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1. 什么是光伏發(fā)電?什么是分布式光伏發(fā)電?
答:光伏發(fā)電是指利用太陽(yáng)電池把太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。光伏發(fā)電是當(dāng)今太陽(yáng)光發(fā)電的主流,所以,現(xiàn)在人們通常說(shuō)的太陽(yáng)光發(fā)電主要是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電。
分布式光伏發(fā)電,是指在用戶所在場(chǎng)地附近建設(shè)、運(yùn)行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng),且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)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(dāng)?shù)靥?yáng)能資源,替代和減少化石能源消費(fèi)。
2. 您知道光伏發(fā)電的歷史起源嗎?
答:
• 1839年,19歲的法國(guó)貝克勒爾做物理實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)電液中的兩種金屬電極用光照射時(shí),電流會(huì)加強(qiáng),從而發(fā)現(xiàn)了 “光生伏打效應(yīng)”;
• 1930年 朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造“太陽(yáng)電池”,是太陽(yáng)能變成電能;
• 1932年 奧杜博特和斯托拉制成第一塊“硫化鎘”太陽(yáng)電池;
• 1941年,奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng);
• 1954年5月美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室恰賓、富勒和皮爾松開(kāi)發(fā)出效率為6%的單晶硅太陽(yáng)電池,這是世界上第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)電池。同年,威克爾首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵有光伏效應(yīng),并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜,制成了太陽(yáng)電池。太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)由此誕生并發(fā)展起來(lái)。
1954年,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室
美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室制成的第一批太陽(yáng)電池
3. 光伏電池是怎么發(fā)電的?
答:光伏電池是一種具有光-電轉(zhuǎn)換特性的半導(dǎo)體器件,它直接將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)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:磷或硼等),從而在材料的分子電荷里造成永久的不平衡,形成具有特殊電性能的半導(dǎo)體材料。在陽(yáng)光照射下,具有特殊電性能的半導(dǎo)體內(nèi)可以產(chǎn)生自由電荷,這些自由電荷定向移動(dòng)并積累,從而在其兩端形成電動(dòng)勢(shì),當(dāng)用導(dǎo)體將其兩端閉合時(shí)便產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象被稱為“光生伏打效應(yīng)”,簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”。
太陽(yáng)能發(fā)電原理圖
4. 光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪些部件構(gòu)成?
答: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(lián)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(lián)并封裝而成,它將太陽(yáng)的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏組件產(chǎn)生的電為直流電,我們可以直接以直流電的形式應(yīng)用,也可以用逆變器將其轉(zhuǎn)換成為交流電,加以應(yīng)用。從另一個(gè)角度來(lái)看,對(duì)于光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能我們可以即發(fā)即用,也可以用蓄電池等儲(chǔ)能裝置將電能存放起來(lái),按照需要隨時(shí)釋放出來(lái)使用。其系統(tǒng)組成如下圖所示。
太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)示意圖
5. 什么是配電網(wǎng)?配電網(wǎng)與分布式光伏發(fā)電有什么關(guān)系?
答:配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能,通過(guò)配電設(shè)施就地分配或按電壓逐級(jí)分配給各類用戶的電力網(wǎng),是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開(kāi)關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償電容、計(jì)量裝置以及一些附屬設(shè)施等組成的,一般采用閉環(huán)設(shè)計(jì)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行,其結(jié)構(gòu)呈輻射狀。
分布式電源接入配電網(wǎng),使配電系統(tǒng)中發(fā)電與用電并存,配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu),短路電流大小、流向以及分布特性均發(fā)生改變。
分布式電源示意圖
6. 為什么說(shuō)光伏電力是綠色低碳能源?
