在今后的十幾年中,中國光伏發(fā)電的市場(chǎng)將會(huì)由立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),包括沙漠電站和城市屋頂發(fā)電系統(tǒng)。中國太陽能光伏發(fā)電發(fā)站潛力,配合積極穩(wěn)定的政策扶持,到2030年光伏裝機(jī)容量將達(dá)1億千瓦,年發(fā)電量可達(dá)1.3億兆瓦時(shí),相當(dāng)于少建30多個(gè)大型煤電廠。國家未來三年將投資200億補(bǔ)貼光伏業(yè),中國太陽能光伏發(fā)電又迎來了新一輪的快速增長(zhǎng),并吸引了更多的戰(zhàn)略投資者融入到這個(gè)行業(yè)中來。
自2013年起,光伏發(fā)電連續(xù)3年新增裝機(jī)容量超過1000萬千瓦;截至2015年底,光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到約4300萬千瓦,超過德國成為全球。此外,光伏產(chǎn)業(yè)正發(fā)力“走出去”。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2015年光伏電池及組件出口量達(dá)到2500萬千瓦以上,出口額達(dá)到144億美元。
光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。光子照射到金屬上時(shí),它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收,電子吸收的能量足夠大,能克服金屬原子內(nèi)部的庫侖力做功,離開金屬表面逃逸出來,成為光電子。硅原子有4個(gè)外層電子,如果在純硅中摻入有5個(gè)外層電子的原子如磷原子,就成為N型半導(dǎo)體;若在純硅中摻入有3個(gè)外層電子的原子如硼原子,形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時(shí),接觸面就會(huì)形成電勢(shì)差,成為太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到P-N結(jié)后,電流便從P型一邊流向N型一邊,形成電流。
多晶硅經(jīng)過鑄錠、破錠、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴(kuò)散微量的硼、磷等,就形成P-N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷,將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線,經(jīng)過燒結(jié),同時(shí)制成背電極,并在有柵線的面涂一層防反射涂層,電池片就至此制成。電池片排列組合成電池組件,就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框,正面覆蓋玻璃,反面安裝電極。有了電池組件和其他輔助設(shè)備,就可以組成發(fā)電系統(tǒng)。為了將直流電轉(zhuǎn)化交流電,需要安裝電流轉(zhuǎn)換器。發(fā)電后可用蓄電池存儲(chǔ),也可輸入公共電網(wǎng)。發(fā)電系統(tǒng)成本中,電池組件約占50%,電流轉(zhuǎn)換器、安裝費(fèi)、其他輔助部件以及其他費(fèi)用占另外 50%。
與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比,光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)于: ①無枯竭危險(xiǎn); ②安全可靠,無噪聲,排放外,干凈(); ③不受資源分布地域的限制,可利用建筑屋面的優(yōu)勢(shì);例如,無電地區(qū),以及地形復(fù)雜地區(qū); ④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電; ⑤能源質(zhì)量高; ⑥使用者從感情上容易接受; ⑦建設(shè)周期短,獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),又稱分散式發(fā)電或分布式供能,是指在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng),以滿足特定用戶的需求,支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。
其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時(shí)發(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。太陽能電池發(fā)電對(duì)所用蓄電池組的基本要求是:a.自放電率低;b.使用壽命長(zhǎng);c.深放電能力強(qiáng);d.充電;e.少維護(hù)或免維護(hù);f.工作溫度范圍寬;g.價(jià)格低廉。
世界上通用的太陽跟蹤控制系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點(diǎn)的經(jīng)緯度等信息計(jì)算一年中的每一天的不同時(shí)刻太陽所在的角度,將一年中每個(gè)時(shí)刻的太陽位置存儲(chǔ)到PLC、單片機(jī)或電腦軟件中,也就是靠計(jì)算太陽位置以實(shí)現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論,需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定,一旦安裝,就不便移動(dòng)或裝拆,每次移動(dòng)完就重新設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個(gè)參數(shù);原理、電路、技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜,非人士不能夠隨便操作。把加裝了智能太陽跟蹤儀的太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車,以及通訊應(yīng)急車、特種汽車、軍艦或輪船上,不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調(diào)頭、拐彎,智能太陽跟蹤儀都能設(shè)備的要求跟蹤部位正對(duì)太陽。
過去5 年,光伏發(fā)電的成本已下降了三分之一,在南美等國光伏發(fā)電已經(jīng)與零售電價(jià)持平,甚至是低于零售電價(jià),未來光伏發(fā)電的成本還將進(jìn)一步凸顯。其次,火力發(fā)電會(huì)帶來的環(huán)境治理成本,二十次的巴黎氣候峰會(huì)便是引導(dǎo)各國積極啟動(dòng)碳交易市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制,由此給高耗能企業(yè)帶來的成本增加則顯而易見,因此從這個(gè)角度而言煤炭發(fā)電成本將光伏發(fā)電。 投資成本降至8元/瓦以下,度電成本降至0.6-0.9元/千瓦時(shí)。