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太陽能光伏發電的特點及發展前景

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太陽能光伏發電的特點及發展前景

傳統的燃料能源正在一天天減少,對環境造成的危害日益突出,同時全球還有15億人得不到正常的能源供應。這個時候,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人類的能源結構,維持長遠的可持續發展,太陽直接輻射到地球的能量豐富,分布廣泛,可以再生,不污染環境,是國際社會公認的理想替代能源。 
  石油石化天然氣能源是目前全球消耗的最主要能源,2012年全球消耗的能源中化石能源占比高達87.9%,我國的比例高達93.8%。但隨著人類的不斷開采,化石能源的枯竭是不可避免的,大部分化石能源本世紀將被開采殆盡。從另一方面看,由于化石能源的使用過程中會新增大量溫室氣體CO2,同時可能產能一些有污染的煙氣,威脅全球生態。因而,開發更清潔的可再生能源是今后發展的方向。太陽能是一種干凈的可再生的新能源,越來越受到人們的親睞,在人們生活、工作中有廣泛的作用,其中之一就是將太陽能轉換為電能,太陽能電池就是利用太陽能工作的。它的優勢是不受地區、海拔等要素的限制,能夠大量的將熱能轉化為電能。通過太陽能電池方陣將太陽能輻射能轉換為電能的發電站稱為太陽能光伏電站。太陽能光伏電站按照運行方式可分為獨立太陽能光伏電站和并網太陽能光伏電站。未與公共電網相聯接獨立供電的太陽能光伏電站稱為離網光伏電站。主要應用于遠離公共電網的無電地區和一些特殊場所,如太陽能光伏電站為邊遠偏僻農村、牧區、海島、高原、沙漠的農牧漁民提供照明、看電視、聽廣播等基本的生活用電,為通信中繼站、沿海與內河航標、輸油輸氣管道陰極保護、氣象電站、公路道班以及邊防哨所等特殊處所提供電源。獨立系統由太陽電池方陣、系統控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等組成。

與公共電網相聯接且共同承擔供電任務的太陽能光伏電站稱為并網光伏電站。它是太陽能光伏發電進入大規模商業化發電階段、成為電力工業組成部分的重要發展方向,是當今世界太陽能光伏發電技術發展的主流趨勢。并網系統由太陽能電池方陣、系統控制器、并網逆變器等組成。
    太陽能光伏發電
的過程沒有機械轉動部件也不消耗燃料,并且不排放包括溫室氣體在內的任何物質,具有無噪聲、無污染的特點;太陽能資源沒有地域限制,分布廣泛且取之不盡,用之不竭。因此,與其它新型發電技術(風力發電生物質能發電)相比,太陽能光伏發電是一種具可持續發展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發電過程)的可再生能源發電技術,其主要優點有以下幾點。

