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【中玻網(wǎng)】1.太陽能光伏
1.1:太陽能光伏解釋
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng),有單獨(dú)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。單獨(dú)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,主要用于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū),整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)很高;在有公共電網(wǎng)的地區(qū),光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接并網(wǎng)運(yùn)行,省去蓄電池,不僅可以大幅度降低造價(jià),而且具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。
1.2:概述
1.2.1:太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電,簡稱“光電”。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏效果明顯應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)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(fā)電裝置。
1.2.2:理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)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(fā)電的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,非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。中國國產(chǎn)晶體硅電池效率在10至13%左右,全部上同類產(chǎn)品效率約12至14%。由一個(gè)或多個(gè)太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。光伏發(fā)電產(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)發(fā)電,這在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。到2009年,中國并網(wǎng)發(fā)電還未開始一體推廣,不過,2008年北京奧運(yùn)會(huì)部分用電是由太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電提供的。
1.2.3:據(jù)預(yù)測,太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位,不但要替代部分常規(guī)能源,而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年,可更新能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上,而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上;到2040年,可更新能源將占總能耗的50%以上,太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀(jì)末,可更新能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上,太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。
1.3:光伏技術(shù)
太陽是能量的天然來源。地球上每一個(gè)活著的生物之所以具有發(fā)揮作用的能力,甚至于是它的生存,都是由于直接或間接來自于太陽的能量。我們的地球處在離太陽差不多有一億英里的地方。它所截取的輻射能已經(jīng)少到令人難以置信的程度,即大約千萬分之三,即使這么小的一點(diǎn)能量,實(shí)際上比整個(gè)世界現(xiàn)有的發(fā)電能力還大十萬倍!全世界尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始感到能量短缺,因此,人們開始求助于太陽能,以解決能源危機(jī)。
太陽能每天都能無限供應(yīng),而且數(shù)量龐大。如果在大的電廠利用,就減少了溫室效應(yīng),有些能源相關(guān)人士和環(huán)境保護(hù)的相關(guān)人士則認(rèn)為,在滿足人類今后能量需要方面,太陽能的熱影響比任何其他替換品的熱影響要小得多。作為一種不污染環(huán)境,又取之不盡的新能源,它無處不在。尤其是在電力供力方面,有相關(guān)人士認(rèn)為太陽能發(fā)電將在電力供應(yīng)中占20%。
太陽能是一種輻射能,太陽能發(fā)電意味著---要將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能,它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成為電能。將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的過程確切地說應(yīng)叫光伏效應(yīng)。不需要借助其它任何機(jī)械部件,光線中的能量被半導(dǎo)體器件的電子獲得,于是就產(chǎn)生了電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器,就是太陽能電池。太陽能電池也同晶體管一樣,是由半導(dǎo)體組成的。它的主要材料是硅,也有一些其他合金。用于制造太陽能電池的高純硅,要經(jīng)過特殊的提純處理制作。太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射,就能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽闺娏鲝囊环搅飨蛄硪环,一般就可發(fā)出相當(dāng)于所接收光能的10~20%的電來。一般來說,光線越強(qiáng),產(chǎn)生的電能就越多。為了使太陽能電池板很大限度地減少光反射,將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,一般在它的上面都蒙上一層可防止光反射的膜,使太陽能板的表面呈紫色。它的工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)。所謂光生伏打效應(yīng)就是當(dāng)物體受光照時(shí),物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí),就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓(叫做光生電壓)。這種現(xiàn)象就是有名的光生伏打效應(yīng)。使PN結(jié)短路,就會(huì)產(chǎn)生電流。
太陽能發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)在于:太陽能電池可以設(shè)置在房頂?shù)绕綍r(shí)不使用的空間,無噪音、壽命長,而且一旦設(shè)置完畢就幾乎不要需要調(diào)整。現(xiàn)在只要將屋頂上排滿太陽能電池,就可以實(shí)現(xiàn)家中用電的自給,F(xiàn)今太陽能的主要用途已不再是小規(guī)模的,從性質(zhì)上來說,是有經(jīng)驗(yàn)化的。它從軍事領(lǐng)域、通信領(lǐng)域到城市建設(shè)領(lǐng)域等都起到了重大的作用。委內(nèi)瑞拉還推出廉價(jià)太陽能車、歐洲科學(xué)家研制出輕便的可穿在身上的太陽能電池。太陽能的利用存在著巨大的發(fā)展空間,有關(guān)的技術(shù)有可能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)打破。它已被許多發(fā)達(dá)國家作為其能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分。
1.4:光伏板
光伏板組件是一種暴露在陽光下便會(huì)集熱,將光能轉(zhuǎn)換為直流電的發(fā)電裝置,由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動(dòng)的部分,故可以長時(shí)間操作而不會(huì)導(dǎo)致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計(jì)算機(jī)提供能源,較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明,并為電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀,而組件又可連接,以產(chǎn)生更多電力。天臺及建筑物表面均會(huì)使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。
1.5:功率計(jì)算
太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負(fù)載提供足夠的電源,就要根據(jù)用電器的功率,合理選擇各部件。下面以100W輸出功率,每天使用6個(gè)小時(shí)為例,介紹一下計(jì)算方法:
1.5.1:首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)數(shù)(包括逆變器的損耗):若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%,則當(dāng)輸出功率為100W時(shí),則實(shí)際需要輸出功率應(yīng)為100W/90%=111W;若按每天使用5小時(shí),則耗電量為111W*5小時(shí)=555Wh。
1.5.2:計(jì)算太陽能電池板:按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計(jì)算,再考慮到充電效率和充電過程中的損耗,太陽能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中,太陽能電池板的實(shí)際使用功率。
1.6:優(yōu)點(diǎn)
與常用的發(fā)電系統(tǒng)相比,太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:
太陽能發(fā)電被稱為理想的新能源。①無枯竭危險(xiǎn);②安全可靠,無噪聲,純凈排放外,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(yōu)勢;④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電;⑤能源質(zhì)量高;⑥使用者從感情上容易接受;⑦建設(shè)周期短,獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。
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