求一篇關(guān)于太陽(yáng)能利用的論文.具體一點(diǎn),比如太陽(yáng)能電池,太陽(yáng)能熱水器等 要貼近生活...

【專家解說(shuō)】：　　未來(lái)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響　　【摘要】盡管尋找新能源的工作已經(jīng)有相當(dāng)?shù)臍v史了,但是世界性的環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)迫使人　　們更加努力的尋找和開(kāi)發(fā)新能源.在尋找和開(kāi)發(fā)新能源的過(guò)程中,人們很自然的把目光投向了各種可　　再生的替代能源.光伏發(fā)電就是其中之一.雖然光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用存在著種種的局限,但是隨著光　　伏發(fā)電成本的降低和礦物發(fā)電成本的提高以及礦物能源的減少,總有一天光伏發(fā)電的成本將會(huì)與傳統(tǒng)　　發(fā)電成本相當(dāng).到時(shí)侯,光伏發(fā)電將逐步進(jìn)入商業(yè)化階段.光伏并網(wǎng)發(fā)電形成規(guī)模后會(huì)對(duì)電網(wǎng)形成什　　么樣的影響是本文想要探討的問(wèn)題.　　一、光伏發(fā)電的基本原理　　1. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能光伏電池組,光伏系統(tǒng)電池控制器,蓄電池和交直流逆變器是其主　　要部件.其中的核心元件是光伏電池組和控制器.各部件在系統(tǒng)中的作用是： 光伏電池：光電　　轉(zhuǎn)換.　　控制器：作用于整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程控制.光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的控制器類型很多,如2點(diǎn)式控制器,多　　路順序控制器、智能控制器、大功率跟蹤充電控制器等,我國(guó)目前使用的大都是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的控制器,　　智能型控制器僅用于通信系統(tǒng)和較大型的光伏電站.　　蓄電池：蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,用于存儲(chǔ)從光伏電池轉(zhuǎn)換來(lái)的電力.目前我國(guó)還沒(méi)有　　用于光伏系統(tǒng)的專用蓄電池,而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池.　　交直流逆變器：由于它的功能是交直流轉(zhuǎn)換,因此這個(gè)部件最重要的指標(biāo)是可靠性和轉(zhuǎn)換效率.并網(wǎng)　　逆變器采用最大功率跟蹤技術(shù),最大限度地把光伏電池轉(zhuǎn)換的電能送入電網(wǎng).　　2. 太陽(yáng)能光伏電池板：　　太陽(yáng)能電池主要使用單晶硅為材料.用單晶硅做成類似二極管中的P-N結(jié).工作原理和二極管類似.　　只不過(guò)在二極管中,推動(dòng)P-N結(jié)空穴和電子運(yùn)動(dòng)的是外部電場(chǎng),而在太陽(yáng)能電池中推動(dòng)和影響P-N結(jié)空　　穴和電子運(yùn)動(dòng)的是太陽(yáng)光子和光輻射熱（*）.也就是通常所說(shuō)的光生伏特效應(yīng)原理.目前光電轉(zhuǎn)換　　的效率,也就是光伏電池效率大約是單晶硅13％－15％,多晶硅11％－13％.目前最新的技術(shù)還包括　　光伏薄膜電池.　　3. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類：　　目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類,離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng),光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng).　　A）離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng).這是一種常見(jiàn)的太陽(yáng)能應(yīng)用方式.在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用已有若干年.系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,　　而且適應(yīng)性廣.只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護(hù)困難而限制了使用范圍.　　B）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí),太陽(yáng)能電力不足就向市電購(gòu)電.而負(fù)荷較小時(shí),或用不完　　電力時(shí),就可將多余的電力賣給市電.在背靠電網(wǎng)的前提下,該系統(tǒng)省掉了蓄電池,從而擴(kuò)張了使用　　的范圍和靈活性,并降低了造價(jià).　　