我國分布式光伏發電之原理及意義篇

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樓主 2019-09-16 18:01:16
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光伏已然成為我國最具潛力、最具優勢的可再生能源,對于光伏的應用,大至地面光伏電站,小至家庭屋頂光伏電站,光伏發電逐漸走入尋常百姓家,因此,從多種角度了解光伏發電很有必要,今天給大家帶來的是《中國分布式光伏發電》中的原理及意義篇。

1.什么是光伏發電?什么是分布式光伏發電?

光伏發電是指利用太陽能輻射直接轉變成電能的發電方式,光伏發電是當今太陽能發電的主流,所以,現在人們常說的太陽能發電就是光伏發電。

分布式發電是指在用戶場地附近建設,運行方式以用戶側自發自用為主,多余電量上網,但在配電系統平衡調節為特性的光伏發電設施。

分布式發電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原測,充分利用當地的太陽能資源,替代和減少化石能源消費。

2.您知道光伏發電的歷史起源嗎?

1839年,19歲的法國貝克勒爾做物理實驗時,發現在導電液中的兩種金屬電極用光照射時電流會加強,從而發現了“光生伏打效應”。1930年,郞格首次提出用“光伏效應”制造太陽能電池,使太陽能變成電能。

1932年奧杜博特和斯托拉制成第一塊“硫化鎘”太陽能電池。

1941年奧杜在硅上發現光伏效應。

1954年5月美國貝爾實驗室恰賓、富勒和皮爾松開發出效率為6%的單晶硅太陽能電池,這是世界上第一個有實用價值的太陽能電池,同年威克首次發現了砷化鎳有光伏效應,并在玻璃上沉積硫化鎳博膜,制成了太陽能電池,太陽光轉化為電能的實用光伏發電技術由此誕生并發展起來。

3.光伏電池是怎么發電的?

光伏電池是一種具有光、電轉換特性的半導體器件,它直接將太陽輻射能轉換成直流電,是光伏發電的最基本單元,光伏電池特有的電特性是借助與在晶體硅中摻入某些元素(例如磷或硼等),從而在材料的分子電荷里造成永久的不平衡,形成具有特殊電性能的半導體材料,在陽光照射下具有特殊電性能的半導體內可以產生自由電荷,這些自由電荷定向移動并積累,從而在其兩端閉合時便產生電能,這種現象被稱為“光生伏打效應”簡稱光伏效應。

4.光伏發電系統由哪些部件構成?

光伏發電系統由光伏方陣(光伏方陣由光伏組件串并聯而成)、控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等部分組成.光伏發電系統的核心部件是光伏組件,而光伏組件又是由光伏電池串、并聯并封裝而成,它將太陽的光能直接轉化為電能,光伏組件產生的電為直流電,我們可以利用也可以用逆變器將其轉換成為交流電加以利用,從另一個角度來看對于光伏系統產生的電能可以即發即用,也可以用蓄電池等儲能裝置將電能存放起來,根據需要隨時釋放出來使用。

5.什么是配電網?配電網與分布式光伏發電有什么關系?

配電網是從輸電網或地區發電廠接受電能,通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類用戶的電力網,是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容、計量裝置以及一些附屬設施組成的一般采用閉環設計,并環運行,其結構成輻射狀,分布式電源接入配電網使配電系統中發電與用電并存,配電網結構從放射狀結構變為多電源結構,短路電流大小、流向以及分布特性均發生改變。

6.為什么說光伏電力是綠色低碳能源?

光伏發電具有顯著的能源、環保和經濟效益,是最優質的綠色能源之一,在我國平均日照條件下安裝1 千瓦光伏發電系統,1 年可發出1200 度電,可減少煤炭(標準煤)使用量約400 千克,減少二氧化碳排放約1 噸,根據世界自然基金會(WWF)研究結果:從減少二氧化碳效果而言,安裝1 平米光伏發電系統相當于植樹造林100 平米,目前發展光伏發電等可再生能源是根本上解決霧霾、酸雨等環境問題的有效手段之一。

7.如何看待有報道說“生產光伏電池組件時消耗大量能源”的消息?

光伏電池在其生產過程中確實要消耗一定的能量,特別是工業硅提純、高純多晶硅生產、單晶硅棒多晶硅錠生產三個環節的能耗高,但是光伏電池在20年的使用壽命期內能夠不斷產生能量。據測算在我國平均日照條件下,光伏發電系統全壽命期內能量回報超過其能源消耗的15倍以上。在北京以最佳傾斜角安裝的1千瓦屋頂光伏并網系統的能量回收期為1.5-2年,遠底于光伏系統的使用壽命期。也就是說該光伏系統前1.5-2年發出的電量是用來抵消其生產等過程消耗的能量,1.5-2年之后發出的能量都是純產出,所以應該從全生命周期角度評定光伏電池的能耗。

8.如何看待有報道說”生產光伏電池組件會產生大量污染的消息?

光伏電池組件生產包括多晶硅、硅錠硅片、光伏電池組和光伏組件幾個產業鏈環節,相關污染的報道主要是指光伏組件的原材料、高純多晶硅生產中產生的副產物,高純多晶硅生產主要是使用改良西門子法,該法將冶金級硅轉化成三氯氦硅,在加氫氣還原成太陽能級多晶硅,另外會形成副產物氯化硅,四氯化硅遇潮濕空氣即分解成硅酸和氯化氫,如果處理不當會產生污染問題,但是目前我國多晶硅生產企業采用的改良西門子法已可做到閉環生產,將副產物四氯化硅和尾氣回收利用,實現清潔生產。2010年12月國家發布了《多晶硅行業準入條件》,規定還原尾氣中四氯化硅、氯氣回收利用率不低于98.5%、99%,因此成熟的改良西門子法生產技術完全滿足環保要求,不會產生環境污染問題。

9.我們有多少太陽光可利用?它能夠成為未來主導能源嗎?

地球表面接受的太陽能輻射能夠滿足全球能源需求的1萬倍,地表面每平方米平均每年接收到的輻射隨地域不同大約在1000-2000KWH之間,國際能源署數據顯示,在全球4%的沙漠上安裝太陽能光伏系統就足以滿足全球能源需求。太陽能光伏享有廣闊的發展空間,其潛力十分巨大。

據初步統計,我國僅利用現有的建筑安裝光伏發電其市場潛力就大約為3萬億千瓦以上,在加上西部廣闊的戈壁光伏發電市場潛力約為數十億千瓦以上,隨著光伏發電的技術進步和規?;瘧?,其發電成本還將進一步降低,成為更加具有竟爭力的能源供應方式,逐步從補充能源到替代能源并極希望成為未來的主導能源。

文章來源:可再生能源學會光電專業委員會

 

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