光伏发电的特点
无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的。中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。
与常用的火力发电系统相比,光伏发电的优点主要体现在:
①无枯竭危险;
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区;
④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;
⑤能源质量高;
⑥使用者从感情上容易接受;
⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。 但是,太阳能电池板的生产却具有高污染、高能耗的特点,在现有的条件下,生产国内自己使用的电池板还说的过去,不过大量出口等于污染中国,造福世界了,据统计,生产一块1m×1.5m的太阳能板必须燃烧超过40公斤煤,但即使中国最没有效率的火力发电厂也能够用这些煤生产130千瓦时的电——这足够让2.2瓦的发光二极管(LED)灯泡按照每天工作12小时计算发光30年。而一块太阳能电池板的设计寿命只有20年。
①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;
②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
③目前相对于火力发电,发电机会成本高。
④光伏板制造过程中不环保。
光伏发电具有许多优点:
1,太阳能源取之不尽,用之不竭。只要有光照的地方就能使用光伏发电系统。不受环境要素限制,光伏发电节能减排,绿色环保,提升经济效益。改善能源结构。
2,光伏发电有效利用太阳能资源发电,节省煤炭消耗环保。不产生污染,无排放有害气体。并且光伏发电没有噪音,能够就地取材利用山坡、房顶、荒野、盐碱滩等地实行大面积光伏发电。光伏发电有显著的能源,环保和经济效益是最优质的绿色能源之一。
3,对农村家庭来说,一个屋顶就可以提供光伏发电的场所,满足照明、电视等基本家用电器需要。投资少终身受益。一个家庭的光伏发电投资五年就可收回全部成本。
农村家庭使用光伏发电具有绝对的安全性,长寿命和免维护、清洁性。对家庭来说是个投资不错的经济项目。随着光伏发电技术的进步。材料的更新,光伏发电成本将会逐渐降低,在农村有着广泛的竞争市场。
光伏发电设备,由以下几类设备组成:
1,太阳电池板。
2,控制器。
3,逆变器。
其中太阳能电池板可以通过串联方式来获得更大的面积,可以接收更多的光线,从而提高发电效率和发电量。
作为一种清洁高效的新型发电形式,光伏发电拥有诸多优点,拥有广阔的发展前景。
具体来说,光伏发电拥有以下几方面优点:
1,资源丰富。
光伏发电所使用的资源,就是太阳光。……这可以认为是取之不尽用之不竭的资源。
只要有充足光照的地方,就可以安装光伏发电设施进行发电。
2,清洁、无污染。
光伏发电利用的资源是太阳光,这是一种清洁无污染的资源。……且光伏发电设备在工作过程中不会产生废料,不会污染环境,因此光伏发电是与风能发电等新型能源一样的清洁无污染的发电模式。
3,系统简单,对场地要求低。
光伏发电整个系统结构简单,安装容易,对场地的要求也不高。……无需专用场地,只要能够迎着太阳光摆的下相关设备,整个系统就可以开始工作,这样的状态对于偏远地区来说非常有利。
4,高效。
光伏发电的光能-电能转化效率高,是一种非常高效的新型能源。
5,空间占用率高。
光伏发电设备对场地的要求很低,不必使用专用场地,利用田间地头就可以安装、发电,还可以利用屋顶等空间来安装设备,极大地提升了空间利用率。
6,建设周期短,见效快。
光伏发电设备因为结构简单,且无需燃料以及输变电线路建设,安装完成即可开始工作,所以建设周期短,收效快。所以成为一种具有广阔应用前景的新型发电方式
1)解决无电人口和贫困地区用电。
独立光伏每3460 元的投资即可解决一人的用电而投资电网却需要13385 元,是独立光伏的3.87 倍。
2)实现精准扶贫。
2015~2017年三年光伏扶贫的开展,将使约200万户贫困群众在未来的20年获得每年3000元的稳定收入,相当于每年提供了60亿元的扶贫资金。
3)促进中西部融合。
西部以低廉的能源、人力成本吸引光伏制造企业前去投资。目前硅料环节57%的产能在西部,2018年底时这一数字可能达到76%其他环节的新增产能基本也都在西部。同时,截止2016年底,全国40%的光伏装机在西部省份,充分利用了当地丰富的太阳能资源和沙漠化土地,并能有效改善土地的沙漠化情况。
4)活跃民营资本,促进能源行业主体多元化。
传统能源从开采到发电,基本是控制在国有企业手中。而光伏产业,尤其是分布式光伏,打破了传统能源的地缘因素,降低了准入门槛,为更大范围的中小企业与公众参与能源事业提供了可能。
在持有量大的企业当中,国有企业和民营企业则各占半壁江山,而小规模持有人更是以民营企业为主。光伏发电的特点决定了其是促进能源行业主体多元化的主要力量。这种角色的转变将对能源系统的演进和发展产生重大而深远的影响。
5)集约用地,普及可再生能源,布局能源互联网
光伏发电与其他行业互补的发展新形式已经成为许多地区发展转型的措施之一,并使原有建筑物在原有功能的基础上,增加了发电、节能的功效,提高了利用率。户用光伏的发展,更是让可再生能源走进千家万户,让普通老百姓认识了可再生能源,提高了节能减排意识。
分布式光伏的发展,为未来的能源互联网发展奠定了坚实的基础。
6)节约水资源
从全生命周期来看,光伏发电的用水量仅是煤电用水量的50%,大力发展光伏发电,能有效节约水资源。
对于普通家庭来说,一个屋顶就可以提供光伏发电的场所,家庭投资光伏发电自用和外卖,5年收回全部成本。对家庭来说也是一个长远的经济投资。
光伏发电是利用半导体界面吸收大量的太阳光能,产生伏特效应,将太阳光能转化为电能。
而太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性,长寿命和免维护。太阳资源充足性能源结构改变提供了保障,在长期能源战略中具有重要地位。
光伏发电优点多意义大,是能源和环境可持续发展主要出路之一。光伏发电技术进步,发电成本降低,成为更加具有竞争力的能源。
优点:①无枯竭危险;
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净;
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;