C）A, B兩者混合系統(tǒng),這是介于上述兩個(gè)方之間的系統(tǒng).該方案有較強(qiáng)的適應(yīng)性,例如可以根據(jù)電網(wǎng)　　的峰谷電價(jià)來(lái)調(diào)整自身的發(fā)電策略.但是其造價(jià)和運(yùn)行成本較上述兩種方案高. 二、光伏發(fā)電的　　優(yōu)點(diǎn)　　進(jìn)入70年代后,由于2次石油危機(jī)的影響,光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視,發(fā)展非常迅速.從遠(yuǎn)　　期看,光伏發(fā)電將以分散式電源進(jìn)入電力市場(chǎng),并部分取代常規(guī)能源.不論從近期和從近期看,光伏　　發(fā)電可以作為常規(guī)能源的補(bǔ)充,在解決特殊應(yīng)用領(lǐng)域,如通信、信　　電源,和邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)民用生活用電需求方面,從環(huán)境保護(hù)及能源戰(zhàn)略上都具有重大的意義.光伏發(fā)　　電的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：　　1. 充分的清潔性. （如果采用蓄電池方案,要考慮對(duì)廢舊蓄電池的處理）　　2. 絕對(duì)的安全性. （并網(wǎng)電壓一般在220V以下　　3. 相對(duì)的廣泛性.　　4. 確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性.　　5. 初步的實(shí)用性.　　6. 資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等.　　三、光伏發(fā)電局限性.　　任何事物總是具有兩面性.目前有太多的文章介紹光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),這里有必要指出光伏發(fā)電　　的一些局限性.太陽(yáng)能具有能量密度低,穩(wěn)定性差的弱點(diǎn),并受到地理分布、季節(jié)變化、晝夜交替等影　　響.光伏發(fā)電的局限性包括以下幾個(gè)方面：　　1. 時(shí)間周期局限.由于光伏發(fā)電的條件是出太陽(yáng)時(shí),光伏發(fā)電設(shè)備才能正常工作發(fā)電.因此,白晝　　黑夜,一年當(dāng)中春夏秋冬各個(gè)季節(jié)對(duì)光伏發(fā)電的負(fù)荷影響巨大.為了應(yīng)付這個(gè)情況,電網(wǎng)不得不配備　　相應(yīng)容量的發(fā)電機(jī)處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài).　　2. 地理位置局限.光伏發(fā)電設(shè)備基本上只能依附建筑物安裝建設(shè),也就是所謂的光伏屋頂就地供電.　　如果離開(kāi)建筑物來(lái)建設(shè)光伏發(fā)電,將會(huì)大大增加成本或者破壞環(huán)境和生態(tài).　　3. 氣象條件局限.氣候?qū)夥l(fā)電影響.采用光伏并網(wǎng)發(fā)電無(wú)蓄電池方案時(shí),如果一個(gè)城市上空的　　氣候大幅變化,將造成電力負(fù)荷的大幅波動(dòng)；當(dāng)一個(gè)城市上空的空氣質(zhì)量比如空氣污染,或能見(jiàn)度變　　差比如霧天,陰天等都將使光伏發(fā)電在線或?qū)崟r(shí)出力下降.　　4. 容量傳輸局限.在解決了光伏發(fā)電的成本問(wèn)題后,大功率,高電壓,遠(yuǎn)距離從荒漠面積輸送電力到　　負(fù)荷中心,由于光伏發(fā)電沒(méi)有傳統(tǒng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣量,調(diào)速器及勵(lì)磁系統(tǒng),將給交流電網(wǎng)帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)　　和穩(wěn)定問(wèn)題.不論采用交流或是直流高電壓大功率遠(yuǎn)距離從荒漠地區(qū)輸送電力,由于上述1,2,3的局　　限性將大大增加單位千瓦的輸送成本.下面將會(huì)討論這個(gè)問(wèn)題.　　5. 光能轉(zhuǎn)換效率偏低.和傳統(tǒng)能源（礦物能源,石油,水能,原子能,等）的轉(zhuǎn)換效率相比,光伏能　　量的轉(zhuǎn)換效率不能令人滿意.　　四、光伏發(fā)電未來(lái)展望　　我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長(zhǎng).最近三年全球太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率高達(dá)49.8%以上　　.按照日本新能源計(jì)劃、歐盟可再生能源白皮書(shū)、美國(guó)光伏計(jì)劃等推算,2010年全球光伏發(fā)電并網(wǎng)裝　　機(jī)容量將達(dá)到15GW(1500萬(wàn)千瓦,屆時(shí)仍不到全球發(fā)電總裝機(jī)容量的1%),至2030年全球光伏發(fā)電裝機(jī)　　容量將達(dá)到300GW(屆時(shí)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值有可能突破3000億美元),至2040年光伏發(fā)電將達(dá)到全球發(fā)電總　　量的15%-20%.