光伏發(fā)電概念

　　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(jìn)行封裝保護(hù)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。

　　光伏發(fā)電的原理

　　光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。硅原子有4個外層電子，如果在純硅中摻入有5個外層電子的原子如磷原子，就成為N型半導(dǎo)體；若在純硅中摻入有3個外層電子的原子如硼原子，形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到P－N結(jié)后，空穴由P極區(qū)往N極區(qū)移動，電子由N極區(qū)向P極區(qū)移動，形成電流。

　　光電效應(yīng)就是光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子（光波）轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。

　　多晶硅經(jīng)過鑄錠、破錠、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴(kuò)散微量的硼、磷等，就形成P－N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷，將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時制成背電極，并在有柵線的面涂一層防反射涂層，電池片就至此制成。電池片排列組合成電池組件，就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框，正面覆蓋玻璃，反面安裝電極。有了電池組件和其他輔助設(shè)備，就可以組成發(fā)電系統(tǒng)。為了將直流電轉(zhuǎn)化交流電，需要安裝電流轉(zhuǎn)換器。發(fā)電后可用蓄電池存儲，也可輸入公共電網(wǎng)。發(fā)電系統(tǒng)成本中，電池組件約占50%，電流轉(zhuǎn)換器、安裝費(fèi)、其他輔助部件以及其他費(fèi)用占另外50%。

　　光伏發(fā)電優(yōu)缺點

　　優(yōu)點：

　?、贌o枯竭危險；

　　②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；

　?、鄄皇苜Y源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢；例如，無電地區(qū)，以及地形復(fù)雜地區(qū)；

　　④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；

　?、菽茉促|(zhì)量高；

　?、奘褂谜邚母星樯先菀捉邮?；

　?、呓ㄔO(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時間短。

　　缺點：

　　①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；

　?、讷@得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。

　　③目前相對于火力發(fā)電，發(fā)電機(jī)會成本高。

　　④光伏板制造過程中不環(huán)保。

　　光熱發(fā)電的概念

　　太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝，從而達(dá)到發(fā)電的目的。

　　采用太陽能光熱發(fā)電技術(shù)，避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉(zhuǎn)換所無法比擬的優(yōu)勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發(fā)電。

　　光熱發(fā)電原理

　　太陽能光熱發(fā)電的原理是，通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置，利用太陽能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介質(zhì)（液體或氣體），再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

　　光熱發(fā)電和光伏發(fā)電的區(qū)別

　　1、發(fā)電原理的不同

　　常規(guī)光伏電站是利用太陽能電池板吸收太陽光中的可見光形成光電子，產(chǎn)生電流。光熱發(fā)電利用熔鹽或者油等介質(zhì)吸收太陽光中的熱能，使用汽輪機(jī)將其轉(zhuǎn)化為電能。

　　2、并網(wǎng)難易不同

　　目前太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)可以通過增加儲熱單元或通過補(bǔ)燃或與常規(guī)火電聯(lián)合運(yùn)行改善出力特性，輸出電力穩(wěn)定，電力具有可調(diào)節(jié)性。而光伏發(fā)電受日光照射強(qiáng)度影響較大，上網(wǎng)后給電網(wǎng)帶來較大壓力，其發(fā)電形式獨(dú)特，和傳統(tǒng)電廠合并難度大。就并網(wǎng)難易程度來看，光熱發(fā)電比常規(guī)的光伏發(fā)電更具有優(yōu)勢。通過儲熱改善光熱發(fā)電出力特性（槽式和塔式光熱發(fā)電）。白天將多余熱量儲存，晚間再用儲存的熱量釋放發(fā)電，這樣可以實現(xiàn)光熱發(fā)電連續(xù)供電，保證電流穩(wěn)定，避免了光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電難以解決的入網(wǎng)調(diào)峰問題。根據(jù)不同的儲熱模式，可一定程度上提高電站利用小時數(shù)和發(fā)電量，提高電站調(diào)節(jié)性能。

　　通過補(bǔ)燃或與常規(guī)火電聯(lián)合運(yùn)行改善光熱發(fā)電出力特性。太陽能熱發(fā)電站可利用化石燃料補(bǔ)燃或與常規(guī)火電聯(lián)合運(yùn)行，使其可以在晚上或連續(xù)陰天時持續(xù)發(fā)電，甚至可以以穩(wěn)定出力承擔(dān)基荷運(yùn)行，從而使年發(fā)電利用達(dá)到7000小時左右。

