太阳能光伏发电的现状与展望docx太阳能光伏发电的现状与展望 0 发展阳能、安全、清洁等服务型能源 随着煤炭、石油等现有能源的频繁频率，以及生态环境的恶化，人们需要找到新的可再生原材料，如能、能和太阳能。太阳能因其巨大的储量、安全和清洁优势而成为21世纪的主要能源之一。目前太阳能发电主要有两种形式:一是热发电、二是光发电, 也称光伏 (PV) 发电, 因为光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护起来也简单, 所以从20世纪70年始光伏发电技术到迅速发展, 日本、德国、美国都大力发展光伏产业.他们走在了世界的前列, 我国在光伏研究和产业方面也奋起直追.现在以每年20%的速度迅速发展。 1 我国地区日辐射量比较 我国太阳能资源十分丰富, 据统计理论储量达每年17000亿吨标准煤。我国大多数地区平均日辐射量达每平方米4千瓦时以上, 辐射量每平方米高达7千瓦时以上。通过利用太阳能发电我国已为内蒙古、甘肃、新疆、、青海和四川等地共14万无电用户解决了用电问题。 2 太阳能电池阵列 太阳能光伏发电系统的基本结构 (独立发电系统) 主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、负载等几部分组成, 太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心。太阳能电池用半导体材料制成, 在半导体上照射光后, 由于半导体吸收光能会激发出电子和孔穴 (正电荷) , 从而半导体中有电流流过, 称为“光伏效应”。现在应用较广的太阳能电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅3种。近年来.也出现了用硅以外的化合物材料如磷化铟、砷化镓、铟硒铜等做成的太阳能电池。 2.1 太阳电池的最大吸收效率 太阳电池的转换效率是电池电功率和入射光功率的比值。由于材料只能最大限度地吸收一定波长的太阳光辐射, 而太阳光谱却是一个宽的连续谱, 以及在室温下必然存在晶格热振动等散射机制, 太阳电池的最高效率不可能达到100%。 2.2 的机性 太阳光是一种清洁、无污染的能源, 但同时和气候、温度、环境的变化息息相关, 所以利用太阳光发电其输出功率具有一定的随机性, 从而对整个系统的工作就不言而喻了。由于光伏发电系统通常以孤立光伏发电系统和并网光伏发电系统两种方式应用于实际, 所以其亦存在差别。在并网光伏发电系统中, 由大电网来接纳太阳能所发的全部电能, 省略了蓄电池。并网光伏发电系统的将光伏电池所发之电能逆变成正弦电流并入电网中, 并进行最大功率跟踪, 控制逆变器并网电流的波形和功率。 3 影响主要照明因素和设备的措施 3.1 实现最大转换效率 太阳电池的转换效率是影响光伏发电普及的重要因素。由于发电效率低, 造成了太阳能发电的成本是市电的十几倍。目前, 单晶硅电池可将约16%~20%的入射光线转换转换为电流。在实验室最佳的条件下制作的电池效率已接近25%。从理论讲, 最大转换效率达到30%甚至更高也是可能的。总的来说, 对太阳电池在能量转换时的效率影响主要是电学损失和光学损失。 3.2 最大功率跟踪控制 为了提高太阳电池的转换效率, 目前最大功率点跟踪技术日益引入。太阳电池的输出功率随着日照强度和太阳电池表面的温度改变而变化, 这种变化使太阳电池的工作点向最大功率点偏离, 控制太阳电池产生最大功率控制方式称为最大功率点跟踪控制 (MPPT:Maximum Power Point Tracking) 。MPPT控制使工作电压在每隔一定时间稍微变动, 然后测量此时的太阳电池的输出功率与前一次进行比较, 就这样反复进行比较使输出始终跟踪太阳电池的最大功率点。目前采用MPPT控制的太阳能光伏发电控制系统可使太阳电池的发电效率提高20%以上, 其技术成本较低, 具有广泛的推广价值。 3.3 太阳能电池板跟踪 用光线自动跟踪的方式, 使太阳电池板的朝向精确跟随太阳位置的变化, 始终保持太阳能电池板表面与太阳光垂直, 亦是提高转换效率的方法之一。光线自动跟踪主要有以下三种方案。 (1) 匀速跟踪法。其跟踪过程是将固定在极轴上的太阳能电池板以地球自转角速度15°/h的速度转动, 即可达到跟踪太阳, 保持太阳能电池板平面与太阳光线) 时空同步法。为了使得太阳光伏电池阵列最大限度地从太阳获取辐射能量, 除在选材等问题上要考虑外, 还要考虑其方位角和倾斜角的选择。因其与时间、季节、当地经纬度等诸多复杂因素有关。 (3) 光强比较法。光敏电阻是电阻性传感器, 在所受到的光强度发生变化时, 其电阻值相应变化, 可将光信号转换为电信号。利用微处理器控制相应电机转动, 以使得太阳光再次垂直照射到平面上。该方法的特点是, 测量精度高、电路简单半岛官网入口体育、易于实现全天候的跟踪。 3.4 太阳能热发电技术 聚光光伏发电系统是针对太阳电池比较昂贵的情况, 通过八面体聚光漏斗聚光的方式, 增加照射到太阳电池板上的太阳光强度, 从而提高单位面积太阳能电池的发电量, 最大限度地获得太阳能, 节省太阳电池的使用量, 降低太阳能光伏发电的建设成本, 增强太阳能光伏发电的市场竞争力。太阳能热发电按聚光器形式的不同可分为槽式、塔式和碟式三种。目前所应用的工程中, 为了提高太阳电池的转换效率, 往往采用多种措施结合调节, 如聚光系统与跟踪系统一并采用。但考虑系统实现起来较为复杂, 以及工程中经济价值的比较, 小型的光伏发电系统正在向最大功率点跟踪方向发展, 其方法由软件控制, 较为灵活, 实现起来较为简单, 在提高光电转换效率, 降低成本方面具有明显优势。 4 中国在发展照明方面必须解决的问题 4.1 民间晶片材料的研发 目前, 太阳能电池的成本为整个系统成本的主要部分。降低硅材料的生产费用, 是降低太阳电池成本的关键。多晶硅电池的材料成本比单晶硅电池的材料成本低, 应作为研究的重点。主要研发的问题有:多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量的新技术新工艺等。最大功率点跟踪控制技术的日益完善, 也会为光伏发电提供更强的竞争实力。 4.2 太阳能垃圾研究进展 多晶硅行业是个重污染的行业, 国内尾气回收工艺不完善, 面临愈来愈大的环保压力。《华盛顿邮报》2008年3月9日文章《太阳能公司把垃圾留给了中国》, 讲的是洛阳某高科技公司, 生产的多晶硅被用于在全世界范围内销售的太阳能板上。然而, 生产多晶硅的副产品——四化硅却是高毒物质。用于倾倒或掩埋四氯化硅的土地将变成不毛之地, 草和树都不会在这里生长。它具有潜在的极大危险, 不仅有毒, 还污染环境。 5 太阳能光伏发电的发展前景 随着技术的进步和太阳能生产成本的下降, 太阳能光伏发电的发展前景会非常广阔。相信在不久的将来太阳能发电装置也会向太阳能热水器一样, 在千家万户中得到应用。

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