光伏发电问题未来展望.doc

浅谈光伏发电问题未来展望【摘要】光伏发电就是可再生的替代能源之一。虽然现在光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，如果光伏发电的成本将会与传统发电成本相当，光伏发电将逐步进入大规模应用阶段。大规模光伏发电的影响及带来的问题是本文想要探讨的主要问题。【关键词】光伏发电；系统；并网运行1.光伏发电原理特点1.1光伏发电原理光伏发电的核心部件是太阳能光伏电池，它目前有薄膜或单晶硅或多晶硅等材料制成。它目前主要是单晶硅材料。用单晶硅做成类似二极管中的p-n结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动p-n结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响p-n结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13-19，多晶硅11-15。薄膜电池8-13。由光伏电池加上逆变控制器等核心部件组成的光伏发电系统。当前的光伏发电系统主要有以下几种：离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广；并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电；前两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。1.2光伏发电特点光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面：充分的清洁性；绝对的安全性。（并网电压一般在220v以下）；相对的广泛性；确实的长寿命和免维护性；初步的实用性；资源的充足性及潜在的经济性等。2.光伏发电未来展望根据我国光伏产业联盟的有关统计资料显示。我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，2010年全球光伏发电并网装机容量将达到15gw，至2030年全球光伏发电装机容量将达到300gw，至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15%-20%。按此计划推算，2010-2040年，光伏行业的复合增长率将高达25%以上。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%) 3个主要应用领域。3.未来光伏发电问题3.1光伏发电的局限性任何事物总是具有两面性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面：3.1.1时间周期局限由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。3.1.2地理位置局限光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。3.1.3气象条件局限气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动；当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。3.1.4光能转换效率偏低和传统能源的转换效率相比，光伏能量的转换效率不能令人满意。3.2光伏发电并网的问题目前电能是不能大规模低成本储存的，在可以预见的将来也不能大规模低成本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约，同时也受到地理上的限制。但是随着技术和市场的发展，当光伏发电的上网电量在电网中与传统发电方式的发电量处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境效益带来如下问题：3.2.1负荷峰谷对电网的影响由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，这将对电网的早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。因为光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少电力系统发电机组的拥有量或冗余，所以电网必须为光伏发电系统准备相应的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利用小时数下降为代价的。这会提高发电商的发电成本。3.2.2昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。3.2.3远距离光伏电能输送当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，它将给交流电网带来新的稳定问题。光伏并网发电将对电网安全稳定运行有多大的影响目前尚不清楚。专门用于光伏并网发电的输电线路，由于使用效率低，将对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道或者兼顾输送光伏并网发电系统电能的输电线路，由于负荷率低下，显得很不经济。3.2.4降耗问题光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂发电机的旋转备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用机组或热备用机组损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的，光伏并网发电向电网输送电力将侵害其他发电商的利益，这是作为政策制定者需要考虑的问题。这是由于电网在考虑安全，稳定和经济运行时，不仅仅只由水电厂担任旋转备用。因此，系统中总的光伏并网发电量所等效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数，并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。这里给出一个公式来判断光伏发电实际的降耗作用：w=(wc/wn)*wp-（pc/pn)*pd:1）w光伏并网发电实际获得的降耗量（标煤）。2）wc电网火电总发电量 （mwh）。3）wn电网总发电量 （mwh）。4）wp光伏并网发电理论降耗量（标煤）。5）pc火电机组总的厂用电损耗（标煤）。6）pn电网中总的厂用电损耗（标煤）。7）pd旋转备用机组的厂用电损耗（标煤）。4.结束语通过上述分析，由于光伏并网发电先天的局限性，它给电网带来的影响是显而易见的。光伏并网发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出这个战略定位，将造成投资和能源额外的浪费，对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。光伏发电进入商业化和并网运行的主要障碍是使用成本太高。而且制造单晶硅和多晶硅的企业无一例外的都是高耗能企业。因此，降低