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光伏太阳能发电知识小结


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1.什么是光伏发电?什么是分布式光伏发电?

光伏发电是指利用太阳能辐射直接转变成电能的发电方式,光伏发电是当今太阳能发电的主流,所以,现在人们常说的太阳能发电就是光伏发电。
分布式发电是指在用户场地附近建设,运行方式以用户侧自发自用为主,多余电量上网,但在配电系统平衡调节为特性的光伏发电设施。
分布式发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原测,充分利用当地的太阳能资源,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?
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,郞格首次提出用“光伏效应”制造太阳能电池,使太阳能变成电能。
1932 年奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳能电池。
1941 年奥杜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%的单晶硅太阳能电池,这是世界上第一个有实用价值的太阳能电池,同年威克首次发现了砷化镍有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镍博膜,制成了太阳能电池,太阳光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?
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与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,从而在其两端闭合时便产生电能,这种现象被称为“光生伏打效应”简称光伏效应。
4.光伏发电系统由哪些部件构成?
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,我们可以利用也可以用逆变器将其转换成为交流电加以利用,从另一个角度来看对于光伏系统产生的电能可以即发即用,也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来,根据需要随时释放出来使用。
5.什么是配电网?配电网与分布式光伏发电有什么关系?
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组成的一般采用闭环设计,并环运行,其结构成辐射状,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?
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安装1 千瓦光伏发电系统,1 年可发出1200 度电,可减少煤炭(标准煤)使用量约400 千克,减少二氧化碳排放约1 吨,根据世界自然基金会(WWF)研究结果:从减少二氧化碳效果而言,安装1 平米光伏发电系统相当于植树造林100 平米,目前发展光伏发电等可再生能源是根本上解决雾霾、酸雨等环境问题的有效手段之一。
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?
光伏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、单晶硅棒多晶硅锭生产三个环节的能耗高,但是光伏电池在20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。在北京以最佳倾斜角安装的1 千瓦屋顶光伏并网系统的能量回收期为1.5-2 年,远底于光伏系统的使用寿命期。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,所以应该从全生命周期角度评定光伏电池的能耗。
8.如何看待有报道说”生产光伏电池组件会产生大量污染的消息?
光伏电池组件生产包括多晶硅、硅锭硅片、光伏电池组和光伏组件几个产业链环节,相关污染的报道主要是指光伏组件的原材料、高纯多晶硅生产中产生的副产物,高纯多晶硅生产主要是使用改良西门子法,该法将冶金级硅转化成三氯氦硅,在加氢气还原成太阳能级多晶硅,另外会形成副产物氯化硅,四氯化硅遇潮湿空气即分解成硅酸和氯化氢,如果处理不当会产生污染问题,但是目前我国多晶硅生产企业采用的改良西门子法已可做到闭环生产,将副产物四氯化硅和尾气回收利用,实现清洁生产。2010 年12 月国家发布了《多晶硅行业准入条件》,规定还原尾气中四氯化硅、氯气回收利用率不低于98.5%、99%,因此成熟的改良西门子法生产技术完全满足环保要求,不会产生环境污染问题。
9.我们有多少太阳光可利用?它能够成为未来主导能源吗?
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,地表面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,其潜力十分巨大。

据初步统计,我国仅利用现有的建筑安装光伏发电其市场潜力就大约为3万亿千瓦以上,在加上西部广阔的戈壁光伏发电市场潜力约为数十亿千瓦以上,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,成为更加具有竟争力的能源供应方式,逐步从补充能源到替代能源并极希望成为未来的主导能源。


