国内太阳能光伏清洁生产状况令人担忧

第一篇：国内太阳能光伏清洁生产状况令人担忧

国内太阳能光伏清洁生产状况令人担忧

环球光伏网（GlobePV.com）消息：一国际环保组织日前发布了我国第一份国内光伏发电清洁生产现状得报告，该研究报告通过调研和访谈得形式，系统地分析了产业链各个环节得环境影响、能耗以及碳排放等问题。结果显示，我国光伏发电行业每前得主要污染排放与高能耗问题是有技术解决方案得，并在国内已有实践。

这份《我国光伏发电产业清洁生产研究报告》指出，就能耗而言，光伏发电发电是低碳能源;同时，我国光伏发电行业实现清洁生产并没有技术瓶颈，光伏发电产业是可以实现环境保护与降低成本得双赢得。

光伏发电发电比起化石能源在能耗等方面具有明显得优越性。光伏发电发电得能量回收周期仅为1.3年，而其使用寿命为25年，这意味着1.3年之后约24年时间里光伏发电发电都是零碳排放。

在光伏发电制造过程中，光伏发电发电得碳排放量也只是化石能源得1/10到1/20，在节能减排方面拥有无可比拟得优越性。

作为一种清洁能源，人们对太阳能光伏发电发电充满期望。但经过近几年爆发式得发展，光伏发电产业在生产环节得污染与能耗问题已随之凸显，备受社会得关注与质疑。

目前，我国已成为世界最大得光伏发电设备生产国，但整个光伏发电产业得清洁生产状况令人忧虑。以产业上游得多晶硅环节为例，目前我国得多晶硅企业有70多家，只有20家达到2011年颁布得国家《多晶硅行业准入条件》要求，说明我国得多晶硅企业只有不到1/3得企业得能耗和环保达标能够满足清洁生产得基本要求。这20家企业规模也参差不齐，有得生产规模达到了万吨级，有得规模较小，有得还在建设中没有实际生产，能够继续生产得企业不到10家。除了多晶硅环节，国内下游得组件企业多达700-800家，只有少数几家上市企业发布了企业社会责任报告，披露了企业得能耗水平和“三废”排放情况。我国光伏发电企业对清洁生产得认识还多停留于口号和形式上。在常规污染控制方面存在很多漏洞。该研究报告认为，光伏发电行业得生产现状之所以令人不满，企业和政府都有着不可推卸得责任。大多数国内企业只是把清洁生产停留在末端治理阶段，并没有将清洁生产得概念从源头实施，未升级换代生产技术，使得治理费用高，而效果却并不理想。同时，行业缺少监管以及统一得行业生产标准，加之各地方政府在大力发展新能源得过程中，盲目追求数量，地方有关部门以及工业园区为了招商引资降低三废排放标准，或者不严格执行相关环境标准，配套污染治理设施落实不到位，使得光伏发电行业得环境影响存在一定隐患。多晶硅行业在发展前期供不应求得局面也使生产企业忽略环保标准和清洁生产。国内得多晶硅行业由于起步较晚，又同时面临工艺和装备落后得问题。

通过调研该报告提出，作为一种成熟得能源转化技术，光伏发电生产过程中可能出现得污染是可以通过清洁生产技术解决得。而这些措施和技术在国内已经有企业在实施，说明技术并不是清洁生产得瓶颈。

报告呼吁，政府尽快制定更全面得光伏发电行业清洁生产标准，并建立相关认证体系，作为市场得准入标准，规范和引导光伏发电行业未来得发展方向。企业也应对社会发布年度清洁生产报告，公开透明地披露各个环节得环境指标和能耗水平。

第二篇：太阳能光伏发电国内现状和展望

太阳能光伏发电国内现状和展望

一、中国光伏发电的战略地位

1.1 中国的能源资源和可再生能源现状和预测；

无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10％。图一给出了世界和中国主要常规能源储量预测。

从长远来看，可再生能源将是未来人类的主要能源来源，因此世界上多数发达国家和部分发展中国家都十分重视可再生能源对未来能源供应的重要作用。在新的可再生能源中，光伏发电和风力发电是发展最快的,世界各国都把太阳能光伏发电的商业化开发和利用作为重要的发展方向。根据欧洲JRC 的预测，到2030年太阳能发电将在世界电力的供应中显现其重要作用，达到10%以上，可再生能源在总能源结构中占到30％；2050 年太阳能发电将占总能耗的20%，可再生能源占到50％以上，到本世纪末太阳能发电将在能源结构中起到主导作用。图二是欧洲JRC 的预测。

中国是一个能源生产大国，也是一个能源消费大国。2003 年能源消费总量约为16.8 亿吨，比2002 年增长13%，其中：煤炭占67.1%、石油占22.7%、天然气占2.8%、水电等占7.3%，石油进口达到9700 万吨。由于能源需求的强劲增长，煤炭在能源消费结构中的比例有所提高，比2002 年提高1 个百分点。下图给出了我国2003 年一次能源消费构成。

