光伏发电与应用前景11.docVIP

光伏发电的应用及前景 丁雪玲 李宏 指导教师：张勇 （辽宁工业大学，锦州，121001） 摘要：伴随着社会的发展和社会的进步，开发新型能源越来越势在必行，而太阳能光伏发电作为一种新式可再生能源，被越来越多的投入研究和应用。 关键词：光伏发电；可再生能源；应用价值 1.引言 太阳能光伏发电是20世纪80年代以来发展最快的技术产业之一。几年前，日本、欧盟和美国还是光伏发电技术的主要应用国家，其发电量约占世界光伏发电量的百分之八十。但是据必威体育精装版调查结果报告，在近些年里，光伏组件的生产情况已经历了重大变化，中国大陆几乎成为世界太阳能电池和组件的制造核心，随后才是台湾和德国。在全球顶尖的太阳能电池制造商中，中国企业所占的比例最高，甚至有六家企业进入世界的前十位。欧盟则在光伏装机方面大大领先于其他国家。中国太阳能光伏发电发展具有很大的潜力，在政策的扶持下,到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来将大量投资建设光伏产业，预计到2050年,我国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%左右。 太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功控制器等部件就形成了光伏发电装置。理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能2.光伏发电背景及发展现状 当今世界，社会与时俱进，科学技术飞速发展，人们对能源的需求量也日益增长。现在，虽然一些可再生资源频频（核能，风能、水能等）投入应用，但毕竟只占微乎其微的部分，占有主要部分的依旧是不可再生能源（煤、石油、天然气）。不可再生资源数量有限，因此，寻求并大力发展可再生资源是解决能源危机的必经之路。太阳能资源十分丰富，并且分布十分广泛，是极具发展潜力的可再生清洁能源。现在，全球环境污染以及资源短缺的问题已十分严峻，太阳能光伏发电的清洁、便利、安全等特点，使其成为全球最为关注和重点发展的产业。在这样的背景下，全球光伏发电产业将如雨后春笋般不断成长扩大，且成本将会逐渐下降。而我国光伏产业也是发展迅速，不仅可以同步参与国际竞争，还有望达到国际领先水平，这在我国并不多见。崛起了以尚德电力、英利绿色能源、江西赛维LDK、保利协鑫为代表的一批著名企业和以江苏、河北、四川、江西四大光伏强省为代表的一批产业基地。 太阳能发电模式是目前最为大家所熟知也是应用最广的光伏发电模式, 即利用半导体界面的光生伏打效应将光能直接转变成电能。近些年基于国家的大力支持中国太阳能光伏发电产业得以大力发展。尤其是最近十几年,我国已可以长期占有世界1%左右的光伏生产份额。 目前，各主要发达国家均从战略角度出发大力扶持光伏产业发展的主要途径有：制定上网电价法，实施“太阳能屋顶”计划等一系列推动市场应用和产业发展的策略。亦因各国政府的扶持，光伏产业越来越受到各大投资方的关注。一方面，行业内众多大型企业纷纷宣布新的投资计划，不断扩大生产规模，一起得到更多利益；另一方面，许多其它领域的企业如半导体企业、显示企业携多种市场资本正在或即将进入光伏行业，希望在这一兴起的行业中分一杯羹。而从我国未来社会经济发展战略路径看，发展太阳能光伏产业是我国保障能源供应、建设低碳社会、推动经济结构调整、培育战略性新兴产业的重要方向。在未来的一段时间里，我国的光伏产业将继续之前的蓬勃快速的发展趋势，这对于大多数企业来说既是一个大好的机遇同时又是一个严峻挑战。 太阳能光伏有应用领域广、产品多样化、可适应多种需求的特点，并且改变了过去只能在电场发电的局限，可与建筑结合例如太阳能热水器、小型光伏系统、离网光伏系统等都可建在屋顶。并且随着科学技术的发展太阳能电池及光伏系统的成本持续下降。目前的研究趋势和目标是极力降低成本，使其不断向高效率、低成本的方向发展。 3.光伏电池发电原理体系 太阳能光伏发电的主要原理是根据半导体的光生伏特效应而制成的。太阳能电池是由许多个PN结构成的。当PN结被太阳光照射到时，PN结吸收一部分太阳光，另一部分光被反射，而被吸收的太阳光并不全以热能的形式被释放，其中一部分以光子的形式和组成PN结的原子价电子碰撞并产生电子空穴对，并在PN结势垒区内建电场的作用下，将电子和空穴分别驱向N、P区。使得N区有足够量的电子，P区有足够量的空穴。从而生