2023年柴达木盆地“领跑”光伏发电产业新编.docx

柴达木盆地“领跑〞光伏发电产业 光伏发电 光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不管是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大局部组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件.外文名：photovoltaicpowergeneration. 1、概念： 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 光伏发电，理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最根本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。多晶硅电池效率在16%至17%左右，单晶硅电池的效率约18%至20%。光伏组件是由一个或多个太阳能电池片组成。 光伏发电产品主要用于三大方面。一是为无电场可提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电，这在兴旺国家已经大面积推广实施。到202223年，中国并网发电还未开始全面推广，不过，202223年北京奥运会局部用电是由太阳能发电和风力发电提供的。 2、原理： 光伏发电，其根本原理就是“光伏效应〞。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属外表逃逸出来，成为光电子。 白天采用高能vcz晶体发电板和太阳光互感对接和全天候24小时接收风能发电互补，通过全自动接收转换柜接收，直接满足所有家电用电需求。并通过国家信息产业化学物理电源产品质量监督检验中心检测合格。 光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。 光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子，就成为带负电的n型半导体；假设在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子，形成带正电的p型半导体。当p型和n型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到p－n结后，空穴由n极区往p极区移动，电子由p极区向n极区移动，形成电流。 多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成p－n结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。发电系统本钱中，电池组件约占50%，电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外50%。 20世纪90年代后，光伏发电快速开展，到2023年，世界上已经建成了2023多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的开展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶〞方案。日本1992年启动了新阳光方案，到2022年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前2023大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业开展，使德国成为继日本之后世界光伏发电开展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏开展方案，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。 世界光伏组件在1990年——2023年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，开展更加迅速，1999年光伏组件生产到达200兆瓦。商品化电池效率从2023%～13%提高到13%～15%，生产规模从1～5兆瓦/年开展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至20230兆瓦扩大。光伏组件的生产本钱降到3美元/瓦以下。 2023年的光伏行业调查说明，到202223年，光伏产业的年开展速度将保持在30%以上。年销售额将从2022年的70亿美金增加到202223年的300亿美金。许多老牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。 3、开展现状与趋势： 据前瞻网2023-2023年中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告调查数据显示，2023年，全球光伏新增装机容量约为27.5gw，较上年的18.1gw相比，涨幅高达52%，全球累计安装量超过67gw。全球近28gw的总装机量中，有将近20gw的系统安装于欧洲，但增速相对放缓，其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%，分别为7.6gw和7.5gw。2023年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%，其装机量分别为2.2gw， 1.1gw和350mw。此外，在日趋成熟的北美市场，去年新增安装量约2.1gw，增幅高达84%。 其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家，2023年的光伏发电安装量比202223年增长了约5倍，2023年电池产量到达20gw，约占全球的65%。截至2023年底，中国共有电池企业约115家，总产能为36.5gw左右。其中产能1gw以上的企业共14家，占总产能的53%；在20230mw和1gw之间的企业共63家，占总产能的43%；剩余的38家产能皆在20230mw以内，仅占全国总产能的4%。规模、技术、本钱的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。 无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的2023%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的平安性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。 在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电开展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。 中国电力（02380）宣布，截至去年底止的全年总发电量和总售电量。根据公司的初步统计，撇除联营公司之电厂，辖下各电厂全年的合并总发电量为5185.9万兆瓦时，比去年同期增加3.44%，合并总售电量为4920.4万兆瓦时，按年增3.82%。 4、系统分类： 光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。 1、独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，假设要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立光伏电站包括遥远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。 2、并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。 光伏发电实例 可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。并网光伏发电有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大开展。而分散式小型并网光伏，特别是光伏建筑一体化光伏发电，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流 5、系统组成： 光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。其局部设备的作用是： 电池方阵 在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压〞，这就是“光生伏特效应〞。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 蓄电池组 其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的根本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉 控制器 是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。 逆变器 是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器本钱高，但可以适用于各种负载。 跟踪系统 由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会到达最正确状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到plc、单片机或软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备复杂，非专业人士不能够随便操作。把加装了智能太阳跟踪仪的太阳能发电系统安装在高速行驶的汽车、火车，以及通讯应急车、特种军用汽车、军舰或轮船上，不管系统向何方行驶、如何调头、拐弯，智能太阳跟踪仪都能保证设备的要求跟踪部位正对太阳。 6、特点： 与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要表达在：①无枯竭危险； ②平安可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）； ③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如，无电地区，以及地形复杂地区； ④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；⑤能源质量高； ⑥使用者从感情上容易接受； ⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。缺点。 ①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积； ②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。③发电本钱高。 7、应用领域：