01

光伏發(fā)電、分布式光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是指利用太陽能光伏電池把太陽輻射能直接轉變成電能的發(fā)電方式。光伏發(fā)電是當今太陽能發(fā)電的主流，所以，現在人們通常說的太陽能發(fā)電主要是指光伏發(fā)電。

分布式光伏發(fā)電，是指在用戶所在場地附近建設，運行方式以用戶側自發(fā)自用為主、多余電量上網，且在配電系統(tǒng)平衡調節(jié)為特征的光伏發(fā)電設施分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原則充分利用當地太陽能資源，替代和減少化石能源消費。

02

光伏發(fā)電的歷史起源

• 1839年，19歲的法國貝克勒爾做物理實驗時，發(fā)現在導電液中的兩種金屬電極用光照射時，電流會加強，從而發(fā)現了“光生伏打效應”；
• 1930年，朗格首次提出用“光伏效應”制造“太陽能電池”，使太陽能變成電能;
• 1932年，奧杜博特和斯托拉制成第一塊“硫化”太陽能電池；
• 1941年，奧爾在硅上發(fā)現光伏效應;
• 1954年5月，美國貝爾實驗室恰賓、富勒和皮爾松開發(fā)出效率為6%的單晶硅太陽能電池，這是世界上第一個有實用價值的太陽能電池。同年，威克爾首次發(fā)現了砷化嫁有光伏效應，并在玻璃上沉積硫化錫薄膜，制成了太陽能電池。太陽光能轉化為電能的實用光伏發(fā)電技術由此誕生并發(fā)展起來。

03

光伏電池是怎么發(fā)電的?

光伏電池是一種具有光-電轉換特性的半導體器件，它直接將太陽輻射能轉換成直流電，是光伏發(fā)電的最基本單元。光伏電池特有的電特性是借助于在晶體硅中摻入某些元素(例如:磷或確等)，從而在材料的分子電荷里造成永久的不平入射光衡，形成具有特殊電性能的半導體材料。在陽光照射下，具有特殊電性能的半導體內可以產生自由電荷，這些自由電荷定向移動并積累，從而在其兩端形成電動勢，當用導體將其兩端閉合時便產生電流。這種現象被稱為“ 光生伏打效應 ”,簡稱“光伏效應”。

04

光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成

光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣(光伏方陣由光伏組件串并聯而成)、控制器蓄電池組、直流/交流逆變器等部分組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是光伏組件，而光伏組件又是由光伏電池串、并聯并封裝而成，它將太陽的光能直接轉化為電能。光伏組件產生的電為直流電，我們可以利用，也可以用逆變器將其轉換成為交流電，加以應用。從另一個角度來看，對于光伏系統(tǒng)產生的電能可以 即發(fā)即用 ，也可以用蓄電池等儲能裝置將電能存放起來根據需要隨時釋放出來使用。其系統(tǒng)組成如下圖所示:

05

配電網及其與分布式光伏的關系

配電網是從輸電網或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類用戶的電力網，是由架空線路、電纜、桿塔配電變壓器、隔離開關、無功補償電容、計量裝置以及一些附屬設施等組成的一般采用閉環(huán)設計、開環(huán)運行，其結構呈輻射狀。

分布式電源接入配電網 ，使配電系統(tǒng)中發(fā)電與用電并存，配電網結構從放射狀結構變?yōu)槎嚯娫唇Y構，短路電流大小、流向以及分布特性均發(fā)生改變。

06

光伏電力是綠色低碳能源

光伏發(fā)電具有 顯著的能源環(huán)保和經濟效益 ，是最優(yōu)質的綠色能源之一。在我國平均日照條件下，安裝1千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)，1年可發(fā)出1200度電，可減少煤炭(標準煤)使用量約400千克，減少二氧化碳排放約1噸根據世界自然基金會(WWF)研究結果:從減排二氧化碳效果而言，安裝1平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當于植樹造林100平米。目前，發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源將是根本上解決霧霾、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一。

07

生產光伏電池組件消耗大量能源嗎

光伏電池在其生產過程中確實要消耗一定的能量，特別是工業(yè)硅提純、高純多晶硅生產、單晶硅棒/多晶硅錠生產三個環(huán)節(jié)的能耗較高。但是光伏電池在20-30年的使用壽命期內能夠不斷產生能量。據測算，在我國平均日照條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)全壽命周期內能量回報超過其能源消耗的15倍以上。在北京以最佳傾角安裝的1千瓦屋頂光伏并網系統(tǒng)的能量回收期為1.5-2年，遠低于光伏系統(tǒng)的使用壽命期。也就是說，該光伏系統(tǒng)前1.5-2年發(fā)出的電量是用來抵消其生產等過程消耗的能量，15-2年之后發(fā)出的能量都是純產出的能量。所以應該從全生命周期的角度評價光伏電池的能耗。

08

生產光伏電池組件產生大量污染嗎

光伏電池組件生產包括高純多晶硅、硅錠硅片、光伏電池和光伏組件幾個產業(yè)鏈環(huán)節(jié)。相關污染的報道主要是指光伏組件的原材料-高純多晶硅生產中產生的副產物。高純多晶硅生產主要使用改良西門子法，該法將冶金級硅轉化成三氯氫硅，再加氫氣還原成太陽能級多晶硅，另外會形成副產物四氫化硅。四氯化硅遇潮濕空氣即分解成硅酸和氯化氫，如果處理不當會產生污染問題。但是目前我國多晶硅生產企業(yè)采用的改良西門子法已可做到閉路循環(huán)生產，將副產物四氯化硅和尾氣(氫氣和氯氣)回收利用，實現清潔生產。2010年12月，國家發(fā)布了《多晶硅行業(yè)準入條件》，規(guī)定還原尾氣中四氧化硅、氯化氫、氫氣回收利用率不低于98.5%、99%、99%因此，成熟的改良西門子法生產技術 完全可滿足環(huán)保要求，不會產生環(huán)境污染問題 。

09

太陽光能夠成為未來主導能源嗎?

地球表面接受的太陽能輻射能夠 滿足全球能源需求的1萬倍 。地表每平方米平均每年接收到的輻射隨地域不同大約在1000-2000kwh之間。國際能源署數據顯示，在全球4%的沙漠上安裝太陽能光伏系統(tǒng)，就足以滿足全球能源需求。太陽能光伏享有廣闊的發(fā)展空間(屋頂、建筑面、空地和沙漠等)，其潛力十分巨大。

據初步統(tǒng)計， 我國僅利用現有建筑屋頂安裝分布式光伏發(fā)電，其市場潛力就大約為3億千瓦以上，再加上西部廣闊的戈壁，光伏發(fā)電市場潛力約為數十億千瓦以上。 隨著光伏發(fā)電的技術進步和規(guī)模化應用，其發(fā)電成本還將進步降低，成為更加具有競爭力的能源供應方式，逐步從補充能源到替代能源并極有希望成為未來的主導能源。