光伏發(fā)電的工作特性

1、電能儲(chǔ)存單元:

太陽能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時(shí)間(發(fā)電時(shí)間)的影響。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無日照時(shí)間決定。

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2、電池單元:

由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實(shí)用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。42元的度電補(bǔ)貼和以當(dāng)?shù)孛摿蛎弘妰r(jià)為標(biāo)準(zhǔn)的賣電收益，都是關(guān)系農(nóng)民群眾的切身利益。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。 若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)載形成的回路，于是就有"光生電流"流過，太陽能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。

  分布式光伏的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)眾所周知。但由于它的特殊性，目前并不是家家屋頂都適合安裝分布式光伏。

  對(duì)于非別墅業(yè)主，如果想安裝分布式光伏，就需要得到整棟居民的同意以及居委會(huì)的同意。對(duì)于別墅業(yè)主所需判斷的就只剩下分布式光伏的朝向和排布。

  由于分布式光伏是通過太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，所以對(duì)于太陽照射情況是至關(guān)重要的，朝南的屋頂適宜安裝分布式光伏。其次，屋頂前后沒有遮擋物，這樣不會(huì)影響陽光的照射。后，屋頂有大片面積可以安裝太陽能板，能將電能產(chǎn)生大化。

   在美國之外，太陽能發(fā)電成本甚至更低。在中國、印度、阿聯(lián)酋、沙特、澳大利亞等國，太陽能發(fā)電成本正快速下降。Lazard報(bào)告稱，即使按保守估計(jì)，美國許多地區(qū)的煤炭和太陽能發(fā)電成本已經(jīng)持平。而與煤炭發(fā)電不同的是，太陽能發(fā)電成本還會(huì)繼續(xù)下降。

  太陽能安裝成本數(shù)據(jù)顯示，至少其暫時(shí)已經(jīng)與化石燃料發(fā)電相差無幾，而且很快可能就會(huì)更便宜。到2015年底，在五個(gè)評(píng)估地區(qū)中的四個(gè)，太陽能安裝的平均成本每兆瓦時(shí)還不到50美元，第五個(gè)地區(qū)稍高，但也不到60美元。氣溫較低的地方，太陽能安裝成本會(huì)稍有提高。1973年美國制定了政府的陽光發(fā)電計(jì)劃，太陽能研究經(jīng)費(fèi)大幅度增長，成立太陽能開發(fā)銀行，促進(jìn)太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化。而在火電行業(yè)，火力發(fā)電每兆瓦時(shí)的平均市場(chǎng)價(jià)格為30到40美元。太陽能發(fā)電成本正穩(wěn)步下降，為此將很快與比傳統(tǒng)發(fā)電成本持平，甚至更低。

  盡管如此，大多數(shù)人卻依然選擇沒有使用太陽能。我們?cè)噲D進(jìn)行的能源轉(zhuǎn)型與復(fù)雜的社會(huì)和監(jiān)管系統(tǒng)相沖突。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。為何轉(zhuǎn)型如此之難，可能有很多理由，包括：美國對(duì)電力行業(yè)的監(jiān)管始終很嚴(yán)，電力系統(tǒng)中斷會(huì)引發(fā)不同反應(yīng)，消費(fèi)者缺少可支配開支，氣候變化是否真實(shí)質(zhì)疑，用公共資金支持替代燃料發(fā)展是否正確存在爭(zhēng)議，能源儲(chǔ)存解決方案發(fā)展緩慢等。

  作為基本需求之一，電力的出售受到嚴(yán)格管制，而非僅僅因?yàn)槲覀兌夹枰?。這種監(jiān)管源于我們的能源基礎(chǔ)設(shè)施歷史，100多年前美國以巨大成本將其發(fā)展和建設(shè)起來。32元的補(bǔ)貼，用自己發(fā)的電不用花錢，還能拿國家補(bǔ)貼，用不完的電還能以脫硫煤價(jià)格賣給國家電網(wǎng)?，F(xiàn)在，能源公司正從出售電力中獲取收益，同時(shí)負(fù)責(zé)維護(hù)這些老化的電網(wǎng)和電線。監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要在消費(fèi)者需求和能源公司需求之間找到平衡。

