分布式光伏的原理及意义
光伏发电是指利用太阳能光伏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能发电的主流,所以现在人们通常说的太阳能发电主要是指光伏发电。
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。
光伏发电的历史起源
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”太阳能电池;
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,威克尔首次发现了砷化嫁有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化锡薄膜,制成了太阳能电池。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。
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于在晶体硅中掺入某些元素(例如:磷或确等),从而在材料的分子电荷里造成永久的不平入射光衡,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”。
光伏发电系统的构成
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,加以应用。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。其系统组成如下图所示:
配电网及其与分布式光伏的关系
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。
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:从减排二氧化碳效果而言,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将是根本上解决雾霾、酸雨等环境问题的有效手段之一。