太阳能光伏发电（新型清洁型能源）.docVIP

太阳能光伏发电作者：佚名????转贴自：本站原创????点击数：200 前言 随着全球工业化的进程, 人类对能源需求在不断增长。回顾100 年间能源工业的发展历史, 可以清楚地看到, 整个能源工业的消耗主要以化石能源为主。人类正在消耗地球50 万年历史中积累的有限能源资源。煤和石油作为能源的载体, 极大地解放了生产力, 推动了全世界工业化的进程, 同时也向人类敲响了常规能源已面临枯竭的警钟。以化石能源为主体的能源结构, 对人类环境的破坏显而易见, 它是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。 　　面对全球范围内的能源危机和环境压力,人们渴望用可再生能源来代替资源有限、污染环境的常规能源。研究和实践表明, 太阳能是资源最丰富的可再生能源, 它分布广泛, 可再生, 不污染环境, 是国际公认的理想替代能源。在长期能源战略中, 太阳能光伏发电将成为人类社会未来能源的基石,世界能源舞台的主角。它在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。现在世界上许多国家都加大了对太阳能光伏发电技术的研究, 并制定了相关的政策鼓励太阳能产业的发展。近几年, 世界太阳能电池组件的年平均增长率为33 % , 光伏产业已成为当今发展最迅速的高新技术产业之一。 全球的能源形势 据国际能源权威年鉴《BP 世界能源统计2005》6 月发布的数据显示, 2004 年世界一次能源消耗量为1. 02 ×1010 t 石油当量。到2005 年底, 世界石油可采量为45 年,天然气可采量为61 年,煤炭可采量为230 年。图1 为我国与世界主要常规能源储量预测图。 全球常规能源可开采量已屈指可数。中国的常规能源远远低于世界平均水平,约为世界总储量的10 %。从长远来看, 太阳能将是未来人类主要的能源来源, 可以无限期使用, 因此世界上许多发达国家和部分发展中国家都十分重视太阳能在未来能源供应中的重要作用。太阳能光伏发电与传统发电方式相比具有下列优点: 　　(1) 数量巨大。每年到达地球表面的太阳辐射能约为1. 8 ×1014 t 标准煤, 即约为目前全世界所消费的各种能量总和的1 ×104 倍。 　　(2) 清洁干净。太阳能安全卫生, 对环境无污染,不损害生态环境,是当之无愧的“清洁能源”。 　　(3) 获取方便。太阳能分布广泛,既不需开采和挖掘, 又不用运输, 对解决边远山区以及交通不便的乡村、海岛的能源供应具有很大的优越性。 　　(4) 时间长久。只要有太阳,就有太阳辐射能,因此是取之不尽,用之不竭的能源。 　　据权威机构预计, 2020 年光伏发电在世界电力生产中所占比例将达1 %左右, 2050 年约占25 %。可以断言, 光伏发电正在快速进入电力能源结构,并且将逐步成为其重要的组成部分。谁掌握了可再生能源和太阳能发电技术, 谁就掌握了未来发展的主动权。 太阳能光伏发电原理 太阳能光伏发电的原理主要是利用半导体的光生伏打效应。太阳能电池实际上是由若干个p- n 结构成。当太阳光照射到p- n 结时,一部分被反射,其余部分被p- n 结吸收, 被吸收的辐射能有一部分变成热, 另一部分以光子的形式与组成p- n 结的原子价电子碰撞,产生电子空穴对,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。这样在p- n 结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场。 　　光生电场除一部分抵消内建电场外,还使p 型层带正电,n 型层带负电,在n 区和p 区之间的薄层产生光生电动势, 这种现象称为光生伏打效应。若分别在p 型层和n 型层焊上金属引线, 接通负载, 在持续光照下,外电路就有电流通过,如此形成一个电池元件, 经过串并联, 就能产生一定的电压和电流,输出电能,从而实现光电转换。 太阳能光伏发电系统的运行方式 太阳能光伏发电系统的运行方式主要分为离网运行和联网运行两大类。 　　离网运行系统:未与公共电网相联接,又称为独立太阳能光伏发电系统。主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所, 如为公共电网难以覆盖的边远农村、海岛、通信中继站、边防哨所等场合提供电源。 　　联网运行系统:与公共电网相联接,共同承担供电任务。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之一的重要方向,也是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。联网太阳能光伏发电系统具有许多独特的优越性: 　　(1) 可以对电网调峰,提高电网末端的电压稳定性,改善电网的功率因数,有效地消除电网杂波。 　　(2) 所发电能回馈电网,以电网为储能装置, 省掉蓄电池。与独立太阳能光伏系统相比可减少建设投资35 %～45 % ,发电成本大大降低。 　　(3) 光伏电池与建筑完美