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光伏基礎(chǔ)知識(shí)整理
編輯 時(shí)間：2023-11-08
1.什么是光伏發(fā)電?什么是分布式光伏發(fā)電?
光伏發(fā)電是指利用太陽能輻射直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式，光伏發(fā)電是當(dāng)今太陽能發(fā)電的主流，所以，現(xiàn)在人們常說的太陽能發(fā)電就是光伏發(fā)電。
分布式發(fā)電是指在用戶場地附近建設(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)，但在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特性的光伏發(fā)電設(shè)施。
分布式發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原測，充分利用當(dāng)?shù)氐奶柲苜Y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?
1839 年，19 歲的法國貝克勒爾做物理實(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，郞格首次提出用“光伏效應(yīng)”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“硫化鎘”太陽能電池。
1941 年奧杜在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。
1954 年5 月美國貝爾實(shí)驗(yàn)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(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽能電池，同年威克首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎳有光伏效應(yīng)，并在玻璃上沉積硫化鎳博膜，制成了太陽能電池，太陽光轉(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。
3.光伏電池是怎么發(fā)電的?
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與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，從而在其兩端閉合時(shí)便產(chǎn)生電能，這種現(xiàn)象被稱為“光生伏打效應(yīng)”簡稱光伏效應(yīng)。
4.光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪些部件構(gòu)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(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，我們可以利用也可以用逆變器將其轉(zhuǎn)換成為交流電加以利用，
從另一個(gè)角度來看對(duì)于光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能可以即發(fā)即用，也可以用蓄電池等儲(chǔ)能裝置將電能存放起來，根據(jù)需要隨時(shí)釋放出來使用。
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?
配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設(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、隔離開關(guān)、無功補(bǔ)償電容、計(jì)量裝置以及一些附屬設(shè)施組成的一般采用閉環(huán)設(shè)計(jì)，并環(huán)運(yùn)行，
其結(jié)構(gòu)成輻射狀，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。
6.為什么說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(jīng)濟(jì)效益，是最優(yōu)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)煤)使用量約400 千克，減少二氧化碳排放約1 噸，根據(jù)世界自然基金會(huì)(WWF)研究結(jié)果：
從減少二氧化碳效果而言，安裝1 平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當(dāng)于植樹造林100 平米，目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一。
7.如何看待有報(bào)道說“生產(chǎn)光伏電池組件時(shí)消耗大量能源”的消息?
光伏電池在其生產(chǎn)過程中確實(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)、單晶硅棒\多晶硅錠生產(chǎn)三個(gè)環(huán)節(jié)的能耗高，但是光伏電池在20年的使用壽命期內(nèi)能夠不斷產(chǎn)生能量。
據(jù)測算在我國平均日照條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)全壽命期內(nèi)能量回報(bào)超過其能源消耗的15 倍以上。在北京以最佳傾斜角安裝的1 千瓦屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的能量回收期為1.5-2 年，遠(yuǎn)底于光伏系統(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(chǎn)等過程消耗的能量，1.5-2 年之后發(fā)出的能量都是純產(chǎn)出，所以應(yīng)該從全生命周期角度評(píng)定光伏電池的能耗。
8.如何看待有報(bào)道說”生產(chǎn)光伏電池組件會(huì)產(chǎn)生大量污染的消息?
光伏電池組件生產(chǎn)包括多晶硅、硅錠硅片、光伏電池組和光伏組件幾個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，相關(guān)污染的報(bào)道主要是指光伏組件的原材料、高純多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，高純多晶硅生產(chǎn)主要是使用改良西門子法，
該法將冶金級(jí)硅轉(zhuǎn)化成三氯氦硅，在加氫氣還原成太陽能級(jí)多晶硅，另外會(huì)形成副產(chǎn)物氯化硅，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(dāng)會(huì)產(chǎn)生污染問題，但是目前我國多晶硅生產(chǎn)企業(yè)采用的改良西門子法已可做到閉環(huán)生產(chǎn)，將副產(chǎn)物四氯化硅和尾氣回收利用，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
2010 年12 月國家發(fā)布了《多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入條件》，規(guī)定還原尾氣中四氯化硅、氯氣回收利用率不低于98.5%、99%，因此成熟的改良西門子法生產(chǎn)技術(shù)完全滿足環(huán)保要求，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染問題。
9.我們有多少太陽光可利用?它能夠成為未來主導(dǎo)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，地表面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(shù)據(jù)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，其潛力十分巨大。
據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國僅利用現(xiàn)有的建筑安裝光伏發(fā)電其市場潛力就大約為3萬億千瓦以上，在加上西部廣闊的戈壁光伏發(fā)電市場潛力約為數(shù)十億千瓦以上，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，成為更加具有竟?fàn)幜Φ哪茉垂⿷?yīng)方式，逐步從補(bǔ)充能源到替代能源并極希望成為未來的主導(dǎo)能源。
光伏發(fā)電是指利用太陽能輻射直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式，光伏發(fā)電是當(dāng)今太陽能發(fā)電的主流，所以，現(xiàn)在人們常說的太陽能發(fā)電就是光伏發(fā)電。
分布式發(fā)電是指在用戶場地附近建設(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)，但在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特性的光伏發(fā)電設(shè)施。
分布式發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原測，充分利用當(dāng)?shù)氐奶柲苜Y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?