按此計(jì)劃推算,2010-2040年,光伏行業(yè)的復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)25%以上（參看資料：15）　　.其中并網(wǎng)應(yīng)用會(huì)有較大的發(fā)展,從而形成并網(wǎng)發(fā)電(約46%)、離網(wǎng)供電(約27%)和通訊機(jī)站(約21%)　　3個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域（參看資料：16）.　　太陽(yáng)的能量對(duì)人類而言幾乎是無(wú)限的,但是實(shí)際上,在地球上能夠獲取太陽(yáng)能資源的資源是有限的.　　并不象有些文章中所說(shuō)的那樣巨大.例如,當(dāng)我們?cè)谠谖蓓敯惭b太陽(yáng)能熱水器時(shí),就失去了安裝太陽(yáng)　　能電池的機(jī)會(huì).除建筑物和荒漠外,在其他地點(diǎn)建設(shè)太陽(yáng)能電池板群將是不現(xiàn)實(shí)和得不償失.這不僅　　僅是因?yàn)槌杀揪薮蟮脑?問(wèn)題是顯而易見(jiàn)的,主要的問(wèn)題是離開(kāi)建筑物和荒漠來(lái)建設(shè)光伏發(fā)電站將　　破壞環(huán)境和生態(tài),你會(huì)發(fā)現(xiàn)在太陽(yáng)能電池板下面將寸草不生.總之,節(jié)能降耗是人類的一個(gè)永恒話題.　　從某種意義上講,淘汰舊技術(shù)和產(chǎn)品的同時(shí),也就浪費(fèi)掉了當(dāng)初生產(chǎn)這些技術(shù)和產(chǎn)品的能源.出國(guó)考　　察的人往往會(huì)發(fā)現(xiàn),西方發(fā)達(dá)國(guó)家有些場(chǎng)合還在使用20-30年代的產(chǎn)品和設(shè)備,他們并非要保護(hù)“古跡”　　,某種意義上講是在節(jié)約能源.新舊產(chǎn)品和技術(shù)的換代是要以耗費(fèi)能源為代價(jià)的,過(guò)快的產(chǎn)品更新?lián)Q代,　　將加快能源的消耗.當(dāng)然,這里需要有一個(gè)總體的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判斷能耗.我們是否應(yīng)該考慮節(jié)約“used　　能源”的問(wèn)題?(**)　　另一方面,任何先進(jìn)的技術(shù),進(jìn)入商業(yè)使用的必要條件是價(jià)格能為市場(chǎng)所接受.如果使用成本太高,　　再好的技術(shù)必將只能停留在試驗(yàn)室中或者示范工程階段　　五、光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)未來(lái)電網(wǎng)的影響　　隨著我國(guó)《可再生能源法》的頒布實(shí)施,常規(guī)能源價(jià)格的不斷升高和石油價(jià)格逼近$100,世界范圍內(nèi)　　圍繞利用太陽(yáng)能科技,商業(yè)發(fā)展非常迅速,其中光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)發(fā)展非?？?目前制約光伏發(fā)電的　　主要因素是成本問(wèn)題.太陽(yáng)能光伏發(fā)電造價(jià)高（每千瓦3萬(wàn)元以上）,發(fā)電成本貴（1．5元／千瓦　　時(shí)以上）.隨著光伏發(fā)電成本的降低和耗能發(fā)電成本的提高,總有一天光伏發(fā)電的成本將會(huì)與傳統(tǒng)發(fā)　　電成本相當(dāng).到那時(shí)侯,光伏發(fā)電將會(huì)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段.為了提早迎接這一天的到來(lái),我們將有　　必要提前考慮光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)現(xiàn)有發(fā)電模式的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策和環(huán)境效益的影響.我們先假設(shè)這個(gè)　　時(shí)代已經(jīng)到來(lái),并且現(xiàn)有的發(fā)電模式并未發(fā)生較大的改變.那么光伏發(fā)電給我們帶來(lái)好處的同時(shí)將會(huì)　　對(duì)現(xiàn)有的電網(wǎng)產(chǎn)生什么樣的問(wèn)題?　　由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定差,調(diào)節(jié)能力差的能源,發(fā)電量受天氣及地域的影響較大　　,并網(wǎng)發(fā)電后會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全,穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成一定影響.至于有多大的影響　　目前尚不清楚.