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濟南天科能源設備有限公司
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閱讀：1343發布時間：2015-7-8
太陽能光伏發電，簡稱“光電"。光伏發電是利用半導體界面的光生伏應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。
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zui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。其中，單晶和多晶電池用量zui大，非晶電池用于一些小系統和計算器輔助電源等。中國國產晶體硅電池效率在10至13％左右，上同類產品效率約12至14％。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。
光伏發電產品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源；二是太陽能日用電子產品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草地各種燈具等；三是并網發電，這在發達國家已經大面積推廣實施。到2009年，中國并網發電還未開始全面推廣，不過，2008年北京奧運會部分用電是由太陽能發電和風力發電提供的。 [1]
據預測，太陽能光伏發電在21世紀會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30％以上，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比也將達到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發電將占總電力的20％以上；到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80％以上，太陽能發電將占到60％以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。
光伏發電系統
系統分類
光伏發電系統分為獨立光伏系統和并網光伏系統。獨立光伏電站包括邊遠地區的村莊供電系統，太陽能戶用電源系統，通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發電系統。
并網光伏發電系統是與電網相連并向電網輸送電力的光伏發電系統。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網發電系統。帶有蓄電池的并網發電系統具有可調度性，可以根據需要并入或退出電網，還具有備用電源的功能，當電網因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網發電系統常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網發電系統不具備可調度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統上。
系統設備
光伏發電系統是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統等設備組成。其部分設備的作用是：
太陽能電池方陣
在有光照（無論是太陽光，還是其它發光體產生的光照）情況下，電池吸收光能，電池兩端出現異號電荷的積累，即產生“光生電壓"，這就是“光生伏應"。在光生伏打效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，將光能轉換成電能，是能量轉換的器件。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。
蓄電池組
其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發出的電能并可隨時向負載供電。太陽能電池發電對所用蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；b.使用壽命長；c.深放電能力強；d.充電效率高；e.少維護或免維護；f.工作溫度范圍寬；g.價格低廉。
充放電控制器
是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設備。由于蓄電池的循環充放電次數及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器是*的設備。
逆變器
是將直流電轉換成交流電的設備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，而負載是交流負載時，逆變器是*的。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發電系統，為獨立負載供電。并網逆變器用于并網運行的太陽能電池發電系統。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統。正弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負載。
太陽跟蹤控制系統