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1.光発電とは?分散型光起電力発電とは?
太陽光発電とは、太陽光放射線を利用して直接電気エネルギーに変換する発電方式のことであり、太陽光発電は現在の太陽光発電の主流であるため、現在よく言われている太陽光発電は太陽光発電である。
分散発電とは、ユーザーの敷地の近くに建設され、運転方式はユーザー側の自発的な自家用を主とし、余分な電力量はインターネットに接続されるが、配電システムのバランス調整を特性とする光発電施設のことを指す。
分布式発電は現地の適性、清潔で高効率、分散配置、近距離利用の原測に従い、現地の太陽エネルギー資源を十分に利用し、化石エネルギー消費を代替し、減少させる。
2.光発電の歴史的起源をご存知ですか。
1839年、19歳のフランスのベクレルで物理実験をしたところ、導電液中の2種類の金属電極に光を照射すると電流が強化されることがわかり、「光起電力効果」が発見された。1930年、ラング氏は初めて太陽電池を「光起電力効果」で製造し、太陽エネルギーを電気エネルギーに変えることを提案した。
1932年にオードゥボットとステラが最初の「硫化カドミウム」太陽電池を作製した。
1941年にオードゥはシリコンに光起電力効果を発見した。
1954年5月に米国ベル研究所チャビン、フラー、ピアソンが効率6%の単結晶シリコン太陽電池を開発した。これは世界初の実用的価値のある太陽電池であり、同年ウィックは初めてヒ化ニッケルに光起電力効果があることを発見し、ガラス上に硫化ニッケル博膜を堆積し、太陽電池を作製し、太陽光を電気エネルギーに変換する実用的な光起電力発電技術が誕生し、発展した。
3.太陽電池はどのように発電していますか。
光電池は光、電気変換特性を有する半導体装置であり、それは直接太陽放射エネルギーを直流電力に変換し、光発電の最も基本的なユニットであり、光電池特有の電気特性は結晶シリコンにリンやホウ素などの元素を組み込むことによって、材料の分子電荷に永久的なアンバランスをもたらし、特殊な電気性能を有する半導体材料を形成し、太陽光に照らされた特殊な電気的性質を持つ半導体内では、両端が閉じたときに電気エネルギーを発生する自由電荷を発生させることができ、この現象は「光起電力効果」と呼ばれ、光起電力効果と略称される。
4.光発電システムはどの部品で構成されていますか。
光起電力発電システムは光起電力アレイ(光起電力アレイは光起電力モジュールから直列に並列に接続されている)、コントローラ、蓄電池群、直流/交流インバータなどの部分から構成する.光発電システムの核心部品は光発電モジュールであり、光発電モジュールはまた光発電電池列、並列並列並列並列並列並列包装からなり、それは太陽の光エネルギーを直接電気エネルギーに変換し、光発電モジュールが発生した電気を直流電気に変換し、私たちはそれをインバータで交流電気に変換して利用することができ、別の角度から光発電システムが発生した電気エネルギーをすぐに使用することができ、蓄電池などのエネルギー貯蔵装置で電気エネルギーを貯蔵し、必要に応じていつでも放出して使用することもできる。
5.配電網とは?配電網と分布式光起電力にはどのような関係がありますか。
配電網は送電網や地域発電所から電力を受け取り、配電施設を通じてその場で分配したり、電圧に応じて各種類のユーザーに段階的に分配したりする電力網であり、架空回線、ケーブル、ロッドタワー、配電変圧器、隔離スイッチ、無効補償容量、計量装置及び一部の付属施設からなる一般的に閉ループ設計を採用し、かつループ運転し、その構造は放射状になっており、分散電源は配電網に接続して配電システム中の発電と電力使用を両立させ、配電網構造は放射状構造から多電源構造に変わり、短絡電流の大きさ、流れ及び分布特性はすべて変化した。
6.なぜ光起電力は緑色低炭素エネルギーなのか?