1839 年，19 歲的法國貝克勒爾做物理實(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，郞格首次提出用“光伏效應(yīng)”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“硫化鎘”太陽能電池。
1941 年奧杜在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。
1954 年5 月美國貝爾實(shí)驗(yàn)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(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽能電池，同年威克首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎳有光伏效應(yīng)，并在玻璃上沉積硫化鎳博膜，制成了太陽能電池，太陽光轉(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。
3.光伏電池是怎么發(fā)電的?
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與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，從而在其兩端閉合時(shí)便產(chǎn)生電能，這種現(xiàn)象被稱為“光生伏打效應(yīng)”簡稱光伏效應(yīng)。
4.光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪些部件構(gòu)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(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，我們可以利用也可以用逆變器將其轉(zhuǎn)換成為交流電加以利用，
從另一個(gè)角度來看對(duì)于光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能可以即發(fā)即用，也可以用蓄電池等儲(chǔ)能裝置將電能存放起來，根據(jù)需要隨時(shí)釋放出來使用。
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?
配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設(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、隔離開關(guān)、無功補(bǔ)償電容、計(jì)量裝置以及一些附屬設(shè)施組成的一般采用閉環(huán)設(shè)計(jì)，并環(huán)運(yùn)行，
其結(jié)構(gòu)成輻射狀，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。
6.為什么說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(jīng)濟(jì)效益，是最優(yōu)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)煤)使用量約400 千克，減少二氧化碳排放約1 噸，根據(jù)世界自然基金會(huì)(WWF)研究結(jié)果：
從減少二氧化碳效果而言，安裝1 平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當(dāng)于植樹造林100 平米，目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一。
7.如何看待有報(bào)道說“生產(chǎn)光伏電池組件時(shí)消耗大量能源”的消息?
光伏電池在其生產(chǎn)過程中確實(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)、單晶硅棒\多晶硅錠生產(chǎn)三個(gè)環(huán)節(jié)的能耗高，但是光伏電池在20年的使用壽命期內(nèi)能夠不斷產(chǎn)生能量。
據(jù)測算在我國平均日照條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)全壽命期內(nèi)能量回報(bào)超過其能源消耗的15 倍以上。在北京以最佳傾斜角安裝的1 千瓦屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的能量回收期為1.5-2 年，遠(yuǎn)底于光伏系統(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(chǎn)等過程消耗的能量，1.5-2 年之后發(fā)出的能量都是純產(chǎn)出，所以應(yīng)該從全生命周期角度評(píng)定光伏電池的能耗。
8.如何看待有報(bào)道說”生產(chǎn)光伏電池組件會(huì)產(chǎn)生大量污染的消息?
光伏電池組件生產(chǎn)包括多晶硅、硅錠硅片、光伏電池組和光伏組件幾個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，相關(guān)污染的報(bào)道主要是指光伏組件的原材料、高純多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，高純多晶硅生產(chǎn)主要是使用改良西門子法，
該法將冶金級(jí)硅轉(zhuǎn)化成三氯氦硅，在加氫氣還原成太陽能級(jí)多晶硅，另外會(huì)形成副產(chǎn)物氯化硅，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(dāng)會(huì)產(chǎn)生污染問題，但是目前我國多晶硅生產(chǎn)企業(yè)采用的改良西門子法已可做到閉環(huán)生產(chǎn)，將副產(chǎn)物四氯化硅和尾氣回收利用，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
2010 年12 月國家發(fā)布了《多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入條件》，規(guī)定還原尾氣中四氯化硅、氯氣回收利用率不低于98.5%、99%，因此成熟的改良西門子法生產(chǎn)技術(shù)完全滿足環(huán)保要求，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染問題。
9.我們有多少太陽光可利用?它能夠成為未來主導(dǎo)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，地表面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(shù)據(jù)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，其潛力十分巨大。
據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國僅利用現(xiàn)有的建筑安裝光伏發(fā)電其市場潛力就大約為3萬億千瓦以上，在加上西部廣闊的戈壁光伏發(fā)電市場潛力約為數(shù)十億千瓦以上，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，成為更加具有竟?fàn)幜Φ哪茉垂⿷?yīng)方式，逐步從補(bǔ)充能源到替代能源并極希望成為未來的主導(dǎo)能源。
