太陽能光伏發電

太陽能發電分光熱發電和光伏發電。不論產銷量、發展速度和發展前景、光熱發電都趕不上光伏發電。可能因光伏發電普及較廣而接觸光熱發電較少，通常民間所説的太陽能發電往往指的就是太陽能光伏發電，簡稱光電。

太陽能光伏發電分為獨立光伏發電、併網光伏發電、分佈式光伏發電

獨立光伏發電系統也叫離網光伏發電系統。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。

併網光伏發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過併網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之後直接接入公共電網。併網光伏發電系統有集中式大型併網光伏電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發電能直接輸送到電網，由電網統一調配向用户供電。但這種電站投資大、建設週期長、佔地面積大，發展難度相對較大。而分散式小型併網光伏系統，特別是光伏建築一體化發電系統，由於投資小、建設快、佔地面積小、政策支持力度大等優點，是併網光伏發電的主流。

分佈式光伏發電系統，又稱分散式發電或分佈式供能，是指在用户現場或靠近用電現場配置較小的光伏發電供電系統，以滿足特定用户的需求，支持現存配電網的經濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。

分佈式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電櫃、併網逆變器、交流配電櫃等設備，另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能，經過直流匯流箱集中送入直流配電櫃，由併網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載，多餘或不足的電力通過聯接電網來調節。

光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是併網發電,光伏發電系統主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用於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。國產晶體硅電池效率在10至13%左右，國外同類產品效率約12至14%。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。

典型系統圖如下：

太陽能光伏發電系統由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：

（一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。

（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在温差較大的地方，合格的控制器還應具備温度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；

（三）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

（四）逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

家用太陽能發電的設計需要考慮的因素：

1、 家用太陽能發電在哪裏使用？該地日光輻射情況如何？

2、 系統的負載功率多大？

3、 系統的輸出電壓是多少，直流還是交流？

4、 系統每天需要工作多少小時？

5、 如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天？

6、 負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啓動電流多大？

7、 系統需求的數量。

一、用户太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂併網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

二、交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。

四、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。

六、光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。

七、太陽能建築將太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。

八、其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生髮電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衞星、航天器、空間太陽能電站等。

傳統的燃料能源正在一天天減少，對環境造成的危害日益突出，同時全球還有20億人得不到正常的能源供應。這個時候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變人類的能源結構，維持長遠的可持續發展。這之中太陽能以其獨有的優勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦，假如把地球表面0.1%的太陽能轉為電能，轉變率5%，每年發電量可達5.6×10^12千瓦小時，相當於世界上能耗的40倍。

國際上光伏發電快速發展，世界上已經建成了10多座兆瓦級光伏發電系統，6個兆瓦級的聯網光伏電站。美國是最早制定光伏發電的發展規劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂”計劃。日本1992年啓動了新陽光計劃，到2003年日本光伏組件生產佔世界的50%，世界前10大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法規定了光伏發電上網電價，大大推動了光伏市場和產業發展，使德國成為繼日本之後世界光伏發電發展最快的國家。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發展計劃，並投巨資進行技術開發和加速工業化進程。

中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年17000億噸標準煤。太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。中國地處北半球，南北距離和東西距離都在5000公里以上。在中國廣闊的土地上，有着豐富的太陽能資源。大多數地區年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上，西藏日輻射量最高達每平米7千瓦時。年日照時數大於2000小時。與同緯度的其他國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優越得多，因而有巨大的開發潛能。

中國光伏發電產業於20世紀70年代起步，90年代中期進入穩步發展時期。太陽電池及組件產量逐年穩步增加。經過30多年的努力，已迎來了快速發展的新階段。在“光明工程”先導項目和“送電到鄉”工程等國家項目及世界光伏市場的有力拉動下，我國光伏發電產業迅猛發展。

到2007年年底，全國光伏系統的累計裝機容量達到10萬千瓦（100MW），從事太陽能電池生產的企業達到50餘家，太陽能電池生產能力達到290萬千瓦（2900MW），太陽能電池年產量達到1188MW，超過日本和歐洲，並已初步建立起從原材料生產到光伏系統建設等多個環節組成的完整產業鏈，特別是多晶硅材料生產取得了重大進展，突破了年產千噸大關，衝破了太陽能電池原材料生產的瓶頸制約，為我國光伏發電的規模化發展奠定了基礎。2007年是我國太陽能光伏產業快速發展的一年。受益於太陽能產業的長期利好，整個光伏產業出現了前所未有的投資熱潮。

“十二五”時期我國新增太陽能光伏電站裝機容量約1000萬千瓦，太陽能光熱發電裝機容量100萬千瓦，分佈式光伏發電系統約1000萬千瓦，光伏電站投資按平均每千瓦1萬元測算，分佈式光伏系統按每千瓦1.5萬元測算，總投資需求約2500億元。

儘管我國是太陽能產品製造大國，不過我國太陽能產品只用於出口。在2010年時，全球太陽能光伏電池年產量1600萬千瓦，其中我國年產量1000萬千瓦。而到2010年，全球光伏發電總裝機容量超過4000萬千瓦，主要應用市場在德國、西班牙、日本、意大利，其中德國2010年新增裝機容量700萬千瓦。

不過，我國太陽能資源十分豐富，適宜太陽能發電的國土面積和建築物受光面積也很大，其中，青藏高原、黃土高原、冀北高原、內蒙古高原等太陽能資源豐富地區佔到陸地國土面積的三分之二，具有大規模開發利用太陽能的資源潛力。

太陽能資源豐富、分佈廣泛，是21世紀最具發展潛力的可再生能源。隨着全球能源短缺和環境污染等問題日益突出，太陽能光伏發電因其清潔、安全、便利、高效等特點，已成為世界各國普遍關注和重點發展的新興產業。

在此背景下，全球光伏發電產業增長迅猛，產業規模不斷擴大，產品成本持續下降。我國光伏發電產業也得到迅速發展，已成為我國為數不多的、可以同步參與國際競爭、並有望達到國際領先水平的行業。崛起了以尚德電力、英利綠色能源、江西賽維LDK、保利協鑫為代表的一批著名企業和以江蘇、河北、四川、江西四大光伏強省為代表的一批產業基地。 因此，企業以往以“年度”為單位進行戰略以及策略調整的傳統做法，在行業快速變化的今天顯得有些力不從心甚至被動。所以，企業以“月度”為單位，根據行業最新發展動向適時進行策略乃至戰略調整的經營手段，正日益受到許多大型企業管理者尤其是外資企業管理層的高度重視。

2015年7月，百度雲計算(陽泉)中心太陽能光伏發電項目近期成功併網發電。這是太陽能光伏發電技術在國內數據中心的首例應用 ^[1] 

太陽能光伏發電在不遠的將來會佔據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將佔到30%以上，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的佔比也將達到10%以上；到2040年，可再生能源將佔總能耗的50%以上，太陽能光伏發電將佔總電力的20%以上；到21世紀末，可再生能源在能源結構中將佔到80%以上，太陽能發電將佔到60%以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。

根據《可再生能源中長期發展規劃》，到2020年，我國力爭使太陽能發電裝機容量達到1.8GW（百萬千瓦），到2050年將達到600GW（百萬千瓦）。預計，到2050年，中國可再生能源的電力裝機將佔全國電力裝機的25%，其中光伏發電裝機將佔到5%。未來十幾年，我國太陽能裝機容量的複合增長率將高達25%以上。