由于相對于某一個固定地點的太陽能光伏發電系統，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在變化，如果太陽能電池板能夠時刻正對太陽，發電效率才會達到*狀態。目前世界上通用的太陽跟蹤控制系統都需要根據安放點的經緯度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC、單片機或電腦軟件中，也就是靠計算太陽位置以實現跟蹤。采用的是電腦數據理論，需要地球經緯度地區的的數據和設定，一旦安裝，就不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新設定數據和調整各個參數；原理、電路、技術、設備復雜，非專業人士不能夠隨便操作。河北某太陽能光伏發電企業*研發出了具有世界水平、成本低廉、簡單易用、不用計算各地太陽位置數據、無軟件、可在移動設備上隨時隨地準確跟蹤太陽的智能太陽跟蹤系統。該系統是國內*不用電腦軟件的太陽空間定位跟蹤儀，具有水平，能夠不受地域和外部條件的限制，可以在-50℃至70℃環境溫度范圍內正常使用；跟蹤精度可以達到±0.001°，zui大限度的提高太陽跟蹤精度，實現適時跟蹤，zui大限度提高太陽光能利用率。可以廣泛的使用于各類設備的需要使用太陽跟蹤的地方，該自動太陽跟蹤儀價格實惠、性能穩定、結構合理、跟蹤準確、方便易用。把加裝了智能太陽跟蹤儀的太陽能發電系統安裝在高速行駛的汽車、火車，以及通訊應急車、特種汽車、軍艦或輪船上，不論系統向何方行駛、如何調頭、拐彎，智能太陽跟蹤儀都能保證設備的要求跟蹤部位正對太陽！
光伏發電的工作原理
光伏發電是利用半導體界面的光生伏應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。光伏發電的優點是較少受地域限 制，因為陽光普照大地;光伏系統還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電及建設同期短的優點。
光伏發電是根據光生伏應原理,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zui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zui大，非晶電池用于一些小系 統和計算器輔助電源等。
國產晶體硅電池效率在10至13％左右，國外同類產品效率約12至14％。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。目前，光伏發電產品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源，主要為廣大無電地區居民生活生產提供電力，還有微波中 繼電源、通訊電源等，另外，還包括一些移動電源和備用電源；二是太陽能日用電子產品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等；三是并網發電，這 在發達國家已經大面積推廣實施。我國并網發電還未起步，不過，2008年北京奧運會部分用電將會由太陽能發電和風力發電提供。
光伏發電的優缺點
與常用的火力發電系統相比，光伏發電的優點主要體現在：
①無枯竭危險；②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優勢；④無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電；⑤能源質量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設周期短，獲取能源花費的時間短。
缺點：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。
光伏發電的起源及發展
早在1839年，法國科學家貝克雷爾（Becqurel）就發現，光照能使半導體材料的不同部位之間產生電位差。這種現象后來被稱為“光生伏打效應"，簡稱“光伏效應"。1954年，美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室制成了實用的單晶硅太陽電池，誕生了將太陽光能轉換為電能的實用光伏發電技術。
20世紀70年代后，隨著現代工業的發展，能源危機和大氣污染問題日益突出，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，同時約有20億人得不到正常的能源供應。這個時候，*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，這之中太陽能以其*的優勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦，假如把地球表面0.1%的太陽能轉為電能，轉變率5%，每年發電量可達5.6×1012千瓦小時，相當于世界上能耗的40倍。正是由于太陽能的這些*優勢，20世紀80年代后，太陽能電池的種類不斷增多、應用范圍日益廣闊、市場規模也逐步擴大。
20世紀90年代后，光伏發電快速發展，到2006年，世界上已經建成了10多座兆瓦級光伏發電系統，6個兆瓦級的聯網光伏電站。美國是zui早制定光伏發電的發展規劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂"計劃。日本1992年啟動了新陽光計劃，到2003年日本光伏組件生產占世界的50%，世界*大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法規定了光伏發電上網電價，大大推動了光伏市場和產業發展，使德國成為繼日本之后世界光伏發電發展zui快的國家。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發展計劃，并投巨資進行技術開發和加速工業化進程。
世界光伏組件在1990年——2005年年平均增長率約15%。20世紀90年代后期，發展更加迅速，1999年光伏組件生產達到200兆瓦。商品化電池效率從10%～13%提高到13%～15%，生產規模從1～5兆瓦/年發展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦擴大。光伏組件的生產成本降到3美元/瓦以下。
