新能源之光伏发电

今天我们来学习光伏发电，光伏发电是属于新能源发电的一种。

光伏发电是利用太阳电池将光能直接转化为电能的一种发电方式，光伏发电是大规模利用太阳能的主要形式和方向。

我国第一座太阳能光电站：1985年10月8日，在甘肃省榆中县园子乡胜利建成并正式运转发电。 这台太阳能光电装置，由二百二十四块多晶硅光电池组、框架、蓄电池组、直流交流交换器及供电控制系统组成，定额功率为十千瓦，现装有二十瓦萤光灯二百八十六盏，可供一百三十多农户和十四个单位照明用。由于通过多晶硅光电池板将吸收的太阳辐射光能转换为电能储存在蓄电池内，即使连阴六七天，仍可供电。

国内的大规模的光伏发电从2002年开始起步发展，到2009年进入快速增长阶段。2011年国家上网电价政策出台之后，对光伏发电的发展又增加了一剂强心剂。截至2017年，我国光伏发电新增装机量达到了53.06GW,同比增长了53.62%，达到了全球第一。

随着光伏产业的研发力度不断加深、生产工艺不断进步，光伏产品的能耗将持续降低，效率逐渐提高，成本也将继续下降，再加上目前碳达峰碳中和政策的推出，将储能行业推向了高潮，储能行业的大力发展，势必能给光伏行业带来新一轮的大增长。

光伏发电凭借太阳电池将太阳的辐射能转换为电能，而太阳电池转换能量的能力是基于半导体的光伏效应。光伏效应也称为光生伏特效应，是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。

光伏发电的主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

将一系列单体太阳电池进行串联形成串联电池组可以获得较高的输出电压;将一系列单体太阳电池进行并联可以获得较大的输出电流:将多组串联电池组进行并联可以获得较高的输出电压与较高的输出电流。太阳电池经过串并联并且封装后，就可以组成大面积的光伏组件，多个光伏组件构成光伏阵列后，配合功率变换器、连接和汇流线缆配电开关和保护装置等就形成了光伏发电系统。

光伏发电系统主要有以下三种形式：集中式并网光伏发电系统/分布式并网光伏发电系统/离网型光伏发电系统。

集中式并网光伏系统，其系统由多组光伏组件串并联构成的光伏阵列通过汇流箱与大功率集中式光伏逆变器相连，光伏逆变器实现光伏阵列MPPT控制，并将光伏阵列输出的直流电转换成交流电，再经过升压变压器传输给高压电网。

分布式并网光伏系统通常在不同地点接入配电网，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行。分布式并网光伏系统属于自给自足的发电运行模式，对电网的依赖程度少于其他并网方式从而可以减少对线路的损害程度，降低损耗。另外安装在建筑物表面和屋顶等的分布式并网光伏系统，实现了一地两用，有效减少了光伏系统的占地面积，是今后大规模光伏发电的重要应用形式。

离网型光伏发申系统是一种不与电网相连的独立光伏发电系统，其典型特征为不与电网连接，因此通常需要用蓄电池来存储夜晚或阴雨天系统用电的能量。离网型光伏发电系统由光伏阵列发电，经控制器对蓄电池进行充放电控制管理后，可直接为直流负载供电，也可以通过逆变器为交流负载供电，蓄电池支持光伏发电系统的持续稳定供电。离网型光伏发电系统主要应用于解决边远山区、海岛、通信基站等地的基本用电需求，因此设计容量一般不大，通常在100kw 以内。

光伏发电在经历了一个高增长期之后逐步趋于稳定，储能成规模之前，光伏已经入瓶颈期，储能的大力发展，又带动光伏来到了一个新的增长期，这个增长期能持续多久，关键还得看储能在新能源这个赛道能跑多久！