中国分布式光伏发电100问答-第一篇 原理及意义篇

中国分布式光伏发电100问答 1.什么是光伏发电什么是分布式光伏发电 答光伏发电是指利⽤太阳电池把太阳辐射能直接转变成电能的发电⽅式。光 伏发电是当今太阳光发电的主流，所以，现在⼈们通常说的太阳光发电主要是 指太阳能光伏发电。 分布式光伏发电，是指在⽤户所在场地附近建设、运⾏⽅式以⽤户侧⾃发⾃⽤ 为主、多余电量上⽹，且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。 分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁⾼效、分散布局、就近利⽤的原则，充分 利⽤当地太阳能资源，替代和减少化⽯能源消费。 2.您知道光伏发电的历史起源吗 答 1839年，19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种⾦属电极 ⽤光照射时，电流会加强，从⽽发现了“光⽣伏打效应”； 1930年朗格⾸次提出⽤“光伏效应”制造“太阳电池”，是太阳能变成电能； 1932年奥杜博特和斯托拉制成第⼀块“硫化镉”太阳电池； 1941年，奥尔在硅上发现光伏效应； 1954年5⽉美国贝尔实验室恰宾、富勒和⽪尔松开发出效率为6的单晶硅太阳 电池，这是世界上第⼀个有实⽤价值的太阳电池。同年，威克尔⾸次发现了砷 化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了太阳电池。太阳光能转 化为电能的实⽤光伏发电技术由此诞⽣并发展起来。 3.光伏电池是怎么发电的 答光伏电池是⼀种具有光‐电转换特性的半导体器件，它直接将太阳辐射能 转换成直流电，是光伏发电的最基本单元。光伏电池特有的电特性是借助于在 晶体硅中掺⼊某些元素（例如磷或硼等），从⽽在材料的分⼦电荷⾥造成永 久的不平衡，形成具有特殊电性能的半导体材料。在阳光照射下，具有特殊电 性能的半导体内可以产⽣⾃由电荷，这些⾃由电荷定向移动并积累，从⽽在其 两端形成电动势，当⽤导体将其两端闭合时便产⽣电流。这种现象被称为“光⽣ 伏打效应”，简称“光伏效应”。 太阳能发电原理图 4.光伏发电系统由哪些部件构成 答光伏发电系统由光伏⽅阵（光伏⽅阵由光伏组件串并联⽽成）、控制器、 蓄电池组 、 直流 / 交流逆变器等部分组成 。 光伏发电系统的核⼼部件是光伏组件 ， ⽽光伏组件又是由光伏电池串、并联并封装⽽成，它将太阳的光能直接转化为 电能。光伏组件产⽣的电为直流电，我们可以直接以直流电的形式应⽤，也可 以⽤逆变器将其转换成为交流电，加以应⽤。从另⼀个⾓度来看，对于光伏系 统产⽣的电能我们可以即发即⽤ ， 也可以⽤蓄电池等储能装置将电能存放起来 ， 按照需要随时释放出来使⽤。其系统组成如下图所⽰。 5.什么是配电⽹配电⽹与分布式光伏发电有什么关系 答配电⽹是从输电⽹或地区发电⼚接受电能，通过配电设施就地分配或按电 压逐级分配给各类⽤户的电⼒⽹，是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、 隔离开关、⽆功补偿电容、计量装置以及⼀些附属设施等组成的，⼀般采⽤闭 环设计、开环运⾏，其结构呈辐射状。 分布式电源接⼊配电⽹，使配电系统中发电与⽤电并存，配电⽹结构从放射状 结构变为多电源结构，短路电流⼤⼩、流向以及分布特性均发⽣改变。 6.