光伏發(fā)電的時代背景綜述

綜述光伏發(fā)電的時代背景在人類發(fā)展的前5000年，對能源的要求遠遠沒有最近的三百年來得迫切。十八世紀，英國率先開始的工業(yè)革命，大大推動了人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展，以機器生產(chǎn)為標志的生產(chǎn)力遠遠高于傳統(tǒng)手工業(yè)生產(chǎn)，人類進入了現(xiàn)代文明時代，對此，人類急切的需求更多的能源以促進生產(chǎn)力的發(fā)展。然而，自然界的一次能源儲量有限，能源危機迫在眉睫，根據(jù)對石油儲量的綜合估算可支配的傳統(tǒng)能源從全球來看，已探明的石油儲量只能用到20-40年，天然氣也只能延續(xù)50-60年左右，即使是儲量最豐富的煤炭最多也只能夠維持二三百年。就連近代才發(fā)展起來的核能發(fā)電的原料鈾的儲量也是有限的，而且還存在安全和污染的難題，同樣不能解決世電力的長期穩(wěn)定供應問題。因此，如不盡早設(shè)法解決常規(guī)能源的替代能源，人類遲早將面臨燃料枯竭的危險局面。同時，化石能源在開采、運輸和使用過程中都會對空氣和人類生存環(huán)境造成嚴重的污染。根據(jù)相關(guān)資料顯示，目前，人類使用化學燃料己經(jīng)為人類生存環(huán)境帶來了嚴重的后果，由于大量使用化石能源，全世界每年產(chǎn)生約1億噸溫室效應氣體，已經(jīng)造成極為嚴重的大氣污染，同時使得地球表面氣溫逐年升高，近二千年來，全球二氧化碳排放量迅速增長，如果不加以控制，溫室效應將使南、北兩極的冰山融化，這可能會使海平面上升幾米，四分之一的人類生活空間將由此受到極大威脅。此外，由于環(huán)境惡化造成的“黑洞”己經(jīng)使人類即將面臨太陽紫外線的直接照射。光伏發(fā)電的優(yōu)點太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特別是近幾十年來，隨著科學技術(shù)的不斷進步，太陽能及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為世界發(fā)展最快的行業(yè)之一。因為它具有以下的特點：=1\*GB3①儲量巨大：太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。太陽放射的總輻射能量約是3.75x1023kW，是極其巨大的。其中到達地球的能量高達1.73x1014kw，穿過大氣層到達地球表面的太陽輻射能大約為8.1x1013kW。在到達地球表面的太陽輻射能中，到達地球陸地表面的輻射能大約為1.7x1013kW②取之不盡，不需要開采和運輸。③清潔無污染，無任何物質(zhì)的排放，既不會留下污染物，也不會向大氣中排放廢氣。=4\*GB3④清潔、安全、無噪聲。太陽能發(fā)電本身不向外界排放廢物，沒有機械噪聲，是一種理想的能源;=5\*GB3⑤可靠性高，壽命長，并且應用范圍廣。晶體硅太陽能電池的壽命可以長達20-35年，在光伏系統(tǒng)中，只要設(shè)計合理、選型適當，蓄電池的壽命可以達到10多年。太陽能幾乎無處不在，太陽能電池在中國大部分范圍內(nèi)都能作為獨立的電源。由此可見，在能源危機即將爆發(fā)，環(huán)境逐漸惡化的今天，太陽能發(fā)電技術(shù)的研究具有很大的必要性。同時，太陽能發(fā)電技術(shù)也具有重要的研究價值和廣闊的應用前景。新能源是二十一世紀世界經(jīng)濟發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。在新世紀中，各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。據(jù)資料顯示，到2010年，全世界光伏產(chǎn)業(yè)將累計達到14-15GW，這表明世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著巨大的發(fā)展空間?？傊瑥哪茉蠢玫膰H發(fā)展趨勢來看，光伏發(fā)電最終將以替代能源的角色進入電力市場。預計到2030年，光伏發(fā)電在世界的總發(fā)電量中將占到5%-20%。國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀技術(shù)方面，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，澳大利亞新南威爾士人研制的單品硅光伏電池效率己達23.7%，多品硅電池效率突破19.8%。同時，研究人員正在探索用切薄硅片、擴大平面面積或者使用聚光的方法，力爭把硅片的成本降低到0.8美元/WP。據(jù)預測，在今后15-20年間利用這幾種方法有望把硅片的成本降低到0.5美元/WP，這樣，光伏系統(tǒng)的價格可以降低到接近3美元/WP。薄膜電池是在廉價襯底上采用低溫設(shè)備技術(shù)沉積半導體薄膜的光伏器件，材料與器件設(shè)備同時完成，工藝技術(shù)簡單，便于大面積連續(xù)化生產(chǎn);設(shè)備能耗低，縮短了回收期。太陽能電池實現(xiàn)薄膜化，大大節(jié)省了昂貴的半導體材料，具有大幅度降低成本的潛力，是當前國際上研究開發(fā)的主要方向。除了光伏電池以外，當前國際上最新的研發(fā)熱點主要集中在低成本、高效率、高穩(wěn)定性的光伏逆變器件和光伏建筑集成應用系統(tǒng)等方面，專用逆變設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)的最佳配置涉及到多項技術(shù)。美國、德國、荷蘭、日本、澳大利亞等國家在光伏屋頂計劃的激勵下，許多企業(yè)和研究機構(gòu)成功地推出了多種不同的高性能逆變器。的提出，電力電子能量變換發(fā)生了巨大的變化。首先，元器件正向著低導通損耗、快速化、智能化、封裝合理化等幾個方向發(fā)展。低導通損耗將有助于并網(wǎng)型逆變器系統(tǒng)提高效率;減少發(fā)熱;快速化將減小開關(guān)應力;智能化將有助于提高系統(tǒng)可靠性;封裝的改進將減少寄生參數(shù)、有效散熱、保持高機械強度。其次，數(shù)字信號處理技術(shù)的應用有助于減少并網(wǎng)逆變器輸出的直流成分;提高開關(guān)頻率;減小