我們知道目前電能是不能大規(guī)模低成本儲(chǔ)存的,在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)也不能大規(guī)模低成　　本儲(chǔ)存.這就使得光伏發(fā)電的應(yīng)用受到物理因素的制約,同時(shí)也受到地理上的限制.但是隨著技術(shù)和　　市場(chǎng)的發(fā)展,當(dāng)光伏發(fā)電的上網(wǎng)電量在電網(wǎng)中與火電廠,水電,核電等電廠的發(fā)電量處于可比較的數(shù)　　量級(jí)和成為不可忽略的一部分時(shí),光伏并網(wǎng)發(fā)電將對(duì)現(xiàn)有發(fā)電模式和電網(wǎng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策和環(huán)境　　效益帶來(lái)如下問(wèn)題：（如果光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用有蓄電池方案,光伏并網(wǎng)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將大打　　折扣.但是為光伏并網(wǎng)發(fā)電優(yōu)化配置的蓄電池系統(tǒng)可以部分解決以下1,2和3點(diǎn)提出的問(wèn)題.）　　1. 負(fù)荷峰谷對(duì)電網(wǎng)的影響.由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備調(diào)峰和調(diào)頻能力,這將對(duì)電網(wǎng)的早峰負(fù)荷和　　晚峰負(fù)荷造成沖擊.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)增加的發(fā)電能力并不能減少傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)組的擁有量,電網(wǎng)必須　　為光伏發(fā)電系統(tǒng)準(zhǔn)備大量的旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組來(lái)解決早峰和晚峰的調(diào)峰問(wèn)題.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)供　　電是以機(jī)組利用小時(shí)數(shù)下降為代價(jià)的.這當(dāng)然是發(fā)電商所不愿意看到的.　　2. 晝夜變化,東西部時(shí)差以及季節(jié)的變化對(duì)電網(wǎng)的影響.由于陽(yáng)光和負(fù)荷出現(xiàn)的周期性,光伏并網(wǎng)發(fā)　　電量的增加并不能減少對(duì)電網(wǎng)裝機(jī)容量的需求.　　3. 氣象條件的變化.當(dāng)一個(gè)城市的光伏屋頂并網(wǎng)發(fā)電達(dá)到一定規(guī)模時(shí),如果地理氣象出現(xiàn)大幅變化,　　電網(wǎng)將為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)提供足夠的區(qū)域性旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組和無(wú)功補(bǔ)償容量,來(lái)控制和調(diào)整系統(tǒng)的頻　　率和電壓.在這種情況下,電網(wǎng)將以犧牲經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式為代價(jià)來(lái)保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行.　　4. 遠(yuǎn)距離光伏電能輸送.當(dāng)光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)距離輸送電力在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上成為可能時(shí),由于光伏并網(wǎng)　　發(fā)電沒(méi)有旋轉(zhuǎn)慣量,調(diào)速器及勵(lì)磁系統(tǒng),它將給交流電網(wǎng)帶來(lái)新的穩(wěn)定問(wèn)題.如果光伏并網(wǎng)發(fā)電形成　　規(guī)模采用高壓交直流送電,將會(huì)給與光伏發(fā)電直流輸電系統(tǒng)相鄰的交流系統(tǒng)帶來(lái)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,　?。▽ｉT(mén)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電的輸電線路,由于使用效率低,將對(duì)荒漠太陽(yáng)能的利用形成制約.用于借道　　或者兼顧輸送光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電能的輸電線路,由于負(fù)荷率低下,顯得很不經(jīng)濟(jì).）不論采用高壓　　交流或直流送出,光伏并網(wǎng)發(fā)電站都必須配備自動(dòng)無(wú)功調(diào)壓裝置.