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我们有多少太阳光可以利用?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(屋顶、建筑面、空地和沙漠等),其潜力十分巨大。
随着我国经济的高速发展,面临着能源和环境的双重压力,从 2007 年开始我国已经成为世界二氧化碳第一排放国,且还将持续走高。据国际能源署统计,2012年我国二氧化碳排放新增量为 3 亿吨,超过欧美当年减排 2.5亿吨的总减排量,我国承受的国际压力越来越大。据预测,直到2030年,我国才会达到排放顶点;我国不仅是原油进口大国,也已成为原煤进口的第一大国,2012年净进口原煤 2.4 亿吨。原油的对外依存度高达 56%,我国还是电力消费和电力装机世界第一大国,可常规能源储采比却远远低于世界平均水平。如果不把光伏发电等可再生能源战略性新兴产业作为我国的百年大计,能源短缺和环境的持续恶化就不能得到根本的改善。大力发展光伏发电等可再生能源是我国能源和环境可持续发展的主要出路之一。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,成为更加具有竞争力的能源供应方式,逐步从补充能源到替代能源并极有希望成为未来的主导能源。
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如何看待有报道说”生产光伏组件会产生大量污染的消息?
光伏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。
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如何看待有报道说“生产光伏组件时消耗大量能源”的消息?
光伏组件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、单晶硅硅棒/多晶硅硅锭生产三个生产环节的能耗较高。但是光伏电池在 20‐25 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周期内能量回报超过其能源消耗的 15 倍以上。以北京为例:在北京以最佳倾角安装的 1kWp 屋顶光伏并网发电系统的能量回收期1为1.5‐2年,远低于光伏系统的使用寿命期20‐30年。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 年之后产生的电量都是纯产出的能量。所以应该从全生命周期的角度评价光伏电池的能耗。
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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,光伏发电系统全寿命周期内能量回报超过其自身能源消耗的 15 倍以上,且光伏发电的碳排放量仅是燃煤发电的 5%左右。欧盟已提出 2030 年光伏发电约占总发电量 15%的宏伟愿景。世界发达国家已经将其作为战略性新兴产业,并在近 20 年中获得了快速发展。我国面临着更为严峻的能源和环境压力,如参比欧盟相同的光伏占发电量15%的目标,则到 2030 年我国光伏总装机容量将达到 10.5 亿千瓦,按年发电 1200 小时计算,年发电量可达 12600 亿千瓦时,相当于 2012 年全国总用电量的 25%, 可节约用煤 4.08 亿吨标准煤,实现减排二氧化碳约 9.9 亿吨,年减排二氧化硫、氮氧化物、粉尘分别达到 914 万吨、184 万吨、23 万吨,同时可减少因燃煤发电带来的固废排放 1.4 亿吨和用水 31.75 亿吨。根据世界自然基 金会(WWF)的研究结果显示:从减排二氧化碳效果而言,安装 1 平方米太阳能光伏相当于植树造林 100 平方米,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。
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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。
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光伏发电系统由哪些部件构成?
光伏发电系统分为并网光伏系统和离网光伏系统。并网光伏系统由光伏组件、并网逆变器、并网柜等部分组成。离网光伏发电系统则由光伏组件、光伏控制器、蓄电池、离网逆变器、交流配电柜等部分组成。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片经过串联并封装而成,它将太阳光能直接转化为电能。光伏组件产生的电为直流电,我们可以直接以直流电的形式应用,也可以用逆变器将其转换成为交流电使用。离网光伏发电系统原理如下图所示:
离网光伏发电系统原理图
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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。常见的硅基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(磷和硼),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”。
光伏发电原理图
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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 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“硫化镉”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镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,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。
1954 年,美国贝尔实验室

美国贝尔实验室制成的第一批太阳能电池
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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 能发电主要是指太阳能光伏发电。
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。