  隨著太陽能這樣的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，有些公司和居民開始安裝太陽能電池板。突然，能源用戶從電網(wǎng)中獲得的能源減少，甚至要求返還向電網(wǎng)中輸送的電力費(fèi)用。相比之下，許多地區(qū)的法律認(rèn)為，與電力公司不同，個(gè)人用戶安裝太陽能無助于維持電網(wǎng)，就像傳統(tǒng)電力公司那樣?；覊m的損失不容小視晶硅組件的面板為鋼化玻璃，長期露空中，自然會(huì)有有機(jī)物和大量灰塵堆積。為了應(yīng)對(duì)這種情況，他們向用戶收取使用太陽能的費(fèi)用，即使太陽能價(jià)格更便宜，甚至在某種情況下免費(fèi)。佛羅里達(dá)州向太陽能用戶征收更高費(fèi)用，加州要求所有太陽能用戶為電網(wǎng)維護(hù)支付同樣費(fèi)用，無論他們是否使用電網(wǎng)中的能源。

  此外，許多電表無法反向工作，只能電網(wǎng)中流向用戶的電力使用情況。許多人認(rèn)為，另一個(gè)實(shí)質(zhì)性阻礙是太陽能轉(zhuǎn)型缺少資本支持。由于它屬于新技術(shù)，還沒有太多融資系統(tǒng)到位。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器組成，其中太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。另一個(gè)導(dǎo)致美國太陽能行業(yè)停滯不前的問題是，人們關(guān)注氣候變化是否真實(shí)。這個(gè)問題的答案將如何改變太陽能的成本數(shù)據(jù)還有待觀察。與此相關(guān)的舊觀點(diǎn)是，政府不該推廣清潔能源和為其提供補(bǔ)貼，盡管事實(shí)上傳統(tǒng)能源獲得的補(bǔ)貼更多。

  能源轉(zhuǎn)型的后障礙是太陽能收集和存儲(chǔ)解決方案發(fā)展不平衡。以加州為例，在用電高峰期時(shí)，太陽能運(yùn)營商必須關(guān)閉。這是因?yàn)樗鼈儫o法儲(chǔ)存太多能源，但是這種情況很快就會(huì)改變。并網(wǎng)儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，能夠存儲(chǔ)能多余的發(fā)電量，提高自發(fā)自用比例，適用于光伏自發(fā)自用不能余量上網(wǎng)、自用電價(jià)比上網(wǎng)電價(jià)價(jià)格貴、光伏發(fā)電和用電不在同一時(shí)段等應(yīng)用場(chǎng)所。伊隆˙馬斯克（Elon Musk）已經(jīng)表示，只需要100座特斯拉的超級(jí)工廠，就可滿足全世界的可再生能源需求。這種技術(shù)已經(jīng)存在，它只需要加速普及，并需要人們?cè)敢馐褂谩?/span>

  那么，能源轉(zhuǎn)型會(huì)何時(shí)出現(xiàn)？這個(gè)問題的部分答案取決于各種“障礙”還會(huì)持續(xù)存在多久，電池和資金支持方面的改進(jìn)有多快。其他因素可能取決于美國各州或城市對(duì)待可再生能源的態(tài)度，以及應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)型的方式。世界環(huán)保大會(huì)以后，我國政府對(duì)環(huán)境與發(fā)展十分重視，提出10年對(duì)策和措施，明確要“因地制宜的開發(fā)和推廣太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕?、生物質(zhì)能等清潔能源”，制定了《中國21世紀(jì)議程》，進(jìn)一步明確了太陽能重點(diǎn)發(fā)展目。隨著這些轉(zhuǎn)變的發(fā)生，美國其他地區(qū)都在拭目以待，它們隨后更有可能跟隨這種潮流。