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光伏实证基地"发光"又"发热"

发布时间:2024-01-19 9:19:18

  1. 光伏电站主要安装在什么地方?
  2. 太阳能光伏发电的优缺点
  3. 光伏是什么?

一、光伏电站主要安装在什么地方?

光伏电站主要安装在各种不同的地方,以最大限度地利用太阳能资源。这些地方包括广阔的平原、沙漠地区、山岭、屋顶以及水体上的浮动式光伏电站。平原地区由于空旷且没有遮挡物,通常是建设大型光伏电站的理想选择。沙漠地区由于日照强度高且土地资源丰富,也被广泛选作光伏电站建设的地点。此外,山岭和屋顶上的分布式光伏电站可以为附近的社区和建筑提供清洁能源。浮动式光伏电站则通过在水面上安装光伏板利用水体空间,实现光电互补发电。选择光伏电站的安装地点需要考虑日照情况、土地利用和环境影响等因素。

二、太阳能光伏发电的优缺点

  (1)优点

太阳能光伏发电发电过程简单,没有机械转动部件,不消耗燃料,不排放包括温室气体在内的任何物质,无噪声、无污染;太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此,与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比,光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术,具有以下主要优点。

①太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。

②太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。

③光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。

④光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。

⑤光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。

⑥光伏发电无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。

⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长(30年以上)。晶体硅太阳能电池寿命可长达20~35年。在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。

⑧太阳能电池组件结构简单,体积小、重量轻,便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短,而且根据用电负荷容量可大可小,方便灵活,极易组合、扩容。

太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用电的独立太阳能发电系统,这些特点是其他电源无法比拟的。

(2)缺点

当然,太阳能光伏发电也有它的不足和缺点,归纳起来有以下几点。

①能量密度低。尽管太阳投向地球的能量总和极其巨大,但由于地球表面积也很大,而且地球表面大部分被海洋覆盖,真正能够到达陆地表面的太阳能只有到达地球范围太阳辐射能量的10%左右,致使在陆地单位面积上能够直接获得的太阳能量较少。通常以太阳辐照度来表示,地球表面辐照度最高值约为1.2kw/㎡,且绝大多数地区和大多数日照时间内都低于1kw/㎡。太阳能的利用实际上是低密度能量的收集、利用。

②占地面积大。由于太阳能能量密度低,这就使得光伏发电系统的占地面积会很大,每10kw光伏发电功率占地约需100㎡,平均每平方米面积发电功率为100w。随着光伏建筑一体化发电技术的成熟和发展,越来越多的光伏发电系统可以利用建筑物、构筑物的屋顶和立面,将逐渐克服光伏发电占地面积大的不足。

③转换效率低。光伏发电的最基本单元是太阳能电池组件。光伏发电的转换效率指光能转换为电能的比率。目前晶体硅光伏电池转换效率为13%~17%,非晶硅光伏电池只有5%~8%。由于光电转换效率太低,从而使光伏发电功率密度低,难以形成高功率发电系统。因此,太阳能电池的转换效率低是阻碍光伏发电大面积推广的瓶颈。

④间歇性工作。在地球表面,光伏发电系统只能在白天发电,晚上不能发电,除非在太空中没有昼夜之分的情况下,太阳能电池才可以连续发电,这与人们的用电需求不符。

⑤受气候环境因素影响大。太阳能光伏发电的能源直接来源于太阳光的照射,而地球表面上的太阳照射受气候的影响很大,长期的雨雪天、阴天、雾天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态。另外,环境因素的影响也很大,比较突出的一点是,空气中的颗粒物(如灰尘)等沉落在太阳能电池组件的表面,阻挡了部分光线的照射,这样会使电池组件转换效率降低,从而造成发电量减少甚至电池板的损坏。

⑥地域依赖性强。地理位置不同,气候不同,使各地区日照资源相差很大。光伏发电系统只有应用在太阳能资源丰富的地区,其效果才会好。

⑦系统成本高。由于太阳能光伏发电的效率较低,到目前为止,光伏发电的成本仍然是其他常规发电方式(如火力和水力发电)的几倍,这是制约其广泛应用的最主要因素。但是也应看到,随着太阳能电池产能的不断扩大及电池片光电转换效率的不断提高,光伏发电系统的成本也下降得非常快。太阳能电池组件的价格几十年来已经从最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2美元左右。

⑧晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。晶体硅电池的主要原料是纯净的硅。硅是地球上含量仅次于氧的元素,主要存在形式是沙子(sio2)。从硅砂一步步变成纯度为99.9999%以上的晶体硅,要经过多道化学和物理工序的处理,不仅要消耗大量能源,还会造成一定的环境污染。

三、光伏是什么?

光伏也可以说是太阳能光伏发电系统(solar power system)的简称,光伏是通过太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。

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电池。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,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电的主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子,就成为n型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子,形成p型半导体。当p型和n型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到p-n结后,空穴由p极区往n极区移动,电子由n极区向p极区移动,形成电流。

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