我国政府重视可再生能源技术的发展，主要有水能、风能、生物质能、太阳能、地热能和海洋能等。我国目前可再生能源的发展现状如下：

水能：我国经济可开发的水能资源量为3.9 亿千瓦，年发电量1.7 万亿千瓦时，其中5 万千瓦及以下的小水电资源量为1.25 亿千瓦。到2003 年底，我国已建成水电发电装机容量9000 万千瓦，其中小水电容量3000 万千瓦。

风能：我国濒临太平洋，季风强盛，海岸线长达18000 多公里，内陆还有许多山系，改变了气压的分布，形成了分布很广的风能资源。根据全国气象台风能资料估算，我国陆地可开发装机容量约2.5 亿千瓦，海上风能资源量更大，可开发装机容量在7.5 亿千瓦,总共可开发装机容量10 亿千瓦。目前全国已建成并网风力发电装机容量57 万千瓦，此外，还有边远地区农牧民使用的小型风力发电机约18 万台，总容量约3.5 万千瓦。

太阳能：目前太阳能利用方式主要有热利用和光电利用两种，到2003 年底，全国已安装光伏电池约5 万千瓦，主要为边远地区居民及交通、通讯等领域提供电，现在已开始进行并网光伏发电系统的试验和示范工作。全国已有太阳光伏电池及组装厂 10 多家，制造能力超过2 万千瓦。到2003 年底，全国太阳热水器使用量为5200 万平方米，约占全球使用量的40%，年生产量为1200 万平方米。

生物质能：生物质能主要有农、林生产及加工废弃物、工业废水和城市生活垃圾等。目前，全国农村已有户用沼气池1300 多万口，年产沼气约33 亿立方米；大中型沼气工程2200 多处，年产沼气约12 亿立方米；生物质发电装机容量200多万千瓦。

其它可再生能源：除上述水能、风能、太阳能、生物质能外，还有地热能、海洋能等可再生能源资源。目前所占比例不大。我国目前新技术利用可再生能源（不含传统秸秆燃烧和5 万千瓦以上的大水电）总量为5000 万吨标煤，占能源消耗总量3％。

可再生能源是可循环利用的清洁能源，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。目前，小水电、风电、太阳热水器和沼气等可再生能源技术已经成熟，生物质供气和发电技术也接近成熟，具有广阔的发展前景。预计今后20-30年内，可再生能源将逐步从弱小地位走向能源主角，将对经济和社会发展做出重大贡献。我国可再生能源2010，2020 直至2050 年的发展预测如下：

中国电力现状和未来电力缺口分析

中国的电力供应在2000 年以前不紧张，2001 年以后，由于经济发展迅猛，电力需求以每年超过20％的速度增长，2003 年全国出现电力供应严重不足的现象，电力供应的紧张情况在今后2－3 年内不会缓解。2002 年全国电力装机35657万千瓦，煤电占74.5％，发电16542 亿千瓦时，煤电占81.7％。下表给出了2002年我国电力装机和发电情况：

按照目前的经济发展趋势和中国的资源情况，2010 年和2020 年的电力供应单靠传统的煤、水、核是不够的，尚存在一定的缺口，需要由可再生能源发电来填补。

二、世界光伏产业现状和发展预测

太阳电池是利用材料的光生伏打效应直接将太阳能变成电能的半导体器件，也称光伏电池。1954 年，第一块实用的硅太阳电池（η＝6％）与第一座原子能发电站同时在美国诞生，1959 年太阳电池进入空间应用，1973 年能源危机后逐步转到地面应用。

光伏发电分为独立光伏系统和并网光伏系统。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源，阴极保护，太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。

并网光伏发电系统是与电网相连并向电网馈送电力的光伏发电系统。目前从技术上可以实现的光伏发电系统并网的方式有：屋定并网发电系统和沙漠电站系统。屋顶系统是利用现有建筑的屋顶有效面积，安装并网光伏发电系统，其规模一般在几个kWp 到几个 MWp 不等。沙漠电站则是在无人居住的沙漠地区开发建设大规模的并网光伏发电系统，其规模从10MWp 到几个GWp 的规模不等。

近年来，世界太阳电池年产量迅速增加，连续8 年增速在30%左右，2004 年的年增长率甚至超过60%，达到1200MW。下图给出世界历年太阳电池产量：

三、中国光伏发电市场和产业现状

3.1 中国太阳电池的市场发展

我国于1958 年开始研究太阳电池，于1971 年成功地首次应用于我国发射的东方红二号卫星上。于1973 年开始将太阳电池用于地面。我国的光伏工业在80年代以前尚处于雏形，太阳电池的年产量一直徘徊在10KW 以下，价格也很昂贵。

