能源机构实施了一系列宏伟计划, 完成了325个城市10 万个建筑项目上安装3GW光伏系统;日本政府在2010 年完成4600MW光伏发电系统;德国安装了并网光伏发电系统, 可以满足50%的总能耗量。

截至2010 年, 很多欧盟国家太阳能发电总容量可以达到3GW, 澳大利亚是0.75GW。在太阳能光伏技术的不断发展下, 太阳能光伏系统将围绕高效率、低消耗、长寿等开展。很多专家预测, 在2050 年, 太阳能光伏发电应用总量可以达到15%, 在21 年将会占据65%。

4 国内太阳能光伏发电应用现状

在我国实施“六五“”七五“”八五”等计划之后, 光伏发电得到了迅速进步, 光伏组件的生产及加工能力也在不断增强, 市场越来越大。截至现在为止, 我国已经可以稳定的占据全球光伏产业市场的1%份额。

在“十二五”实施期间, 我国光伏发电装机量已将达到七万KW, 我国光伏市场正在发生着着显著变化, 我国在2010 到2012 年, 已将光伏发电由传统独立系统转化为并网发电系统, 根据相关研究显示, 在2020年, 我国光伏产业将会得到新的变化。

国内1MW并网应用举例如下:第一, 深圳国际园林花卉博览园建立的太阳能光伏发电:该发电站主要由太阳能电池板和并网逆变器组成, 使用直接与市并网连接的方式运行, 总容量在1000.323KW, 年发电在100 万KW/h, 提供了大量电能, 节省了运营费用。第二, 上海市崇明县前卫生态村:上海市崇明前卫村太阳能光伏发电由上海威信能源发展有限公司建立, 此项目的成功建立成为上海太阳能光伏发电示范项目之一, 年发电量可以达到107.4KW/h, 与火力发电站比较, 不仅减少了有害气体排放, 还节省了能源。

5 太阳能光伏发电面临的问题

第一, 成本问题。太阳能光伏发电建设项目耗费的资金远大于其他新能源项目。成本较高的主要原因是, 原材料硅价格涨的非常快, 而且现阶段, 太阳能电池板又是整个工程中资金消耗较大的部分, 所以, 要解决成本高问题, 必须降低原材料成本。

第二, 电网产生的冲击。太阳能光伏是一种能量密度低、稳定性能差的资源, 很容易受到天气和地方差异的影响, 并网发电后, 定会给电网的安全、稳定和经济运行造成一定影响。

第三, 政策支持较少。国外的很多国家会对太阳能光伏发电用户给予一定的扶持和优惠。在国内, 由于太阳能光伏发电起步的较晚, 很多政府部门还不能对其引起重视, 在高额成本的消耗下, 政府不能对太阳能光伏发电引起重视, 影响了光伏发电项目的顺利进展, 为了解决这些问题, 应该加强政府政策扶持。

结束语

随着太阳能光伏技术广泛的发展, 全世界已经广泛开始了光伏技术应用, 为了促进光伏技术的发展, 国家相关机关应该给予光伏技术一定的政策和资金扶持, 帮助太阳能光伏技术迅速的进入千家万户, 给人们的生活带来方便, 减少能源浪费。

参考文献

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[2]王长贵;秦盼盼.太阳光伏发电的实用技术[J].机电产品开发和创新, 2014 (9) .