答:光伏發(fā)電具有顯著的能源、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益,是最優(yōu)質(zhì)的綠色能源之一。
在我國(guó)平均日照條件下,光伏發(fā)電系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)能量回報(bào)超過(guò)其能源消耗的15倍以上,光伏發(fā)電的碳排放量?jī)H是燃煤發(fā)電的5%左右。歐盟已提出2030年光伏發(fā)電約占總發(fā)電量15%的宏偉愿景。世界發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將其作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),并在近20年中獲得了快速發(fā)展。我國(guó)面臨著更為嚴(yán)峻的能源和環(huán)境壓力,如參比歐盟相同的光伏占發(fā)電量15%的目標(biāo),則到2030年我國(guó)光伏總裝機(jī)容量將達(dá)到10.5億千瓦,按年發(fā)電1200小時(shí)計(jì)算,年發(fā)電量可達(dá)12600億千瓦時(shí),相當(dāng)于2012年全國(guó)總用電量的25%,可節(jié)約用煤4.08億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,實(shí)現(xiàn)減排二氧化碳約9.9億噸,年減排二氧化硫、氮氧化物、粉塵分別達(dá)到914萬(wàn)噸、184萬(wàn)噸、23萬(wàn)噸,同時(shí)可減少因燃煤發(fā)電帶來(lái)的固廢排放1.4億噸和用水31.75億噸。根據(jù)世界自然基金會(huì)(WWF)研究結(jié)果:從減排二氧化碳效果而言,安裝1平米太陽(yáng)能光伏相當(dāng)于植樹(shù)造林100平米,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(wèn)題的有效手段。
7. 如何看待有報(bào)道說(shuō)“生產(chǎn)光伏電池組件時(shí)消耗大量能源”的消息?
答:太陽(yáng)電池在其生產(chǎn)過(guò)程中確實(shí)要消耗一定的能量,特別是工業(yè)硅提純、高純多晶硅生產(chǎn)、單晶硅硅棒/多晶硅硅錠生產(chǎn)三個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗較高。但是太陽(yáng)能電池在20-25年的使用壽命期內(nèi)能夠不斷產(chǎn)生能量。據(jù)測(cè)算,在我國(guó)平均日照條件下,光伏發(fā)電系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)能量回報(bào)超過(guò)其能源消耗的15倍以上。在北京以最佳傾角安裝的1kWp屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的能量回收期為1.5-2年,遠(yuǎn)低于光伏系統(tǒng)的使用壽命期20-30年。也就是說(shuō),該光伏系統(tǒng)前1.5-2年發(fā)出的電量是用來(lái)抵消其生產(chǎn)等過(guò)程消耗的能量,1.5-2年之后發(fā)出的能量都是純產(chǎn)出的能量。所以應(yīng)該從全生命周期的角度評(píng)價(jià)光伏電池的能耗。
8. 我們有多少太陽(yáng)光可以利用?它能夠成為未來(lái)主導(dǎo)能源嗎?
答:地球表面接受的太陽(yáng)能輻射能夠滿足全球能源需求的1萬(wàn)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(guó)際能源署數(shù)據(jù)顯示,在全球4%的沙漠上安裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng),就足以滿足全球能源需求。太陽(yáng)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。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,面臨著能源和環(huán)境的雙重壓力,從2007年開(kāi)始我國(guó)已經(jīng)成為世界二氧化碳第一排放國(guó),且還將持續(xù)走高。據(jù)國(guó)際能源署統(tǒng)計(jì),2012年我國(guó)二氧化碳排放新增量為3億噸,超過(guò)歐美當(dāng)年減排2.5億噸的總減排量,我國(guó)承受的國(guó)際壓力越來(lái)越大。據(jù)預(yù)測(cè),直到2030年,我國(guó)才會(huì)達(dá)到排放頂點(diǎn);我國(guó)不僅是原油進(jìn)口大國(guó),也已成為原煤進(jìn)口的第一大國(guó),2012年凈進(jìn)口原煤2.4億噸。原油的對(duì)外依存度高達(dá)56%,我國(guó)還是電力消費(fèi)和電力裝機(jī)世界第一大國(guó),可常規(guī)能源儲(chǔ)采比卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。如果不把光伏發(fā)電等可再生能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)的百年大計(jì),能源短缺和環(huán)境的持續(xù)惡化就不能得到根本的改善。大力發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是我國(guó)能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要出路之一。隨著光伏發(fā)電的技術(shù)進(jìn)步和規(guī);瘧(yīng)用,其發(fā)電成本還將進(jìn)一步降低,成為更加具有競(jìng)爭(zhēng)力的能源供應(yīng)方式,逐步從補(bǔ)充能源到替代能源并極有希望成為未來(lái)的主導(dǎo)能源。
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