太阳能光伏发电系统的应用.doc

1 光伏发电的意义 1.1 全球的能源形势 目前世界上的能源消耗几乎全靠“初级能源”或“常规能源”来供应，它包括：煤炭、石油、天然气和核裂变等。由于地球上的初级能源的资源有限、矿产开采费用越来越高、人类能源需求激增的趋势以及环境污染严重等原因，以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要。所以新能源和可再生能源既是近期急需的补充能源，又是将来能源结构的基础。在能源领域中，加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识。近年来，国际上太阳能光伏发电技术在许多方面取得突破。太阳能电池性能和可靠性有了很大提高，成本和售价不断下降，有经济效益的应用范围不断扩大，市场迅速发展，产业已达到规模化、自动化阶段。光伏发电的竞争力越来越强。预计不久就可以成为火力发电的主要竞争者，前景十分广阔。 1.1.1 传统能源以及环境污染问题 能源是社会经济和人民生活的主要物质基础，对于社会经济的发展和人民生活水平的提高极为重要。然而，随着人类对能源需求的日益增加，化石能源的储量正日趋枯竭。全世界对能源的消耗在1970年约为83亿吨标准煤，而在1995年，这种消耗达到了140亿吨标准煤，即25年间增长了69.7％，并预计，到2020年全世界对能源的消耗会达到195亿吨标准煤。根据公认的估算，如果人类对能源的需求以目前的速度增长，全世界的石油将在今后40年间被耗尽，而天然气和煤也最多分别能维持60年和200年左右。在我国，这一情况也不容乐观，据官方统计，仅在2004年一年，我国就进口原油约1.5亿吨。按目前的消耗速度，我国的现有能源储量至多可以使用50年。可见，矿物燃料并不是取之不尽的。 同时，化石能源在开采、运输和使用过程中都会对空气和人类生存环境造成严重的污染。根据相关资料显示，目前，大量使用化石燃料己经为人类生存环境带来了污染，由于大量使用化石能源，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，使得地球表面气温逐年升高口近若干年来全球C02排放量迅速增长，如果不加控制，温室效应将使南、北两极的冰山融化，这可能会使四分之一的人类生活空间将由此受到极大威胁。因此，环境污染问题成为人们普遍关注的焦点。环境污染对人类以及其他生物的生存和发展会产生不利影响。例如，由于化石燃料的燃烧，大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高，危及人类和其他生物的身体健康，同时还会腐蚀材料，给人类社会造成损失；工业废水和生活污水的排放，危及水生生物的生存，给生态系统造成直接的破坏和影响。除此之外，污染物的积累和迁移转化还会引起多种衍生的环境效应，给生态系统和人类社会造成间接的危害，有时这种间接的环境效应的危害比直接危害更大，更难消除。环境污染所带来的最直接、最容易被人们所感受的后果就是使人类环境的质量下降，影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。严重的环境污染还会造成社会问题。随着污染的加剧和人们环境意识的提高，由污染引起的人群纠纷和冲突曰益增加。随着经济和贸易的全球化，环境污染也日益呈现国际化趋势，近年来出现的危险废物越境转移问题就是这方面的突出表现。 1.1.2 太阳能及光伏发电的特点与优势 太阳能可以不分地域地辐射到地球的每一个角落，从而成为二十一世纪最具大规模开发潜力的新能源之一。太阳是个巨大的能源，地球上绝大部分能源归根究底是来自太阳的。煤炭，石油都是古时候由动物或植物存储下来的太阳能。太阳每秒钟发出的能量有3.865*1026J，相当于每秒钟燃烧1.32*1016t标准煤所发出的能量。全世界人们～年所用的各种能量之和也只有到达地球表面的太阳能的数万分之一。太阳能作为一种巨量可再生能源，利用太阳能的潜力是十分巨大的。 和常规能源相比较，太阳能资源具有如下5个优越性： 1）取之不尽，用之不竭 太阳内部由于氢核的聚变热核反应，从而释放出巨大的光和热，这就是太阳能的来源。根据氢核聚变的反应理论计算，如果太阳象目前这样，稳定地每秒钟向其周围空间发射3.286×1028j的辐射能，在氢核聚变产能区中，氢核稳定燃烧的时间，可在60亿年以上。也就是说太阳能至少还可象现在这样有60亿年可以稳定地被利用。 2）就地可取，不需运输 矿物能源中的煤炭和石油资源在地理分布上的不均匀，以及全世界工业布局的不均衡造成了煤炭和石油运输的不均衡。这些矿物能源必须经过开采后长途运送，才能到达目的地，给交通运输造成压力。 3）分布广泛，分散使用 太阳能年辐射总量一般大于5.04×106kJ/m2，就有实际利用价值，若每年辐射量大于6.3×106kJ/m2，则为利用较高的地区。世界上约有二分之一的地区可以达到这个数值。虽然太阳能分布也具有一定的局限性，但与矿物能、水能和地热能等相比仍可视为分布较广的一种能源，称得上具有分布较广、到处都有的优点。 4）不污染环境，不破坏生态 人类在