　　3、對環(huán)境的污染程度的不同

　　光熱發(fā)電是清潔生產(chǎn)過程，基本采用物理手段進(jìn)行光電能量轉(zhuǎn)換，對環(huán)境危害極小，太陽能光熱發(fā)電站全生命周期的CO2排放僅為13~19g/kWh。而光伏發(fā)電技術(shù)存在致命弱點為太陽能電池在生產(chǎn)過程中對環(huán)境的損耗較大，是高能耗、高污染的生產(chǎn)流程。

　　4、技術(shù)成熟程度的不同

　　常規(guī)的光伏發(fā)電技術(shù)，在我國已經(jīng)發(fā)展穩(wěn)定，技術(shù)相對成熟，而光熱發(fā)電，雖然很早就在國外興起，但是在我國來說，依然處于技術(shù)不斷的創(chuàng)新與改進(jìn)的階段。

　　5、使用方向不同

　　光伏--適合分散式、小規(guī)模、高檔城市;小局域供電

　　光熱--適合集中式、大規(guī)模、一般性地區(qū);整個地區(qū)、省、甚至全國大范圍供電，僅僅利用新疆沙漠100平方公里的太陽熱能，就夠我們整個中國的用電;新疆沙漠是42.48萬平方公里;

　　6、相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈不同

　　光伏--硅礦生產(chǎn)、提純、切片、產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)單一;

　　光熱--鋼鐵、玻璃、水泥等等，涉及到多個行業(yè)，類似房地產(chǎn)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈長，非常豐富;

　　光熱發(fā)電與光伏發(fā)電的對比分析表

　　光熱發(fā)電和光伏發(fā)電的優(yōu)劣勢對比

　　投資成本方面

　　光熱發(fā)電投資成本遠(yuǎn)高于光伏電站。目前我國建設(shè)的大型光伏電站單位造價約為8000元/千瓦，光熱約為22000元/千瓦，美國的光伏電站則為2400-3000美元/千瓦，光熱約為5100-6200美元/千瓦，光熱造價基本上是光伏的2-3倍。此外，光熱電站對規(guī)模的敏感度較高，只有在規(guī)模足夠大的前提下，才能有效實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。同時，其整體投資門檻較高，百兆瓦電站投資需要近5億美元。正是由于光熱電站的投資大、風(fēng)險高，即使達(dá)到平價上網(wǎng)水平，與光伏電站相比，其投資者還是非常少，這在客觀上也會相應(yīng)延緩其成本下降。

　　建設(shè)條件方面

　　光熱電站對建設(shè)條件要求較高，光伏的安裝彈性則相對較大。太陽能熱發(fā)電主要安裝在太陽能直接輻射（DNI）較好的地方，沙漠地區(qū)是最好的選擇，但這些地方往往較為偏遠(yuǎn)，電力需求較弱，需要為其建設(shè)輸電通道將電力送出，這不僅會增加成本，并且也只能享受發(fā)電側(cè)電價。同時，由于光熱電站屬于跟蹤系統(tǒng)，對當(dāng)?shù)貧夂驐l件要求也比較高。

　　光伏電站則可同時利用直射光和散射光，安裝區(qū)域選擇較大，比如可安裝在負(fù)荷中心、屋頂或工業(yè)廠房上，享受用戶側(cè)電價。因此，相對于光熱電站，它以發(fā)電側(cè)電價出售會更具競爭力。

　　環(huán)境保護(hù)方面

　　光熱電站需要大量的土地和水，對環(huán)保的要求也較高。根據(jù)美國現(xiàn)在光熱電站的建設(shè)情況，每MW大概需要40-50畝土地，幾乎是光伏電站的兩倍，并且要求土地十分平坦。在用水方面，雖然光伏和光熱都需要水對組件或鏡面清洗，但光熱電站還需要額外的水用于冷卻，耗水量約為2.9-3.2升/kwh，幾乎是天然氣發(fā)電的4倍。雖然現(xiàn)在也在開發(fā)干法冷卻技術(shù)，比如，用空氣冷卻可以解決水的問題，但一方面是技術(shù)尚未成熟，另一方面可能降低發(fā)電量，并增加大約3%-8%的發(fā)電成本。此外，由于光熱電站占用空間較大，會對當(dāng)?shù)氐囊吧鷦游铩⑸锒鄻有缘仍斐捎绊?，也容易引發(fā)環(huán)保爭端。

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