未来太阳能光伏并网发电对电网的影响

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1、未来太阳能光伏并网发电对电网的影响未来太阳能光伏并网发电对电网的影响尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。一、光伏发电的基本原理1. 太阳能光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系

2、统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是： 光伏电池：光电转换。 控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如 2 点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。 蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。 交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是

3、可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。 2. 太阳能光伏电池板：太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的 P-N 结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动 P-N 结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响 P-N 结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅 13%15%，多晶硅 11%13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。 3. 太阳能光伏发电系统的分类：目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，

4、光伏并网发电系统及前两者混合系统。A）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。 B）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。 C）A， B 两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 二、光伏发电的优点 进

5、入 70 年代后，由于 2 次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从远期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面：1. 充分的清洁性。 （如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理）2. 绝对的安全性。 （并网电压一般在 220V 以下）3. 相对的广泛性。4. 确实的长寿命和免维护性。5. 初步的实用性。6. 资源的充足性及潜在的经济性等。三

6、、光伏发电局限性。 任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势，这里有必要指出光伏发电的一些局限性。太阳能具有能量密度低，稳定性差的弱点，并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面： 1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境

7、和生态。3. 气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动；当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后，大功率，高电压，远距离从荒漠面积输送电力到负荷中心，由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量，调速器及励磁系统，将给交流电网带来新的经济和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力，由于上述 1，2，3 的局限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。5. 光能转换效率偏低。和传统

8、能源（矿物能源，石油，水能，原子能，等）的转换效率相比，光伏能量的转换效率不能令人满意。 四、光伏发电未来展望 我国光伏产业正以每年 30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达 49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，2010 年全球光伏发电并网装机容量将达到15GW（1500 万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的 1%），至 2030年全球光伏发电装机容量将达到 300GW（届时整个产业的产值有可能突破3000 亿美元），至 2040 年光伏发电将达到全球发电总量的 15%-20%。按此计划推算， 2010-2040 年，光伏行业的

9、复合增长率将高达 25%以上。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电（约 46%）、离网供电 （约27%）和通讯机站（约 21%） 3 个主要应用领域。 太阳的能量对人类而言几乎是无限的，但是实际上，在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。并不象有些文章中所说的那样巨大。例如，当我们在在屋顶安装太阳能热水器时，就失去了安装太阳能电池的机会。除建筑物和荒漠外，在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅仅是因为成本巨大的原因，问题是显而易见的，主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将破坏环境和生态，你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之，节能降耗是人类的一个永恒话题

10、。从某种意义上讲，淘汰旧技术和产品的同时，也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考察的人往往会发现，西方发达国家有些场合还在使用 20-30 年代的产品和设备，他们并非要保护 “古迹”，某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的，过快的产品更新换代，将加快能源的消耗。当然，这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。我们是否应该考虑节约“used 能源”的问题？另一方面，任何先进的技术，进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高，再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段。(云南华能澜沧江水电有限公司)来源：中国新能源网 小猪要长大小猪要长

11、大 发表于 2008-7-26 20:08户用光伏系统应用技术现状与展望户用光伏系统应用技术现状与展望摘 要 本文分析了国内户用光伏应用技术的现状，指出了光伏市场目前存在的问题，阐明了光伏应用技术今后的发展思路，为太阳能光伏电力大规模应用的前景探索其发展方向。 关键词 光伏技术 户用光伏系统 太阳能 0 引言 太阳能是国家重点提倡开发利用的绿色能源。广泛使用该能源对于减少二氧化碳和其它有毒气体的排放，减少大气污染，保护生态环境具有重要意义，是全人类、全社会的历史使命。 我国土地资源辽阔，人类居住分散，常规能源供应缺乏。西部多数地区自然条件比较恶劣，经济落后，迄今为止，西部地区无电户总数达 1

