一、光伏發(fā)電是什么意思
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。主要由太陽電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,主要部件由電子元器件構(gòu)成。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。
二、太陽能光伏發(fā)電對人體有輻射嗎
光伏系統(tǒng)有電磁輻射,但比較少,采用合格的設(shè)備,不會對人體造成傷害和對家用電器造成干擾。光伏組件是直流電,不會產(chǎn)生輻射,逆變器的輻射嚴格控制在安全范圍內(nèi)。
光伏發(fā)電是將光能通過半導(dǎo)體的特性直接轉(zhuǎn)化為直流電能的,再通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成可以被我們使用的交流電。光伏系統(tǒng)是由光伏組件,支架,直流電纜,逆變器,交流電纜,配電柜,變壓器等組成,其中支架不帶電,自然不會產(chǎn)生電磁干擾。光伏組件和直流電纜,里面是直流電流,方向沒有變化,只能產(chǎn)生電場,不能產(chǎn)生磁場。輸出變壓器雖然是交流電,但頻率很低,只有50Hz,產(chǎn)生的磁場很低。逆變器是把直流電轉(zhuǎn)為交流電的設(shè)備,里面有電力電子變換,頻率一般為5-20KHz,因此會產(chǎn)生交變電場,所以也會產(chǎn)生電磁輻射。但國家對光伏逆變器電磁兼容性有嚴格的標準。光伏逆變器的電磁輻射,同家用電器相比,大約和筆記本電腦差不多,低于電磁爐,電吹風,冰箱。
因此,太陽能光伏發(fā)電不僅不會對人的健康產(chǎn)生危害,還可以為地球提供綠色清潔的優(yōu)質(zhì)能源,是人類未來能源發(fā)展方向。
三、太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點
1、太陽能資源取之不盡,用之不竭,照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。而且太陽能在地球上分布廣泛,只要有光照的地方就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng),不受地域、海拔等因素的限制。
2、太陽能資源隨處可得,可就近供電,不必長距離輸送,避免了長距離輸電線路所造成的電能損失。
3、光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程簡單,是直接從光能到電能的轉(zhuǎn)換,沒有中間過程(如熱能轉(zhuǎn)換為機械能、機械能轉(zhuǎn)換為電磁能等)和機械運動,不存在機械磨損。根據(jù)熱力學分析,光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率,可達80%以上,技術(shù)開發(fā)潛力巨大。
4、光伏發(fā)電本身不使用燃料,不排放包括溫室氣體和其它廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì),不污染空氣,不產(chǎn)生噪聲,對環(huán)境友好,不會遭受能源危機或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊,是真正綠色環(huán)保的新型可再生能源。
5、光伏發(fā)電過程不需要冷卻水,可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上。光伏發(fā)電還可以很方便地與建筑物結(jié)合,構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng),不需要單獨占地,可節(jié)省寶貴的土地資源。
6、光伏發(fā)電無機械傳動部件,操作、維護簡單,運行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電,加之自動控制技術(shù)的廣泛采用,基本上可實現(xiàn)無人值守,維護成本低。
7、光伏發(fā)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(30年以上)。晶體硅太陽能電池壽命可長達20~35年。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,只要設(shè)計合理、選型適當,蓄電池的壽命也可長達10~15年。
8、太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡單,體積小、重量輕,便于運輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短,而且根據(jù)用電負荷容量可大可小,方便靈活,極易組合、擴容。
四、太陽能光伏發(fā)電的缺點
1、能量密度低
盡管太陽投向地球的能量總和極其巨大,但由于地球表面積也很大,而且地球表面大部分被海洋覆蓋,真正能夠到達陸地表面的太陽能只有到達地球范圍太陽輻射能量的10%左右,致使在陸地單位面積上能夠直接獲得的太陽能量較少。通常以太陽輻照度來表示,地球表面輻照度最高值約為1.2kw/㎡,且絕大多數(shù)地區(qū)和大多數(shù)日照時間內(nèi)都低于1kw/㎡。太陽能的利用實際上是低密度能量的收集、利用。
2、占地面積大
由于太陽能能量密度低,這就使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的占地面積會很大,每10kw光伏發(fā)電功率占地約需100㎡,平均每平方米面積發(fā)電功率為100w。隨著光伏建筑一體化發(fā)電技術(shù)的成熟和發(fā)展,越來越多的光伏發(fā)電系統(tǒng)可以利用建筑物、構(gòu)筑物的屋頂和立面,將逐漸克服光伏發(fā)電占地面積大的不足。
3、轉(zhuǎn)換效率低
光伏發(fā)電的最基本單元是太陽能電池組件。光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率指光能轉(zhuǎn)換為電能的比率。目前晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率為13%~17%,非晶硅光伏電池只有5%~8%。由于光電轉(zhuǎn)換效率太低,從而使光伏發(fā)電功率密度低,難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。因此,太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低是阻礙光伏發(fā)電大面積推廣的瓶頸。
4、間歇性工作
在地球表面,光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天發(fā)電,晚上不能發(fā)電,除非在太空中沒有晝夜之分的情況下,太陽能電池才可以連續(xù)發(fā)電,這與人們的用電需求不符。
5、受氣候環(huán)境因素影響大
太陽能光伏發(fā)電的能源直接來源于太陽光的照射,而地球表面上的太陽照射受氣候的影響很大,長期的雨雪天、陰天、霧天甚至云層的變化都會嚴重影響系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)。另外,環(huán)境因素的影響也很大,比較突出的一點是,空氣中的顆粒物(如灰塵)等沉落在太陽能電池組件的表面,阻擋了部分光線的照射,這樣會使電池組件轉(zhuǎn)換效率降低,從而造成發(fā)電量減少甚至電池板的損壞。
6、地域依賴性強
地理位置不同,氣候不同,使各地區(qū)日照資源相差很大。光伏發(fā)電系統(tǒng)只有應(yīng)用在太陽能資源豐富的地區(qū),其效果才會好。
7、系統(tǒng)成本高
由于太陽能光伏發(fā)電的效率較低,到目前為止,光伏發(fā)電的成本仍然是其他常規(guī)發(fā)電方式(如火力和水力發(fā)電)的幾倍,這是制約其廣泛應(yīng)用的最主要因素。但是也應(yīng)看到,隨著太陽能電池產(chǎn)能的不斷擴大及電池片光電轉(zhuǎn)換效率的不斷提高,光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本也下降得非常快。太陽能電池組件的價格幾十年來已經(jīng)從最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2美元左右。
8、晶體硅電池的制造過程高污染、高能耗
晶體硅電池的主要原料是純凈的硅。硅是地球上含量僅次于氧的元素,主要存在形式是沙子(sio2)。從硅砂一步步變成純度為99.9999%以上的晶體硅,要經(jīng)過多道化學和物理工序的處理,不僅要消耗大量能源,還會造成一定的環(huán)境污染。