1)、太陽能資源取之不盡,用之不竭,照耀到地球上的太陽能要比人類當前耗費的能量大6000倍。并且太陽能在地球上散布普遍,只需有光照的當地就可以運用光伏發電系統,不受地區、海拔等要素的限制。
    2)
、太陽能資源到處可得,可就近供電。不用長間隔保送,防止了長間隔輸電線路所形成的電能損掉,還也節流了輸電成本。這還也為家用太陽能發電系統在輸電不方便的西部大規劃運用供應了前提。
    3)
太陽能光伏發電能量轉換進程簡略,是直接從光子到電子的轉換,沒有中心進程(如熱能轉換為機械能,機械能轉換為電磁能)和機械活動,不存在機械磨損。依據熱力學剖析,光伏發電具有很高的理論發電效率,可達80%以上,技術開拓潛力宏大。
    4)
、太陽能光伏發電自身不運用燃料,不排放包括溫室氣體和其他廢氣在內的任何物質,不污染空氣,不發生噪聲,對情況友愛,不會蒙受能源危機或燃料市場不不變而形成的沖擊,是真正綠色環保的新型可再生能源。
    5)
太陽能光伏發電進程無需冷卻水,可以裝置在沒有水的荒涼沙漠上。光伏發電還可以很便利地與修建物連系,組成光伏修建一體化發電系統,不需求獨自占地,可節流珍貴的地盤資源。
    6)
、太陽能光伏發電無機械傳動部件,操作、維護簡略,運轉不變牢靠。一套光伏發電系統只需有太陽能電池組件就能發電,加之主動節制技術的普遍采用,根本上可完成無人值守,維護成本低。
    7)
、太陽能光伏發電任務功能不變牢靠,運用壽命(30年以上)晶體硅太陽能電池壽命可達20~35年。在光伏發電系統中,只需設計合理、造型恰當,蓄電池的壽命也可長達10~15年。
    8)
、太陽能電池組件構造簡略,體積小,分量輕,便于運輸和裝置。光伏發電系統建立周期短,而用依據用電負荷容量可大可小,便利靈敏,極易組合、擴容。
陽能光伏發電技術的特點及其發展進行簡要的介紹與分析。 
  1. 國內太陽能光伏發電的發展現狀 
  2011724日,發改委頒布了《關于完善太陽能光伏發電上網電價政策的通知》,出臺了太陽能光伏發電的標桿電價,在20117月前核準建設的、在當年年底前建成投產的項目,執行1.15/千瓦時電價,71日以后核準,以及在年底前未投產項目,則按照1.00/千瓦時電價執行。此外,發改委將可根據投資成本變化、技術進步等因素適時調整上網電價。近10年全球太陽能光伏產業年均增長41.3%,近5年為49.5%。中國已經為世界上最大的光伏電池組件生產國,2008年產量達到了2540.7MW2009年產量約4000MW,約占世界產量的40% 
  2013326日頒布光電建筑應用財政補助政策、726日頒布金太陽示范工程政策,敦煌10MW光伏項目成功招標,將大力推動建筑光電和大規模光伏電站的建設。初步預計,到2015年中國光伏發電的裝機總量將達到500萬千瓦,2020年到2000萬千瓦。 
  2. 光伏發電的基本工作原理 
  光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網發電,光伏發電系統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成,不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用于任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發電的最基本元件是太陽能電池(片),有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。目前,單晶和多晶電池用量最大,非晶電池用于一些小系統和計算器輔助電源等。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。 
  3. 陽能光伏發電的優缺點 
  與常用的火力發電系統相比,太陽能光伏發電的優點主要體現在:無枯竭危險;安全可靠,無噪聲,無污染排放外,絕對干凈(無公害);不受資源分布地域的限制,可利用建筑屋面的優勢;無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電;能源質量高;使用者從感情上容易接受;建設周期短,獲取能源花費的時間短。 
  缺點:照射的能量分布密度小,即要占用巨大面積;獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。 
  4. 太陽能光伏并網發電的應用前景 
  所謂并網光伏發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電這后直接接入公共電網。并網光伏發電系統有集中式大型并網光伏電站一般都是國家級電站,主要特點是將所發電能直接輸送到電網,由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大,目前還沒有太大發展。而分散式小型并網光伏系統,特別是光伏建筑一體化發電系統,由于投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優點,是目前并網光伏發電的主流。 
  我國利用太陽能光伏發電的產業每年正以年增長率為30%的速度增長,最近幾年,全世界太陽能電池的產量增長比率高達49.8%。如果我們按日本的新能源計劃、歐盟可再生能源白皮書、美國光伏計劃等推算,到2030年全世界利用太陽能光伏發電裝機容量將達到300GW,那么到2040年太陽能光伏發電將達到全世界發電總量的15%--20%。照此推算到2040年光伏行業的復合增長率將會達到25%以上。 
  5. 陽能光伏并網發電系統市場化中存在的問題 
  長遠來看,太陽能發電在2030年后具備成為戰略能源的資源、技術、成本和環境優勢,2050年后可能成為重要的能源供應來源。 當光伏發電在電網電源中的比例達到一定規模時,必須考慮其對電網電壓頻率控制的影響,必須對光伏電站進行科學合理的調度運行控制。 
  集中開發、高壓送出模式開發的大規模光伏電站多集中在西北、華北等日照資源豐富的荒漠/半荒漠地區,光伏電站的電力需要進行遠距離輸送。隨著光伏電站數量和規模的不斷加大,光照短期波動和周期性變化引起的線路電壓超限現象將逐步出現,長距離輸電的電壓穩定性問題將成為制約光伏電站建設開發的主要因數之一。 
  與常規發電機組不同,光伏發電的運行控制特性完全由電力電子逆變器決定,沒有轉動慣量和阻尼特性,控制功能靈活。光伏發電的大規模接入增加了電網的安全穩定控制難度,如何利用光伏發電并網智能化技術提高電網安全穩定水平是突破的重點之一。 

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