太阳能光伏发电技术

摘要：本文从太阳能光伏发电技术应用的现实意义出发，论述了太阳能光伏发电技术的基本原理、系统组成、特点和应用发展情况，分析了光伏发电技术在各领域应用的现状及前景，旨在对太阳能光伏发电技术的设计应用、创新发展起到积极的推动作用。
关键词：太阳能光伏发电系统，可再生能源，光伏建筑一体化
Abstract: this article from the solar photovoltaic power generation technology application meaning of reality, expounds the solar photovoltaic power generation technology, the fundamental principles, system composition, characteristics and application development, analyzed the photovoltaic power generation technology in the field of application situation and the future, solar photovoltaic power generation technology, for the purpose of the design of the innovation and development of application, play a positive role.
Keywords: solar photovoltaic power generation system, renewable energy, building integrated photovoltaic (pv)

随着社会生产的快速发展和人民生活水平不断提高，对能源的需求量不断增长，全球范围内的能源危机日益突出。传统的能源，尤其是煤炭、石油、天然气三大化石燃料储量有限，不合理地使用传统能源，不仅使能源在21世纪内濒临枯竭，产生能源危机，还会造成全球的环境污染问题。因此，全球能源行业正面临着能源枯竭与环境保护的双重压力，积极发展可再生能源已成为世界共识。
太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。据计算，太阳1秒内发出的能量相当于1.3亿吨标准煤燃烧时所放出的热量；而到达地球表面的太阳能大约相当于目前全世界所有发电能力总和的20万倍；地球每天接收的太阳能，相当于全球一年所消耗的总能量的200倍【1】。我国幅员辽阔，在我国大力推广太阳能光伏发电系统的应用潜力十分巨大。

1 太阳能光伏发电基本原理

太阳能光伏发电技术的基本工作原理是：当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型、同质半导体材料构成的P—N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子， 即电子和空穴。由于P—N结势垒区存在着较强的内建静电场，在电场的作用下，N区的空穴向着P区移动，而P区的电子则向着N区移动，最后在太阳电池的受光面上积累大量的负电荷(电子)，而在它的背光面上积累大量的正电荷(空穴)。即在光照作用下太阳电池内部形成电流密度、短路电流，和开路电压。此时如果在太阳电池的两个表面引出金属电极，并用导线接上负载，即形成由P—N结、连接电路和负载组成的回路，在负载上就有“光生电流” 流过，实现对负载的功率输出。

2 光伏发电系统基本构成和分类

光伏发电系统一般由光伏电池阵列、控制器、蓄电池（组）、逆变器和负载组成。如图1所示：

图1 光伏发电系统的基本构成
光伏发电系统可以分为并网型和离网型两大类型。如图1所示，并网型光伏发电系统就是在“交流负载”处连接电网，“蓄电池”视情况取舍，离网型的光伏发电系统就没有与电网相连。

3 光伏发电系统的优点介绍

太阳能光伏发电具有许多优点：（1）无污染:绝对零排放－无任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”；（2）可再生:资源无限，可直接输出高品位电能，具有理想的可持续发展属性；（3）资源的普遍性:基本上不受地域限制，只是地区之间有丰富与欠丰富之别；（4）机动灵活:发电系统可按需要以模块方式集成，可大可小、扩容方便；（5）通用性、可存储性:电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储；（6）分布式电力系统:将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备角度看，它更具有明显的意义；（7）资源、发电、用电同一地域:可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用；（8）光伏建筑集成:节省发电基地使用的土地面积和费用，是目前国际上研究及发展的前沿，也是相关领域科技界最热门的话题之一。

4 国内外光伏市场发展现状

根据EPIA(欧洲光伏工业协会)发布的数据可以看出，从2000年开始全球装机容量一直保持迅猛的增长，其中，全球2008年光伏组件及系统新增装机容量5630MW，同比增长50％，同年全球累计光伏组件装机容量为14730MW，同比增加61.9％，2000～2008年间，累计装机容量年复合增长率达到了3

3.8％，增长态势保持平稳而且迅猛。

图2全球及欧洲太阳能光伏装机容量统计【2】
从光伏系统装机容量的市场结构上看，欧洲始终保持着绝对的领先优势。2007年欧洲新增光伏装机市场容量占到全球的7成左右，而新增光伏装机容量则占到全球的8成左右。一些传统的光伏发展强国继续保持快速的增长态势，德国是欧洲最大的光伏产品消费市场，西班牙则成为2008年增幅最大的国家，增幅达到了惊人的465.6％，此外美国市场也表现显著，日本市场则同比下降23％，市场表现疲软。2008年出现了几个新的光伏装机容量增长较快的国家，如意大利、韩国、捷克、葡萄牙、比利时和法国，可见欧洲强国一如既往的大力发展光伏产业，而另外一些国家则渐渐意识到光伏发展前景十分光明，陆续重视本国光伏产业的发展。
图3为1976-2008年我国光伏装机容量的统计数据。2000年以前，光伏年装机容量很少，基本可以忽略不计。从2002年开始，受国家计委的“西部省区无电乡通电计划”的影响，我国光伏产业出现了快速发展的高峰。据统计，2008年，我国光伏发电设备新增装机容量4.5万kW，同年我国累计光伏装机容量为15.1万kW，同比增长42％，但和《可再生能源中长期发展规划可再生能源重点发展领域和目标》中2010年太阳能光伏发电目标30万kW相比仍有较大的差距。因此，未来几年我国太阳能光伏发电市场有较大的增长空间。


图3中国太阳能光伏装机容量统计【

摘自：毕业论文格式字体www.udooo.com

2】
受国际金融危机导致信贷紧缩和需求下降的影响，特别是来自主要出口市场欧洲的需求大幅下降，光伏电池及其组件的成本节节下跌，电池板成本已经从半年前的300万～400万元/吨，下降到目前的大约100万元/吨，光伏发电成本也从5元/度，逐渐降低到2元/度以下【3】，也就是说，在我国推广使用光伏系统的一次投资门槛逐渐降低。因此，如果能够从战略高度把握我国社会主义建设中的用电、环保、文化等诸多需求，看准光伏系统成本将持续走低而性能将不断提升的趋势，做到国家早谋划（在战略、补贴、税收、信贷等方面进行扶持），技术早准备，企业早动手，就一定能走出一条有中国特色的、低投入、高产出、少污染、可持续的社会主义清洁用电建设的新路。