12、000 万之多，连最基本的生活照明还没有完全解决。为此，国家在该地区实施了中国西部“光明工程”计划，利用太阳能来解决当地的能源问题。 中华太阳能在国家政策引导和扶持下，通过光伏工作者的艰苦努力，西部地区基本形成光伏产业市场，国内有数十家小型光伏企业具备研发、产、供、销一体化服务，这些企业为培育光伏市场，满足广大农牧民生活需要作出了贡献。 但是，由于资金投入不足，总体技术、生产装备、检测手段相对落后，产品性能、质量存在很多问题。困此，光伏市场在经历过一个增长期后，随着人们生活水平的提高，生产的光伏产品日益不能满足生活需要。现在，光伏企业应该及时调整产品结构，加大资金投入，提高产品质量。形成产业化

13、的生产规模，进一步提高产品技术性能价格比。政府也应该进一步出台一些扶持该产业发展的优惠政策，促进太阳能行业发展，使其进入良性发展，尽快具备国际竞争力。 中华太阳能1 光伏应用现状 随着太阳能电池及其组件制造技术的进步，单晶硅电池片光电转换效率已接近 30%，太阳能光伏系统也从原来的低级向高级、从小型的独立发电系统向大规模的太阳能发电站方向发展，太阳能发电技术现已逐渐步入成熟。特别是在欧、美、日等国家，太阳能光伏技术比较先进，应用范围广，光伏发电的目标已向城市发展，并正大力推进屋顶阳光并网发电计划。在我国，随着国家对新能源开发的重视，加大了资金的投入，太阳能光伏事业也得到了蓬勃发展，一批科研院、

14、所在太阳能的研究和利用方面取得了丰硕成果。无论从太阳能研发技术领域，还是太阳能利用领域都有了很大的发展。在太阳能产品开发和应用方面都迈出了实质性的一步，为推动太阳能光伏行业走向市场奠定了基础。但是，若与国外同类产品相比其总体质量和技术性能都较落后，很难与国外产品同等竞争。 中华太阳能国内户用光伏产品的生产多集中在中国西部地区，生产户用光伏产品的多属小型民营企业。品种单一，生产规模小，多停留在作坊式生产，工艺落后，标准和技术规范不健全、不配套，缺乏必要的检测仪器设备，缺乏工艺规程监管；技术路线落后，一般以模拟电子线路为基础，产品性能不稳，质量较差；功能单一，影响系统整体性能。开发多品种，扩大应用

15、范围，加大资金投入，形成规模化生产，是我国发展光伏产业的当务之急。 2 户用光伏系统产品市场分析 在国家新能源政策鼓励下，太阳能光伏发电得到较快的发展。虽然我国的光伏产业刚刚起步，但是市场潜力巨大，蕴藏着很多的商业机会，国外光伏公司十分看好中国市场。据我公司市场销售部门在西部无电地区的调查统计显示，国内所需的小功率户用光伏电源饱和量为 150 万台（套）；大型光伏发电（站）系统为 5 万套（座）；通信用光伏电源系统 10 万套。各项所占比例如图 1 所示。随着国家西部大开发战略的实施，西部地区经济将进入一个快速发展期，西部无电地区的广大农牧民经济收入将会相对增加，生活条件亦会得到改善。由于居住

16、生活环境的特殊性，常规能源无法顺利实施利用，使得中小型户用光伏电源的应用将会得以推广。3 对光伏系统应用的展望太阳能光伏电源系统，在我国的应用有着得天独厚的条件，首先我国地域辽阔，经济发展不平衡，西部地区尽管具有丰富的电力资源，但是由于受到地理环境、交通等因素制约，从经济角度考虑常规电力不易进入，使得这些地区人们的生活环境极其恶劣。国家的西部经济大开发政策，给这一地区的经济发展注入了活力。在西部实施的“光明工程”也解决了一些无电乡生活、办公、学校用电问题，使部分的农牧民结束无电生活的历史，改善了生活条件。然而在中国的西部游牧半游牧的广大农牧民还有几百万，户用光伏系统市场潜力很大。光伏系统步入大规模发电阶段，意味着现在的能源结构将发生根本的变化，是人类社会利用能源的一场革命。并网发电系统，是光伏技术进步的重要标志。自 90 年代以来，国外发达国家掀起了发展屋顶并网光伏系统的高潮，屋顶并网光伏系统充分考虑到日光的分散性特点，将太阳电池安装在现成的屋顶之上，其灵活性和经济性都大大优于大型并网光伏电站，而备