什么是光伏？

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光伏，一般指光伏發(fā)電系統(tǒng)，是利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量來(lái)源于取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)能，是一種清潔、安全和可再生的能源。光伏發(fā)電過(guò)程不污染環(huán)境，不破壞生態(tài)。

海因里希?赫茲于1887年首次發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，阿爾伯特?愛(ài)因斯坦在1905年解釋了這一現(xiàn)象。光伏(PV)系統(tǒng)正是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，直接將光轉(zhuǎn)換為電能。半導(dǎo)體的成分和光伏設(shè)備接收的有效太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度和波長(zhǎng)都會(huì)影響光伏設(shè)備的發(fā)電量(赫茲，1887；愛(ài)因斯坦，1905)。1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的3位研究人員研制出首個(gè)實(shí)用的“太陽(yáng)能電池”。該電池可將6％的入射太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能(Pedin，2004)。隨著研發(fā)不斷取得進(jìn)展，光伏裝置的轉(zhuǎn)換效率也隨之提高。

光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。

第一，獨(dú)立光伏發(fā)電也被稱(chēng)為離網(wǎng)光伏發(fā)電。它主要由太陽(yáng)能電池組件、控制器和電池組成。為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。獨(dú)立光伏電站包括遠(yuǎn)程村供電系統(tǒng)、太陽(yáng)能家用電源系統(tǒng)、通信信號(hào)電源、陰極保護(hù)、太陽(yáng)能路燈等獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)。

第二， 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的DC,并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合時(shí)電電網(wǎng)要求的AC,直接連接到公共電網(wǎng)?？煞譃閹щ姵睾蜔o(wú)電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可調(diào)度，可根據(jù)需要合并或退出電網(wǎng)，也具有備用電源功能。當(dāng)電網(wǎng)因故停電時(shí)，可緊急供電。帶電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通常安裝在住宅建筑中；無(wú)電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)無(wú)可調(diào)度和備用電源功能，通常安裝在大型系統(tǒng)上。并網(wǎng)光伏發(fā)電擁有集中的大型并網(wǎng)光伏發(fā)電站，一般為電站。其主要特點(diǎn)是將發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一配送給用戶(hù)供電。但該電站投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，占地面積大，發(fā)展不大。分散的小型并網(wǎng)光伏，特別是光伏建筑的綜合光伏發(fā)電，是并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流，具有投資少、建設(shè)快、占地面積小、政策支持大等優(yōu)點(diǎn)。

第三， 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱(chēng)分散發(fā)電或分布式能源供應(yīng)，是指在用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)或附近配置小型光伏發(fā)電供應(yīng)系統(tǒng)，以滿足特定用戶(hù)的需求，支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或同時(shí)滿足這兩個(gè)要求。分布式光伏電站通常是指利用分散資源安裝規(guī)模小、布置在用戶(hù)附近的光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般接入低于35kV或低壓的電網(wǎng)。分布式光伏電站包括屋頂電站、光伏建筑一體化、農(nóng)業(yè)光互補(bǔ)、漁業(yè)光互補(bǔ)等。與我們的普通居民有關(guān)的主要是家庭分布式光伏電站，安裝容量小、工藝簡(jiǎn)單、收入穩(wěn)定，也是補(bǔ)貼相對(duì)較高的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。居民光伏系統(tǒng)一般根據(jù)屋頂面積設(shè)計(jì)光伏發(fā)電系統(tǒng)，安裝容量3-10kW，投資3-10萬(wàn)元左右。

為什么說(shuō)光伏電力是綠色低碳能源?光伏發(fā)電具有顯著的能源、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，是最優(yōu)質(zhì)的綠色能源之一，在我國(guó)平均日照條件下安裝1千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)，1年可發(fā)出1200度電，可減少煤炭(標(biāo)準(zhǔn)煤)使用量約400千克，減少二氧化碳排放約1噸，根據(jù)世界自然基金會(huì)(WWF)研究結(jié)果：從減少二氧化碳效果而言，安裝1平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當(dāng)于植樹(shù)造林100平米，目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾、酸雨等環(huán)境問(wèn)題的有效手段之一。

光伏除了傳統(tǒng)思維中的太陽(yáng)能電廠和分布式屋頂光伏，還可以應(yīng)用于多種多樣的場(chǎng)景，比如建筑、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、公共設(shè)施、景觀建設(shè)等。這些復(fù)合和跨界模式一方面使得光伏建設(shè)項(xiàng)目在清潔發(fā)電的同時(shí)能夠兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)；另一方面，這種對(duì)空間高效集約利用的模式有助于新能源開(kāi)發(fā)項(xiàng)目獲得建設(shè)所需的土地資源。

根據(jù) IEA《Renewables 2022 Analysis and forecast to 2027》預(yù)測(cè)，到2025年，可再生能源將成為全球最大的電力來(lái)源，2022-2027年期間可再生能源裝機(jī)增加2400 GW (年均480 GW)，到2025年可再生能源發(fā)電量將超過(guò)煤炭；2022-2027年，全球光伏新增裝機(jī)1500 GW (年均300 GW)，其中分布式年均新增170 GW。2024年，全球光伏累計(jì)裝機(jī)量將超過(guò)水電；2026年，全球光伏累計(jì)裝機(jī)量將超過(guò)天然氣；2027年，全球光伏累計(jì)裝機(jī)量將超過(guò)煤炭，成為全球最大電力形式。

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