④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;
⑤能源质量高;
⑥使用者从感情上容易接受;
⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40min照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源,而且太阳能发电绝对干净,不产生公害,所以太阳能被誉为理想的能源。
(1)太阳能发电的优点
从太阳能获得电力,需通过太阳能电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:
①无枯竭危险。
②绝对干净(无公害)。
③不受资源分布地域的限制。
④可在用电处就近发电。
⑤能源质量高。
⑥使用者从感情上容易接受。
⑦获取能源花费的时间短。
不足之处是:
①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积。
②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视。
(2)太阳能发电存在的问题
太阳能光伏发电还存在一些有待攻克的“弱点”。它的主要问题有以下几个方面。
①光电转化率很低。根据太阳能发电的基本原理,太阳光电池主要功能是将光能转换成电能,称之为光伏效应。这就使得我们在选取太阳能电池板原材料的时候,必须充分了解太阳光谱成分及其能量分布状况,必须考虑到材料的光导效应及如何产生内部电场,不仅要考虑材料的吸光效果,还要考虑它的光导效果。从目前太阳能发电的情况来看,即使采用目前最高效的材料进行光电转换,效率仍然很低,材料的选取仍旧是个有待提高的突破点。目前太阳能电池光电转化效率一般为10%~15%,因此,如何提高太阳能光伏发电的转换效率是我国及世界有关研究组织一直以来科技攻关的难题。
②光伏电池生产过程中存在高污染。从目前的实际状况来看,以单晶硅或多晶硅为主要原料的太阳能电池板正越来越多地点缀于城市建筑的屋顶、墙壁,成为一座座所谓“清洁无污染”的太阳能电站。然而,在这种被称为“绿色电站”的身后,却“隐藏”着一系列高能耗、高污染的生产过程。即使作为第三代太阳能电池的染料敏化电池来说,虽然它最大吸引力在于廉价的原材料和简单的制作工艺。据科学家估算,它的成本仅相当于硅电池板的1/10。但是此类电池的效率随面积放大而降低。这一点又与太阳能发电需要充足的日照和广域的面积相矛盾。
③所需光照受天气影响较大。太阳能发电所需的必要条件是光照指数,如果在阳光不太充足的多云天气或雨雪天气里,太阳光伏效应转换的效率会大幅度降低,难以满足向用电系统连续供电。
④光伏发电成本过高。在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但其成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。最近,SunPower(美国加州)公司研制的太阳能电池板效率达到22%,尽管其光电转化效率非常可观,但由于受原料价格和提纯工艺的限制,发电成本过高。所以太阳能发电系统仍需要人们不断地探索与完善。
光伏发电优点非常多,具体如下:
太阳能光伏发电发电过程简单,没有机械转动部件,不消耗燃料,不排放包括温室气体在内的任何物质,无噪声、无污染;太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此,与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比,光伏发电是一种最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,具有以下主要优点:
①太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。
②太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。
③光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。
④光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。
⑤光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。
⑥光伏发电无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。
⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长(30年以上),如1983年建设的10KW民用光伏电站,原址是在距离兰州市40公里左右的村庄,当时国内的光伏行业发展并不完善,在这个偏远地区建设光伏电站是因为该地区国家电网基础设施不完善,榆中地区很多偏远的乡村虽然用电量不大,但是还是没有通电,这个光伏电站为附近的村庄带去了光明。晶体硅太阳能电池寿命可长达20~35年。在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。
⑧太阳能电池组件结构简单,体积小、重量轻,便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短,而且根据用电负荷容量可大可小,方便灵活,极易组合、扩容。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用电的独立太阳能发电系统,这些特点是其他电源无法比拟的。
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与现有的主要发电方式相比较,光伏发电系统的特点有:工作点变化较快,这是由于光伏发电系统受光照、温度等外界环境因素的影响很大;输入侧的一次能源功率不能主动在技术范围内进行调控,只能被动跟踪当时光照条件下的最大功率点,争取实现发电系统的最大输出;光伏发电系统的输出为直流电,需要将直流电优质地逆变为工频交流才能带负荷。
光伏电池输出特性具有明显的非线性,受到外部环境包括日照强度、温度、负载以及本身技术指标如输出阻抗等影响,只有在某一电压下才能输出最大功率,这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点,称之为最大功率点。由于目前光伏电池的光电转换效率比较低,为了有效利用光伏电池,对光伏发电进行最大功率跟踪