电力光伏发电产业解析基础知识分类.docx

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电力光伏发电产业解析基础知识分类

中国太阳能光伏发电产业解析及预测

传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。

这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。

这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。

丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。

太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍。

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。

欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。

截至2002年底，太阳能光伏发电制造能力已达56万kW，实际装机容量近400万kW，组件成本下降到3.5美元／Wp。

预计，2020年光伏组件的价格将下降到1美元／Wp以下。

目前世界最大的光伏工厂年产36MW，价格为3-4美元／Wp。

中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。

太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。

中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。

在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。

大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。

年日照时数大于2000小时。

与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。

近20年来，中国光伏产业长期维持在全球市场1%左右的份额。

2003、2004年中国太阳电池组件的生产量有了大幅度增长，2003年达1.2万千瓦，约占世界份额的2.2%，2004年达3.5万千瓦，约占3%。

在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的光伏制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

中国作为世界能源消耗第二大的国家也不例外。

与国际上蓬勃发展的光伏发电相比，中国落后于发达国家10-15年，甚至明显落后于印度。

但是，中国光伏产业正以每年30%的速度增长。

作为21世纪最有潜力的能源，太阳能产业的发展潜力巨大。

太阳能产业是新兴的朝阳行业，再加上良好的政策环境、行业本身的特性，使得太阳能产业具有较高的投资价值和发展潜力。

目前，太阳能光伏发电产业成长性好，是非常好的投资机会，但要注意控制客观存在的经营风险，竞争风险等以取得良好的投资收益。

了解太阳能-光伏发电基础知识一、太阳能电池

太阳能电池的利用光伏效应把太阳的光能转换成电能。

对于硅电池来说，在标准条件下（光谱照度：

100W/m2,光谱：

AM1.5，温度：

25℃），它的开路电压为0.48～0.6V。

将多个单体太阳能电池连接，并进行封装，可以构成不同面积、不同功率的太阳能电池组件，也可统称为太阳能电池板。

单体太阳能电池一般是不能使用的，实际应用的是太阳能电池组件。

单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池是目前较常见、较实用的三种太阳能电池。

多晶硅太阳能电池的生产工艺相对简单，价格比单晶硅低。

近年来，由于多晶硅太阳能电池技术的不断进步，其转换效率得到不断提高。

单晶硅太阳能电池的效率比较高，但价格高于多晶硅太阳能电池。

非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，可在室内阳光很弱的情况下使用。

目前太阳能电池的封装形式主要层压工艺和滴胶工艺有两种。

采用层压工艺封装的太阳能电池可以保证25年以上的工作寿命，其工艺特性和使用寿命优于滴胶封装形式。

A、不管哪种太阳能电池都具有以下五大电性能：

1、Isc＝短路电流；

2、Im＝峰值电流；

3、Voc＝开路电压；

4、Vm＝峰值电压；

5、Pm＝峰值功率＝（Im×Vm）

B、太阳能电池组件功率的选择：

太阳能电池峰值功率是标准条件下（STC）太阳能电池（组件）的输出最大功率，单位峰瓦，或用符号Wp表示。

（STC即：

欧洲委员会定义的101标准，辐射强度1000W/m2，大气质量AM1.5，电池温度25℃）

太阳能电池（组件）的输出功率取决于太阳幅照度、太阳光谱分布和太阳能电池（组件）的工作温度。

在不同的时间，不同的地点，同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。

并不向有些人想象的那样，只要有阳光就会有额定输出功率，甚至认为太阳能电池在灯光下也可以正常使用。

按面积计算，每平米的太阳能电池的输出功率大约为120W；随着转换效率的提高，其输出功率也相应的增大。

太阳能电池组件输出功率的选择，要根据太阳能灯的光源功率、使用时间和当地的气候地理条件等来确定。

C、太阳能电池组件安装倾角：

由于我国南北纬度跨越较大，太阳能电池组件安装倾斜角度要随安装地区纬度的不同发生变化。

一般情况下，长江以南地区的安装倾角在30度左右；长江以北地区的安装倾角在45度左右；东北地区应在50度左右。

方向为正南方或偏西5度。

水平放置的太阳能电池，其输出功率将降低15%～20%。

D、太阳能电池组件的热岛效应：

太阳能电池组件在使用过程中，如果有一片太阳能电池单独被树叶等遮挡物长时间遮挡，被遮挡的单片太阳能电池在强烈阳光照射下就会发热损坏，甚至会造成整个太阳能电池组件损坏，这就是所谓热岛效应。

为了防止热岛效应，一般是将太阳能电池倾斜放置，使太阳能电池表面不能附着遮挡物。

二、控制器

对任何一个太阳能照明系统来说，充放电控制电路的优劣将直接影响到系统应用的成败。

由于太阳能光伏发电系统输入的能量极不稳定，光伏发电系统中对蓄电池充电的控制要比普通对蓄电池充电的控制要复杂。

一个性能良好的光伏控制器应具有控制蓄电池充放电、温度调节、最大功率跟踪和过充保护、过放保护、短路保护、反接保护等多种保护功能以及自动开关和时间调整功能。

从而保证系统可靠运行，同时使太阳能电池组件可以在不同温度和辐照情况下智能输出最大功率，使照明系统具有很高的效率。

三、蓄电池

由于太阳能照明系统蓄电池的充电直接由太阳能电池提供，得到的能量极不稳定,所以要配置容量合理、性能可靠的蓄电池，以保证光伏发电系统的正常工作。

在太阳能光伏照明系统中，通常选用的是免维护铅酸蓄电池。

免维护铅酸电池是一种新型的蓄电池，它采用全密封方式，放电率高，特性稳定；无需加水；安装时简单，占地面积小，可水平和垂直安装；期望寿命一般为5～7年。

选择蓄电池容量的一般原则是：

首先够满足夜晚照明要求,并能把白天太阳能电池组件产生的能量尽量存储下来，同时还能满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。

