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太阳能光伏发电的特点及发展前景

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太阳能光伏发电的特点及发展前景

传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球还有15亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展,太阳直接辐射到地球的能量丰富,分布广泛,可以再生,不污染环境,是国际社会公认的理想替代能源。 
  石油石化天然气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达87.9%,我国的比例高达93.8%。但随着人类的不断开采,化石能源的枯竭是不可避免的,大部分化石能源本世纪将被开采殆尽。从另一方面看,由于化石能源的使用过程中会新增大量温室气体CO2,同时可能产能一些有污染的烟气,威胁全球生态。因而,开发更清洁的可再生能源是今后发展的方向。太阳能是一种干净的可再生的新能源,越来越受到人们的亲睐,在人们生活、工作中有广泛的作用,其中之一就是将太阳能转换为电能,太阳能电池就是利用太阳能工作的。它的优势是不受地区、海拔等要素的限制,能够大量的将热能转化为电能。通过太阳能电池方阵将太阳能辐射能转换为电能的发电站称为太阳能光伏电站。太阳能光伏电站按照运行方式可分为独立太阳能光伏电站和并网太阳能光伏电站。未与公共电网相联接独立供电的太阳能光伏电站称为离网光伏电站。主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所,如太阳能光伏电站为边远偏僻农村、牧区、海岛、高原、沙漠的农牧渔民提供照明、看电视、听广播等基本的生活用电,为通信中继站、沿海与内河航标、输油输气管道阴极保护、气象电站、公路道班以及边防哨所等特殊处所提供电源。独立系统由太阳电池方阵、系统控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等组成。

与公共电网相联接且共同承担供电任务的太阳能光伏电站称为并网光伏电站。它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向,是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。并网系统由太阳能电池方阵、系统控制器、并网逆变器等组成。
    太阳能光伏发电
的过程没有机械转动部件也不消耗燃料,并且不排放包括温室气体在内的任何物质,具有无噪声、无污染的特点;太阳能资源没有地域限制,分布广泛且取之不尽,用之不竭。因此,与其它新型发电技术(风力发电生物质能发电)相比,太阳能光伏发电是一种具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术,其主要优点有以下几点。

1)、太阳能资源取之不尽,用之不竭,照耀到地球上的太阳能要比人类当前耗费的能量大6000倍。并且太阳能在地球上散布普遍,只需有光照的当地就可以运用光伏发电系统,不受地区、海拔等要素的限制。
    2)
、太阳能资源到处可得,可就近供电。不用长间隔保送,防止了长间隔输电线路所形成的电能损掉,还也节流了输电成本。这还也为家用太阳能发电系统在输电不方便的西部大规划运用供应了前提。
    3)
太阳能光伏发电能量转换进程简略,是直接从光子到电子的转换,没有中心进程(如热能转换为机械能,机械能转换为电磁能)和机械活动,不存在机械磨损。依据热力学剖析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开拓潜力宏大。
    4)
、太阳能光伏发电自身不运用燃料,不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质,不污染空气,不发生噪声,对情况友爱,不会蒙受能源危机或燃料市场不不变而形成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。
    5)
太阳能光伏发电进程无需冷却水,可以装置在没有水的荒凉沙漠上。光伏发电还可以很便利地与修建物连系,组成光伏修建一体化发电系统,不需求独自占地,可节流珍贵的地盘资源。
    6)
、太阳能光伏发电无机械传动部件,操作、维护简略,运转不变牢靠。一套光伏发电系统只需有太阳能电池组件就能发电,加之主动节制技术的普遍采用,根本上可完成无人值守,维护成本低。
    7)
、太阳能光伏发电任务功能不变牢靠,运用寿命(30年以上)晶体硅太阳能电池寿命可达20~35年。在光伏发电系统中,只需设计合理、造型恰当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。
    8)
、太阳能电池组件构造简略,体积小,分量轻,便于运输和装置。光伏发电系统建立周期短,而用依据用电负荷容量可大可小,便利灵敏,极易组合、扩容。
阳能光伏发电技术的特点及其发展进行简要的介绍与分析。 
  1. 国内太阳能光伏发电的发展现状 
  2011724日,发改委颁布了《关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知》,出台了太阳能光伏发电的标杆电价,在20117月前核准建设的、在当年年底前建成投产的项目,执行1.15/千瓦时电价,71日以后核准,以及在年底前未投产项目,则按照1.00/千瓦时电价执行。此外,发改委将可根据投资成本变化、技术进步等因素适时调整上网电价。近10年全球太阳能光伏产业年均增长41.3%,近5年为49.5%。中国已经为世界上最大的光伏电池组件生产国,2008年产量达到了2540.7MW2009年产量约4000MW,约占世界产量的40% 
  2013326日颁布光电建筑应用财政补助政策、726日颁布金太阳示范工程政策,敦煌10MW光伏项目成功招标,将大力推动建筑光电和大规模光伏电站的建设。初步预计,到2015年中国光伏发电的装机总量将达到500万千瓦,2020年到2000万千瓦。 
  2. 光伏发电的基本工作原理 
  光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。 
  3. 阳能光伏发电的优缺点 
  与常用的火力发电系统相比,太阳能光伏发电的优点主要体现在:无枯竭危险;安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;能源质量高;使用者从感情上容易接受;建设周期短,获取能源花费的时间短。 
  缺点:照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。 
  4. 太阳能光伏并网发电的应用前景 
  所谓并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站,主要特点是将所发电能直接输送到电网,由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大,目前还没有太大发展。而分散式小型并网光伏系统,特别是光伏建筑一体化发电系统,由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点,是目前并网光伏发电的主流。 
  我国利用太阳能光伏发电的产业每年正以年增长率为30%的速度增长,最近几年,全世界太阳能电池的产量增长比率高达49.8%。如果我们按日本的新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算,到2030年全世界利用太阳能光伏发电装机容量将达到300GW,那么到2040年太阳能光伏发电将达到全世界发电总量的15%--20%。照此推算到2040年光伏行业的复合增长率将会达到25%以上。 
  5. 阳能光伏并网发电系统市场化中存在的问题 
  长远来看,太阳能发电在2030年后具备成为战略能源的资源、技术、成本和环境优势,2050年后可能成为重要的能源供应来源。 当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时,必须考虑其对电网电压频率控制的影响,必须对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。 
  集中开发、高压送出模式开发的大规模光伏电站多集中在西北、华北等日照资源丰富的荒漠/半荒漠地区,光伏电站的电力需要进行远距离输送。随着光伏电站数量和规模的不断加大,光照短期波动和周期性变化引起的线路电压超限现象将逐步出现,长距离输电的电压稳定性问题将成为制约光伏电站建设开发的主要因数之一。 
  与常规发电机组不同,光伏发电的运行控制特性完全由电力电子逆变器决定,没有转动惯量和阻尼特性,控制功能灵活。光伏发电的大规模接入增加了电网的安全稳定控制难度,如何利用光伏发电并网智能化技术提高电网安全稳定水平是突破的重点之一。 

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