至于對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的影響,目前還未　　見(jiàn)到光伏發(fā)電在電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算中的數(shù)學(xué)模型（包括電源模型和負(fù)荷模型）.光伏并網(wǎng)發(fā)電將對(duì)電網(wǎng)安　　全穩(wěn)定運(yùn)行有多大的影響目前尚不清楚.　　5. 降耗問(wèn)題；光伏并網(wǎng)發(fā)電的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是可替代礦物燃料的消耗.由于光伏并網(wǎng)發(fā)電增加了發(fā)　　電廠旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)備用或者是熱備用,因此,光伏并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際降耗比率應(yīng)該扣除旋轉(zhuǎn)備用或　　熱備用損失的能量.光伏并網(wǎng)發(fā)電的降耗效率應(yīng)該考慮到由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)提供的電力導(dǎo)致發(fā)電　　公司機(jī)組利用小時(shí)數(shù)降低帶來(lái)的效率損失.由于電力系統(tǒng)是作為一個(gè)整體來(lái)運(yùn)行的,光伏并網(wǎng)發(fā)電向　　電網(wǎng)輸送電力將侵害其他發(fā)電商的利益,這是作為政策制定者需要考慮的問(wèn)題.這是由于電網(wǎng)在考慮　　安全,穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí),不僅僅只由水電廠擔(dān)任旋轉(zhuǎn)備用.因此,系統(tǒng)中總的光伏并網(wǎng)發(fā)電量所等　　效的理論降耗標(biāo)煤量前應(yīng)該乘以一個(gè)小于1的系數(shù),并且等比例的減去旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組的廠用電損耗.　　6. 環(huán)保問(wèn)題；光伏發(fā)電帶來(lái)的減排效果是否應(yīng)該只考慮火電排放的二氧化硫和二氧化碳還有待研究,　　因?yàn)楫?dāng)光伏并網(wǎng)發(fā)電時(shí),同樣電網(wǎng)在考慮電網(wǎng)安全,穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí),往往減少出力的不僅僅是火　　電廠,而考慮旋轉(zhuǎn)備用時(shí),也不僅僅是水電廠來(lái)承擔(dān)旋轉(zhuǎn)備用的任務(wù)（水電廠承當(dāng)旋轉(zhuǎn)備用任務(wù)損失　　較?。?因此,在考慮光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的減排貢獻(xiàn)時(shí),也應(yīng)該在理論值前乘以一個(gè)小于一的系數(shù).　　這個(gè)結(jié)論并不象一些文章中所講的那么樂(lè)觀.　　7. 順便指出,風(fēng)力發(fā)電也存在環(huán)保生態(tài)問(wèn)題.國(guó)外有環(huán)保人士指出大型的風(fēng)力發(fā)電站往往建在季　　風(fēng)的風(fēng)道上,這往往是候鳥(niǎo)遷徙的最佳路線.　　結(jié)束語(yǔ)　　光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于解決離網(wǎng)地區(qū)通信,微波等設(shè)備的能源動(dòng)力,分散人口地區(qū)的小容量電力消費(fèi)　　及為有條件建立光伏屋頂?shù)慕ㄖ偷靥峁╇娏?未來(lái)電網(wǎng)在做發(fā)展規(guī)劃時(shí),對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)充分考慮離　　網(wǎng)光伏發(fā)電和光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響和數(shù)學(xué)模型.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以作為在線有源可變負(fù)荷　　模型來(lái)考慮（這里指的是城市中既可由離網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng),也可以由市電網(wǎng)供電的負(fù)荷）.光伏并　　網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)如果以110V或220V并網(wǎng)供電時(shí),也可以把光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)考慮為可從負(fù)到正變化的有源　　負(fù)荷模型.通過(guò)上述分析,光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)期定位只能作為電網(wǎng)節(jié)能降耗的重要補(bǔ)充手段.如果超出　　這個(gè)戰(zhàn)略定位,將造成投資和額外的能源浪費(fèi),對(duì)減少污染排放量的樂(lè)觀看法也要大打折扣.　　麻煩-設(shè).置下-最佳;