2006年的光伏行業調查表明，到2010年，光伏產業的年發展速度將保持在30%以上。年銷售額將從2004年的70億美金增加到2010年的300億美金。許多老牌的光伏制造公司也從原來的虧本轉為盈利。[3]
中國光伏發電的發展
發展優勢
中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年17000億噸標準煤，太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。中國地處北半球，南北距離和東西距離都在5000公里以上。在中國廣闊的土地上，有著豐富的太陽能資源。大多數地區年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上，西藏日輻射量zui高達每平米7千瓦時。年日照時數大于2000小時。與同緯度的其他國家相比，與美國相近，比歐洲、日本*得多，因而有巨大的開發潛能。
發展歷程
中國太陽電池的研究始于1958年，1959年研制成功第1個有實用價值的太陽電池。中國光伏發電產業于20世紀70年代起步，1971年3月成功地應用于我國第2顆衛星上，1973年太陽電池開始在地面應用，1979年開始生產單晶硅太陽電池。20世紀90年代中期后光伏發電進入穩步發展時期，太陽電池及組件產量逐年穩步增加。經過30多年的努力，21世紀初迎來了快速發展的新階段。
中國的光伏產業的發展有2次跳躍，*次是在20世紀80年代末，中國的改革開放正處于蓬勃發展時期，國內先后引進了多條太陽電池生產線，使中國的太陽電池生產能力由原來的3個小廠的幾百千瓦一下子上升到6個廠的4.5兆瓦，引進的太陽電池生產設備和生產線的投資主要來自*政府、地方政府、*委和國家大型企業。第二次光伏產業的大發展在2000年以后，主要是受到大環境的影響、項目/政府項目的啟動和市場的拉動。2002年由國家法改委負責實施的“光明工程"先導項目和“送電到鄉"工程以及2006年實施的送電到村工程均采用了太陽能光伏發電技術。在這些措施的有力拉動下，中國光伏發電產業迅猛發展的勢頭日漸明朗。
到2007年年底，中國光伏系統的累計裝機容量達到10萬千瓦（100MW），從事太陽能電池生產的企業達到50余家，太陽能電池生產能力達到290萬千瓦（2900MW），太陽能電池年產量達到1188MW，超過日本和歐洲，并已初步建立起從原材料生產到光伏系統建設等多個環節組成的完整產業鏈，特別是多晶硅材料生產取得了重大進展，突破了年產千噸大關，沖破了太陽能電池原材料生產的瓶頸制約，為中國光伏發電的規模化發展奠定了基礎。2007年是中國太陽能光伏產業快速發展的一年。受益于太陽能產業的長期利好，整個光伏產業出現了的投資熱潮，但也存在諸如投資盲目、惡性競爭、創新不足等問題[4]。
2009年6月，由中廣核能源開發有限責任公司、江蘇百世德太陽能高科技有限公司和比利時Enfinity公司組建的聯合體以1.0928元/度的價格，競標成功我國*光伏發電示范項目——甘肅敦煌10兆瓦并網光伏發電場項目，1.09元/千瓦時電價的落定，標志著該上網電價不僅將成為國內后續并網光伏電站的重要基準參考價，同時亦是國內光伏發電補貼政策出臺、國家大規模推廣并網光伏發電的重要依據。
前景規劃
根據《可再生能源中長期發展規劃》，到2020年，中國力爭使太陽能發電裝機容量達到1.8GW（百萬千瓦），到2050年將達到600GW（百萬千瓦）。預計，到2050年，中國可再生能源的電力裝機將占全國電力裝機的25%，其中光伏發電裝機將占到5%。預計2030年之前，中國太陽能裝機容量的復合增長率將高達25%以上。[5]
政策法規：
二〇〇九年七月十六日國家三部委*、*、國家*聯合印發了《關于實施金太陽示范工程的通知》，隨后又公布了具體的《金太陽示范工程財政補助資金管理暫行辦法》決定綜合采取財政補助、科技支持和市場拉動方式，加快國內光伏發電的產業化和規模化發展，并計劃在2－3年內，采取財政補助方式支持不低于500兆瓦的光伏發電示范項目；各種利好都給中國光伏發電產業注入了強勁的生命活力！希望在不遠的將來，我國的光伏發電整體競爭力能夠達到水平，光伏發電電力供應量在國內總電力供應中的占比能夠達到更高水平，從而更加有力的推動我國經濟結構轉型和能源結構優化！
光伏發電的經濟及環境特征
光伏發電目前的成本仍然在1.4-2元/千瓦時，如果仍然堅持目前的價格不符合市場發展的規律。
光伏發電可以減少污染氣體排放。
光伏發電技術 將太陽能直接轉換為電能的技術稱為光伏發電技術。在上，光伏發電技術的研究已有100多年的歷史。目前這一能源產品已經成熟。我國于1958年開始研究太陽電池，1971年成功地應用于我國發射的東方紅二號衛星上。1973年開始將太陽電池用于地面。2002年，國家有關部門啟動“送電到鄉工程"，在西部七省區的近800個無電鄉所在地安裝光伏電站，該項目拉動了我國光伏工業快速發展。截止到2004年底，我國太陽電池的累計裝機已經達到6.5萬千瓦。
光伏發電是利用半導體界面的光生伏應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。光伏發電的優點是較少受地域限制，因為陽光普照大地;光伏系統還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電及建設同期短的優點。
光伏發電是根據光生伏應原理,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zui基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和銅銦鎵硒薄膜電池等
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