简述太阳能光伏发电

目录 光伏发电的概念，系统的构成 光伏电池及其特性 光伏发电系统的分类、运用 光伏发电的关键技术问题

太阳能光伏发电的概念 光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电 能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（光伏 阵列）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉 及机械部件。所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。

光伏发电系统的构成 光伏发电系统是由太阳能光伏阵列，蓄电池组，充放电控制 器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成

部分设备的作用 太阳能光伏阵列：是由多个单体光伏电池串、并联封装后组成的。是太阳 能发电系统的核心。将太阳能转化为电能，是能量转换的器件。 蓄电池组：其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向 负载供电。 逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。逆变器按运行方式，可分为独 立运行逆变器和并网逆变器。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦 波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百 瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各 种负载。 跟踪系统：根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太 阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软 件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。确保太阳能电池板能够时刻正 对太阳，使发电效率达到最佳状态。

光伏效应：指物体吸收光能后，其内部能传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，由此产生的电流和电动势效应。 光伏电池及其特性 光伏电池是利用半导体光伏效应制成，它是一种能将太阳辐射能直接转 换为电能的转换器件。 目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底 的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量 转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅 电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。 非晶硅光伏电池： 非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。 单晶硅光伏电池：单晶硅光伏电池是开发较早、转换率最高和产量较大的一种光伏电池。但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。 单晶硅光伏电池转换效率在我国已经平均达到16.5%,而实验室记录的最高转换效率超过了24.7%。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。 多晶硅光伏电池：是以多晶硅材料为基体的光伏电池。由于多晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成本大幅度降低。但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。 光伏效应：指物体吸收光能后，其内部能传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，由此产生的电流和电动势效应。

并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。 太阳能光伏发电系统的分类 并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。 可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。 并网光伏发电有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发展。而分散式小型并网光伏，特别是光伏建筑一体化光伏发电，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。 独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。

太阳能光伏发电系统的应用 用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如 高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机 等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地 区的深水井饮用、灌溉。 交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、 高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。 通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/ 寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等 石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统 、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等

家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、 黑光灯、割胶灯、节能灯等。 光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大 型停车厂充电站等。 太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现 电力自给，是未来一大发展方向。 其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备 、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发 电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电 站等。