由于受到价格和产量的限制，市场的发展很缓慢，除了作为卫星电源，在地面上太阳电池仅用于小功率电源系统，如航标灯、铁路信号系统、高山气象站的仪器用电、电围栏、黑光灯、直流日光灯等，功率一般在几瓦到几十瓦之间。在“六五”(1981－1985)和“七五”(1986－1990)期间，国家开始对光伏工业和光伏市场的发展给以支持，中央和地方政府在光伏领域投入了一定资金，使得我国十分弱小的太阳电池工业得到了巩固并在许多应用领域建立了示范，如微波中继站、部队通信系统、水闸和石油管道的阴极保护系统、农村载波电话系统、小型户用系统和村庄供电系统等。同时，在“七五”期间，国内先后从国外引进了多条太阳电池生产线，除了一条1MW 的非晶硅电池生产线外，其它全是单晶硅电池生产线，使得我国太阳电池的生产能力猛增到4.5MWp/ 年，售价也由“七五”初期的80 元/Wp 下降到40 元/Wp 左右。

九十年代以后，随着我国光伏产业初步形成和成本降低，应用领域开始向工业领域和农村电气化应用发展，市场稳步扩大，并被列入国家和地方政府计划，如西藏 “阳光计划”、“光明工程”、“西藏阿里光伏工程”、光纤通讯电源、石油管道阴极保护、村村通广播电视、大规模推广农村户用光伏电源系统等。进入21 世纪，特别是近3 年的“送电到乡”工程，国家投资20 亿，安装20MW，解决了我国800 个无电乡镇的用电问题，推动了我国光伏市场快速、大幅度增长。

与此同时，并网发电示范工程开始有较快发展，从5kW、10kW 发展到100kW 以上，2004 年深圳世博园1MW 并网发电工程成为我国光伏应用领域的亮点。截止2004 年底，我国光伏系统的总装机容量约达到65MW。

深圳、汕头、广州和浙江等地，大量出口太阳能庭院灯，年销售额达5 亿之多。庭院灯用的电池片通常进口，然后用胶封装，工艺简单。所用电池片每年达6MW 之多，是太阳电池应用的一个大户(这部分未入统计)。3.2 中国太阳电池的产业化现状

上世纪七十年代末到八十年代中，我国一些半导体器件厂开始利用半导体工业废次单晶和半导体器件工艺生产单晶硅太阳电池，我国光伏工业进入萌发时期。八十年代中后期，我国一些企业引进成套单晶硅电池和组件生产设备，以及非晶硅电池生产线，使我国光伏电池∕组件总生产能力达到4.5MW，我国光伏产业初步形成。九十年代初中期，我国光伏产业处于稳定发展时期，生产量逐年稳步增加。九十年代末我国光伏产业发展较快，设备不断更新。2003 年、2004 年在我国《送电到乡》工程及国际市场推动下，一批电池生产线、组件封装线、晶硅锭∕硅片生产线相继投产和扩产，使我国光伏产业的能力有大幅度上升，我国光伏产业进入全面快速发展时期。截止2004 年底，我国光伏产业总的年生产能力为：组件150MW，电池生产67MW，硅锭∕硅片生产54MW；生产量约为组件100MW，电池42MW(其中非晶硅 4MW)，硅锭∕硅片46MW。

最近3 年由于《送电到乡》工程和国际市场的推动，我国太阳电池∕组件生产迅速增长，2004 年的产量是2002 年的6 倍。电池和组件性能不断提高，商业化电池效率由八十年代的10－12％提高到12－14％。太阳电池∕组件成本20 年来不断降低，售价由八十年代初的65－70 元∕Wp 降到2003 年的24－28 元∕Wp，2004 年由于太阳级硅国际性紧缺，售价又回升到28－32 元∕Wp。2004 年我国太阳电池的实际产量达到50MWp，国内光伏市场消化掉不到10MWp 的光伏组件，产品绝大部分出口到国外。

虽然我国光伏产业发展迅速，产业规模和技术水平都有相应提高。但同发达国家相比，仍存在很大差距，如：专用原材料国产化程度不高，品种不全，已经实现国产化的材料和部件，其性能比国外偏低，如银、铝浆、EVA 等。组件封装低铁绒面玻璃、TPT 尚未投放市场。

光伏产业链上游小、下游大的不平衡状态，其中最严重的是太阳级多晶硅生产是空白，完全依赖进口。其它环节的差额部分需要进口，如电池片、硅锭∕硅片，配套材料等，如图5 所示。

产业设备设计水平和制造能力落后。多晶硅铸造炉、线锯、破锭机完全需要进口；PECVD 氮化硅沉积设备、丝网印刷机、电池片分选机、串联焊接机等性能均不能满足现代化生产需要。这些设备都需要全套引进，等等。