太陽光発電は顕著なエネルギー、環境保護と経済効果を持ち、最も良質なグリーンエネルギーの一つであり、我が国の平均日照条件下で1キロワットの太陽光発電システムを設置し、1年に1200度の電気を出すことができ、石炭(標準石炭)の使用量を約400キログラム減らすことができ、二酸化炭素排出量を約1トン減らすことができ、世界自然基金(WWF)の研究結果によると:二酸化炭素削減効果から言えば、1平方メートルの光発電システムを設置することは植林100平方メートルに相当し、現在、光発電などの再生可能エネルギーを発展させることはスモッグ、酸性雨などの環境問題を根本的に解決する有効な手段の一つである。
7.「光起電力電池モジュールの生産時に大量のエネルギーを消費した」と報じられたニュースをどう思いますか。
光起電力電池はその生産過程で確かに一定のエネルギーを消費しなければならない。特に工業シリコン精製、高純度多結晶シリコン生産、単結晶シリコン棒多結晶シリコンインゴット生産の3つの一環のエネルギー消費は高いが、光起電力電池は20年の使用寿命期間内に絶えずエネルギーを発生することができる。我が国の平均日照条件の下で、光発電システムの全寿命期間内のエネルギーリターンはそのエネルギー消費の15倍以上を超えると試算されている。北京で最適な傾斜角で設置された1キロワット屋根の光起電力並列システムのエネルギー回収期間は1.5-2年で、光起電力システムの使用寿命期間よりはるかに低い。つまり、この光起電力システムの1.5-2年前に放出された電力量はその生産などの過程で消費されたエネルギーを相殺するためのものであり、1.5-2年後に放出されたエネルギーはすべて純産出であるため、全ライフサイクルの観点から光起電力電池のエネルギー消費を評価すべきである。
8.「光起電力電池モジュールを生産すると大量の汚染が発生するという報道があることをどう思いますか。
光起電力電池モジュールの生産には多結晶シリコン、シリコンインゴットシリコンウェハ、光起電力電池グループと光起電力モジュールのいくつかの産業チェーンリンクが含まれ、関連汚染の報道は主に光起電力モジュールの原材料、高純度多結晶シリコンの生産中で発生した副生成物を指し、高純度多結晶シリコンの生産は主に改良シーメンス法を使用し、この法は冶金級シリコンを三塩化ヘリウムシリコンに転化し、水素添加ガスで太陽エネルギー級多結晶シリコンに還元し、また副生成物の塩化シリコンを形成し、四塩化ケイ素は湿った空気に遭遇するとケイ酸と塩化水素に分解され、処理が適切でなければ汚染問題が発生するが、現在、我が国の多結晶ケイ素生産企業が採用している改良シーメンス法は閉ループ生産を実現し、副生成物の四塩化ケイ素と排ガスを回収利用し、クリーン生産を実現することができる。2010年12月に国は『多結晶シリコン業界参入条件』を発表し、還元排ガス中の四塩化ケイ素、塩素ガスの回収利用率が98.5%、99%を下回らないことを規定したため、成熟した改良シーメンス法の生産技術は環境保護の要求を完全に満たし、環境汚染問題を発生させない。
9.私たちはどのくらいの太陽光を利用できますか。将来の主導的なエネルギーになることができますか。
地球表面で受光される太陽光放射線は世界のエネルギー需要の1万倍を満たすことができ、地表面の1平方メートル当たり毎年受光される放射線は地域によって約1000-2000 KWHの間にあり、国際エネルギー庁のデータによると、世界の4%の砂漠に太陽光発電システムを設置すれば世界のエネルギー需要を満たすことができる。太陽光発電は広大な発展空間を有し、その潜在力は非常に大きい。
初歩的な統計によると、我が国は既存の建築物を利用して光起電力発電を設置するだけでその市場潜在力は約3兆キロワット以上で、西部の広大なゴビ光起電力発電市場潜在力を加えると約数十億キロワット以上で、光起電力発電の技術進歩と規模化応用に伴い、その発電コストはさらに低下し、より競争力のあるエネルギー供給方式となり、エネルギーの補充から代替エネルギーへと徐々に移行し、将来の主導的なエネルギーになることを極めて望んでいる。

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