在今后的十幾年中,中國光伏發(fā)電的市場(chǎng)將會(huì )由立發(fā)電系統轉向并網(wǎng)發(fā)電系統,包括沙漠電站和城市屋頂發(fā)電系統。中國太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)站潛力,配合積極穩定的政策扶持,到2030年光伏裝機容量將達1億千瓦,年發(fā)電量可達1.3億兆瓦時(shí),相當于少建30多個(gè)大型煤電廠(chǎng)。國家未來(lái)三年將投資200億補貼光伏業(yè),中國太陽(yáng)能光伏發(fā)電又迎來(lái)了新一輪的快速增長(cháng),并吸引了更多的戰略投資者融入到這個(gè)行業(yè)中來(lái)。
光伏發(fā)電的主要原理是半導體的光電效應。光子照射到金屬上時(shí),它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收,電子吸收的能量足夠大,能克服金屬原子內部的庫侖力做功,離開(kāi)金屬表面逃逸出來(lái),成為光電子。硅原子有4個(gè)外層電子,如果在純硅中摻入有5個(gè)外層電子的原子如磷原子,就成為N型半導體;若在純硅中摻入有3個(gè)外層電子的原子如硼原子,形成P型半導體。當P型和N型結合在一起時(shí),接觸面就會(huì )形成電勢差,成為太陽(yáng)能電池。當太陽(yáng)光照射到P-N結后,電流便從P型一邊流向N型一邊,形成電流。
無(wú)論從世界還是從中國來(lái)看,常規能源都是很有限的。中國的一次性能源儲量遠遠低于世界的平均水平,大約只有世界總儲量的10%。太陽(yáng)能是人類(lèi)取之不盡用之不竭的可再生能源,具有充分的清潔性、的安全性、相對的廣泛性、確實(shí)的命和免維護性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟性等優(yōu)點(diǎn),在長(cháng)期的能源戰略中具有重要地位。
與常用的火力發(fā)電系統相比,光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現于: ①無(wú)枯竭危險; ②安全可靠,無(wú)噪聲,排放外,干凈(); ③不受資源分布地域的限制,可利用建筑屋面的優(yōu)勢;例如,無(wú)電地區,以及地形復雜地區; ④無(wú)需消耗燃料和架設輸電線(xiàn)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建設周期短,獲取能源花費的時(shí)間短。
晶硅光伏組件安裝后,暴曬50——100天,效率衰減約2——3%,此后衰減幅度大幅減緩并穩定有每年衰減0.5——0.8%,20年衰減約20%。單晶組件衰減要約少于多晶組件。非晶光做組件的衰減約低于晶硅。 因此,提升轉化率、降低每瓦成本仍將是光伏未來(lái)發(fā)展的兩大主題。無(wú)論是哪種方式,大規模應用如果能夠將轉化率提升到30%,成本在每千瓦五千元以下(和水電相平),那么人類(lèi)將在核聚變發(fā)電研究成功之前得到為廣泛、清潔、廉價(jià)的幾乎無(wú)限的可靠新能源。
帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統具有可調度性,可以根據需要并入或退出電網(wǎng),還具有備用電源的功能,當電網(wǎng)因故停電時(shí)可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統常常安裝在居民建筑;不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統不具備可調度性和備用電源的功能,一般安裝在較大型的系統上。
在有光照(無(wú)論是太陽(yáng)光,還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照)情況下,電池吸收光能,電池兩端出現異號電荷的積累,即產(chǎn)生“光生電壓”,這就是“光生伏應”。在光生伏應的作用下,太陽(yáng)能電池的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢,將光能轉換成電能,是能量轉換的器件。太陽(yáng)能電池一般為硅電池,分為單晶硅太陽(yáng)能電池,多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池三種。
是將直流電轉換成交流電的設備。由于太陽(yáng)能電池和蓄電池是直流電源,而負載是交流負載時(shí),逆變器是的。逆變器按運行方式,可分為立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。 立運行逆變器用于立運行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統,為立負載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統。 逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡(jiǎn)單,造價(jià)低,但諧波分量大,一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統。正弦波逆變器成本高,但可以適用于各種負載。
過(guò)去5 年,光伏發(fā)電的成本已下降了三分之一,在南美等國光伏發(fā)電已經(jīng)與零售電價(jià)持平,甚至是低于零售電價(jià),未來(lái)光伏發(fā)電的成本還將進(jìn)一步凸顯。其次,火力發(fā)電會(huì )帶來(lái)的環(huán)境治理成本,二十次的巴黎氣候峰會(huì )便是引導各國積極啟動(dòng)碳交易市場(chǎng)定價(jià)機制,由此給高耗能企業(yè)帶來(lái)的成本增加則顯而易見(jiàn),因此從這個(gè)角度而言煤炭發(fā)電成本將光伏發(fā)電。 投資成本降至8元/瓦以下,度電成本降至0.6-0.9元/千瓦時(shí)。