为什么说光伏电⼒是绿⾊低碳能源 答光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益，是最优质的绿⾊能源之⼀。 在我国平均⽇照条件下，光伏发电系统全寿命周期内能量回报超过其能源消耗 的15倍以上，光伏发电的碳排放量仅是燃煤发电的5左右。欧盟已提出2030年 光伏发电约占总发电量15的宏伟愿景。世界发达国家已经将其作为战略性新 兴产业，并在近20年中获得了快速发展。我国⾯临着更为严峻的能源和环境压 ⼒，如参⽐欧盟相同的光伏占发电量15的⽬标，则到2030年我国光伏总装机 容量将达到10.5亿千⽡，按年发电1200⼩时计算，年发电量可达12600亿千⽡时， 相当于2012年全国总⽤电量的25，可节约⽤煤4.08亿吨标准煤，实现减排⼆氧 化碳约9.9亿吨，年减排⼆氧化硫、氮氧化物、粉尘分别达到914万吨、184万吨、 23万吨，同时可减少因燃煤发电带来的固废排放1.4亿吨和⽤⽔31.75亿吨。根据 世界⾃然基⾦会（WWF）研究结果从减排⼆氧化碳效果⽽⾔，安装1平⽶太 阳能光伏相当于植树造林100平⽶，发展光伏发电等可再⽣能源将是根本上解决 雾霾、酸⾬等环境问题的有效⼿段。 7.如何看待有报道说“⽣产光伏电池组件时消耗⼤量能源”的消息 答太阳电池在其⽣产过程中确实要消耗⼀定的能量，特别是⼯业硅提纯、⾼ 纯多晶硅⽣产、单晶硅硅棒/多晶硅硅锭⽣产三个⽣产环节的能耗较⾼。但是太 阳能电池在20‐25年的使⽤寿命期内能够不断产⽣能量。据测算，在我国平均 ⽇照条件下，光伏发电系统全寿命周期内能量回报超过其能源消耗的15倍以上。在北京以最佳倾⾓安装的1kWp屋顶光伏并⽹系统的能量回收期1为1.5‐2年，远 低于光伏系统的使⽤寿命期20‐30年。也就是说，该光伏系统前1.5‐2年发出的 电量是⽤来抵消其⽣产等过程消耗的能量，1.5‐2年之后发出的能量都是纯产 出的能量。所以应该从全⽣命周期的⾓度评价光伏电池的能耗。 8.我们有多少太阳光可以利⽤它能够成为未来主导能源吗 答地球表⾯接受的太阳能辐射能够满⾜全球能源需求的1万倍。地表每平⽅⽶ 平均每年接收到的辐射随地域不同⼤约在1000‐2000kWh之间。国际能源署数 据显⽰，在全球4的沙漠上安装太阳能光伏系统，就⾜以满⾜全球能源需求。 太阳能光伏享有⼴阔的发展空间（屋顶、建筑⾯、空地和沙漠等），其潜⼒⼗ 分巨⼤。 随着我国经济的⾼速发展，⾯临着能源和环境的双重压⼒，从2007年开始我国 已经成为世界⼆氧化碳第⼀排放国，且还将持续⾛⾼。据国际能源署统计，2012 年我国⼆氧化碳排放新增量为3亿吨，超过欧美当年减排2.5亿吨的总减排量， 我国承受的国际压⼒越来越⼤。据预测，直到2030年，我国才会达到排放顶点； 我国不仅是原油进⼜⼤国，也已成为原煤进⼜的第⼀⼤国，2012年净进⼜原煤2.4 亿吨。原油的对外依存度⾼达56，我国还是电⼒消费和电⼒装机世界第⼀⼤ 国，可常规能源储采⽐却远远低于世界平均⽔平。如果不把光伏发电等可再⽣ 能源战略性新兴产业作为我国的百年⼤计，能源短缺和环境的持续恶化就不能 得到根本的改善。⼤⼒发展光伏发电等可再⽣能源是我国能源和环境可持续发 展的主要出路之⼀。随着光伏发电的技术进步和规模化应⽤，其发电成本还将 进⼀步降低，成为更加具有竞争⼒的能源供应⽅式，逐步从补充能源到替代能 源并极有希望成为未来的主导能源。 备注能量回收期（年）光伏系统全寿命周期内的能耗/光伏系统每年的能量 输出。