蓄电池容量过小不能满足夜晚照明的需要，蓄电池容量过大，蓄电池长期处在亏电状态，缩短蓄电池寿命，同时也浪费不必要的投资。

四、光源负载

太阳能灯以节能环保为优势，负载应该节能、低耗、寿命长。

半导体LED灯、12V直流节能灯、低压钠灯、高压钠灯、无极电磁感应灯等都可以作为太阳能灯的光源。

目前太阳能草坪灯多选用LED作为光源。

LED寿命可达100000小时以上，工作电压低，非常适合应用在太阳能草坪灯上。

太阳能庭院灯一般采用LED光源和12V直流节能灯。

直流节能灯电压为直流，无需逆变，方便安全。

太阳能路灯根据实际情况需要，可在12V直流节能灯、低压钠灯、高压钠灯、无极电磁感应灯等多种光源中进行选择。

不管选用那种光源，其亮度与光源的功率有直接关系，也直接影响系统配置和投资费用。

在相同照明时间条件下，光源功率越大，亮度越高，系统配置越大，费用越高；功率越小，亮度越低，系统配置降低，费用减少。

五、灯具和灯杆

灯具一般是指用于安装照明光源的部分，也就是通常所说的灯头；灯杆分为变径杆、锥形杆、组合杆等多种形式，并通过挑臂与灯具连接。

一般的灯杆、灯具都可作为太阳能灯的选择对象。

如果采用在灯杆上直接安装太阳能电池组件的方案，需根据太阳能电池组件面积加工制作太阳能电池组件的支架，同时考虑灯杆的抗风强度问题。

灯具和灯杆的选择面较宽，一般满足实用、美观的要求即可。

六、线缆和连接紧固辅件

线缆用于连接太阳能电池组件、蓄电池、充放电控制器、光源等器件。

线缆的线径标准随系统配置需要确定，线缆的长度随灯杆高度和器件安装位置确定。

连接紧固辅件用于固定各器件连线的输入、输出端子；固定灯杆及灯具。

一般我们将光伏系统分为独立系统、并网系统和混合系统。

如果根据太阳能光伏系统的应用形式，应用规模和负载的类型，对光伏供电系统进行比较细致的划分。

还可以将光伏系统细分为如下六种类型：

小型太阳能供电系统（SmallDC）；简单直流系统（SimpleDC）；大型太阳能发电系统（LargeDC）；交流、直流供电系统（AC/DC）；并网系统（UtilityGridConnect）；混合供电系统（Hybrid）；并网混合系统。

下面就每种系统的工作原理和特点进行说明。

1.小型太阳能供电系统（SmallDC）

该系统的特点是系统中只有直流负载而且负载功率比较小，整个系统结构简单，操作简便。

其主要用途是一般的家庭户用系统，各种民用的直流产品以及相关的娱乐设备。

如在我国西部地区就大面积推广使用了这种类型的光伏系统，负载为直流灯，用来解决无电地区的家庭照明问题。

2.简单直流系统（SimpleDC）

该系统的特点是系统中的负载为直流负载而且对负载的使用时间没有特别的要求，负载主要是在白天使用，所以系统中没有使用蓄电池，也不需要使用控制器，系统结构简单，直接使用光伏组件给负载供电，省去了能量在蓄电池中的储存和释放过程，以及控制器中的能量损失，提高了能量利用效率。

其常用于PV水泵系统、一些白天临时设备用电和一些旅游设施中。

下图显示的就是一个简单直流的PV水泵系统。

这种系统在发展中国家的无纯净自来水供饮的地区得到了广泛的应用，产生了良好的社会效益。

3.大型太阳能供电系统（LargeDC）

与上述两种光伏系统相比，这种光伏系统仍然是适用于直流电源系统，但是这种太阳能光伏系统通常负载功率较大，为了保证可以可靠地给负载提供稳定的电力供应，其相应的系统规模也较大，需要配备较大的光伏组件阵列以及较大的太阳能蓄电池组，其常见的应用形式有通信、遥测、监测设备电源，农村的集中供电，航标灯塔、路灯等。

我国在西部一些无电地区建设的部分乡村光伏电站就是采用的这种形式，中国移动公司和中国联通公司在偏僻无电网地区建设的通讯基站也有采用这种光伏系统供电的。

如山西万家寨的通讯基站工程。

4.交流、直流供电系统（AC/DC）

与上述的三种太阳能光伏系统不同的是，这种光伏系统能够同时为直流和交流负载提供电力，在系统结构上比上述三种系统多了逆变器，用于将直流电转换为交流电以满足交流负载的需求。

通常这种系统的负载耗电量也比较大，从而系统的规模也较大。

在一些同时具有交流和直流负载的通讯基站和其它一些含有交、直流负载的光伏电站中得到应用。

5.并网系统（UtilityGridConnect）

种太阳能光伏系统最大的特点就是光伏阵列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市电网络，并网系统中PV方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。

在阴雨天或夜晚，光伏阵列没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。

因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用PV方阵所发的电力从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。

但是系统中需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网电力对电压，频率等指标的要求。

因为逆变器效率的问题，还是会有部分的能量损失。

这种系统通常能够并行使用市电和太阳能光伏组件阵列作为本地交流负载的电源。

降低了整个