1、太陽能光伏發(fā)電簡介

光伏發(fā)電是利用光生伏打效應，使太陽光輻射能轉變成電能的發(fā)電方式，是當今太陽光發(fā)電的主流。太陽光發(fā)電是無需通過熱過程直接將光能轉變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式，它包括光伏發(fā)電、光化學發(fā)電、光感應發(fā)電和光生物發(fā)電。

2、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的類別

太陽能發(fā)電系統(tǒng)可區(qū)分為兩大類別，一是獨立系統(tǒng)，二是系統(tǒng)聯(lián)系系統(tǒng)（或稱為與交流電網(wǎng)聯(lián)系系統(tǒng)）。獨立系統(tǒng)是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的最基本的形式，又稱為太陽能發(fā)電的原型系統(tǒng)。這種系統(tǒng)多用于遠離市區(qū)（無人操控）的海上燈塔、浮標、山頂?shù)臒o線中繼電臺等，作為供電電源。由太陽能電池陣列輸出的直流功率直接供給負荷。如果負荷是交流的，則還須將直流電通過逆變器變換為交流電。此外，輸出的直流能量還同時供蓄電

池充電。由于負荷的電壓經(jīng)常會產生波動，故還應設置控制器以調節(jié)電壓。從電力系統(tǒng)的術語來說，稱為逆潮流運行或通俗地稱為賣電。反之，對電力公司來說正常運行是向用戶供電，稱為正潮流。系統(tǒng)聯(lián)系型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點是，當陰雨天氣或夜間太陽能發(fā)電量不足時，可以通過系統(tǒng)聯(lián)系直接向市電電網(wǎng)買電。系統(tǒng)聯(lián)系系統(tǒng)的另一重要優(yōu)點是可以取消蓄電池，使成本降低，且加強了供電的穩(wěn)定性和可靠性。

3、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方式

太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光-熱-電轉換方式，另一種是光-電直接轉換方式。

3.1、光-熱-電轉換方式

通過利用太陽輻射產生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光-熱轉換過程；后一個過程是熱-電轉換過程，與普通的火力發(fā)電一樣。

3.2、光-電直接轉換方式

該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光-電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。

4、影響太陽能光伏發(fā)電的主要因素

太陽能的利用主要是利用到達地面的太陽輻射。太陽輻射可分為兩種。一種是從光球表面發(fā)射出來的光輻射，因為它以電磁波的形式傳播光熱，所以又叫做電磁波輻射，這種輻射由可見光和不可見光組成。另一種是微粒輻射，它是帶正電荷的質子和大致等量的帶負電荷的電子以及其他粒子所組成的粒子流，微粒輻射平時較弱，能量也不穩(wěn)定，在太陽活動極大期最為強烈，對人類和地球高層大氣有一定的影響，但是一般來說不等它輻射到地球表面上來，便在漫長的日地遙遠的路途中逐漸消失了。為此太陽輻射主要是光輻射。由于大氣層的存在，真正到達地球表面的太陽輻射能的大小，則受多種因素的影響，一般來說太陽高度、大氣質量、大氣透明度、地理緯度、日照時間及海拔高度是影響的主要因素。

5、并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

光伏系統(tǒng)由以下三部分組成：太陽電池組件；充、放電控制器、逆變器、測試儀表和計算機監(jiān)控等電力電子設備和蓄電池或其它蓄能和輔助發(fā)電設備。（如圖1所示）。

圖1光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結構圖

光伏系統(tǒng)具有以下的特點：

（1）沒有轉動部件，不產生噪音；

（2）沒有空氣污染、不排放廢水；

（3）沒有燃燒過程，不需要燃料；

（4）維修保養(yǎng)簡單，維護費用低；

光伏系統(tǒng)應用非常廣泛，光伏系統(tǒng)應用的基本形式可分為兩大類：獨立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。應用主要領域主要在太空特種器、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉臺、光伏水泵和無電缺電地區(qū)戶用供電。

6、發(fā)展與展望

20世紀90年代以來是我國光伏發(fā)電快速發(fā)展的時期。在這一時期我國光伏組件生產能力逐年增強，成本不斷降低，市場不斷擴大，裝機容量逐年增加，2006年累計裝機容量達35MW，約占世界份額的3%，10多年來，我國光伏產業(yè)長期平均維持了全球市場1%左右的份額。到2020年前，我國光伏技術產業(yè)將會得到不斷的完善和發(fā)展，成本將不斷下降，光伏市場會發(fā)生巨大的變化：預計2005-2010年，我國的太陽能電池主要用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電成本到2010年將約為1.20元/kWh；

2010-2020年，光伏發(fā)電將會由獨立系統(tǒng)轉向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電成本到2020年將約為0.60元/kWh。到2020年我國光伏產業(yè)的技術水平有望達到世界先進行列。目前，世界太陽能光伏發(fā)電產業(yè)還處于初級階段，為了保證太陽能光伏發(fā)電產業(yè)的健康發(fā)展，需要做好以下工作：

（1）研制太陽能光伏電池最大功率跟蹤算法，實現(xiàn)太陽光最大功率跟蹤；

（2）研制太陽能光伏陣列的優(yōu)化組合算法，實現(xiàn)太陽能光伏電池陣列的優(yōu)化組合；

隨著全世界能耗的不斷上升，濫用化石能源導致的環(huán)境污染日益嚴重，人類在應對經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的同時，還要著重關注生態(tài)平衡的問題。人類對于太陽能利用方面的探索和研究將更加積極，同時也預示著太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電將在未來的社會中扮演越來越重要的角色。