这些差距同研发基础和工业基础薄弱有关。企业通过引进消化吸收能够在短时间内建立起现代光伏产业，但配套的专用材料和设备一时还跟不上，其中太阳级多晶硅材料尤其突出。国家应组织光伏产业同化工、机电设备制造产业联合攻关，同时积极寻求国际合作，以太阳能级硅为切入点，避开半导体级硅的技术封锁。

四、中国光伏发电的市场预测和规划建议

4.1 总体分发展目标

“

十一、五”以及到2020 年光伏发展规划目标预测如下：

4.2 “

十一、五”建设重点布局

“

十一、五”期间，应把实施农村离网光伏发电计划，落实开阔地（荒漠）大型并网光伏电站先导项目以及“中心城市建筑光伏并网”计划作为重点。对于光伏商业化发展也给予政策方面的积极扶持和支持。

4.2.1.农村离网光伏发电计划

我国还有大约28,000 个村庄，7 百万户，3,000 万人口无电。这些无电人口大都分布在我国西部地区和一些海岛，其中一些无电村庄使用柴油发电机发电，每日供电2－3 小时；有些连柴油发电机也没有，只能点酥油灯、煤油灯和蜡烛照明。这些无电地区有很丰富的太阳能资源，光伏发电在这样的地区有广阔的市场前景。下表列出了中国当前无电村和无电户的分布情况：

无电乡的供电问题已经通过“送电到乡”工程基本解决。还有无电村和无电户需要解决供电问题。如果每个无电村按照10KWp,每个无电户按照400Wp 规划，再考虑到已建电站的扩容，则潜在市场大约是3,000 MWp。

从目前的国力和政策看，2010 年以前，争取全部解决西部50 户以上的无电村和15%的散居无电户的用电问题，2006-2010 年间，争取解决10000 个无电村和100 万无电户的用电问题,新增光伏用量265MWp，累计用于农村电气化的太阳电池达到300 MWp，分计划如下：

4.2.2.开阔地大型并网光伏电站建设

从目前的国力和政策看，2010 年以前，应先开展开阔地大型光伏电站试验，所选择的试验地点应当具备如下条件：靠近主干电网（最好在50 公里以内），以减少新增输电线路的投资；主干电网具有足够的承载能力，在不改造的情况下有能力输送光伏电站的电力；距离用电负荷中心在100 公里以内，以减少输电损失；如果附近没有用电负荷中心，则最好有大型水电站，可以将光伏电站的电力通过抽水蓄能转换。规划在2010 年以前建立2－3 座10－20MWp 左右的开阔地(荒漠)先导示范电站，总装机达到30MWp，以实验其技术和经济的可行性。2010－2020 年正式启动中国开阔地（荒漠）光伏电站计划，争取2010-2020年新增光伏电站装机11,970MWp，到2020 年底累计开阔地(荒漠)光伏电站装机12GWp。

五、结论

1、中国有很好的太阳能资源，有足够的建筑屋顶和沙漠／荒漠资源，具有大规模发展光伏发电的条件；

2、光伏将在中国未来的电力供应中扮演重要角色，预计中国光伏工业将以每年不低于40％ 的速度增长；

3、当前中国光伏工业和光伏市场发展很快，但存在“头小尾大”不平衡的问题，不解决高纯多晶硅原材料和硅片生产的问题，中国光伏工业的发展就会受到限制；

4、中国光伏工业发展的关键在于政策。如果中国的“可再生能源促进法”得以实施，仿效德国的成功经验，中国光伏事业发展的资金障碍是可以消除的。

第三篇：太阳能光伏申请书

简述

本系统为大型并网光伏发电系统，太阳电池板采用江苏晶澳太阳能有限公司生产的单晶硅太阳能电池组件，逆变器采用固德威，系统装机容量为5KW。经过隔离变压器后并入电网，最终实现将整个光伏并网系统接入电网系统。光伏并网型逆变器并网后与电网安全运行，所产生的电与电网电力是同频、同相，且具备抗孤岛等控制特殊情况的能力。

安装设计

方阵支撑结构设计包括安装方式设计、方位角设计、支架倾角设计、阵列间距设计，以及支撑结构的基础、结构、零件的设计等内容。需根据总体技术要求、地理位置、气候条件、太阳辐射资源、场地条件等具体情况来进行。

安装方式设计

大型的太阳电池方阵的安装主要有固定式和跟踪式两种。根据项目特点，本项目采用固定式安装。固定式结构简单，安全可靠，安装调试及管理维护都很方便。

固定式支架倾角的设计

方阵安装倾角的最佳选择取决于诸多因素，如地理位置，全年太阳辐射分布，直接辐射与散射辐射比例，负载供电要求和特定的场地条件等，并网光伏发电系统方阵的最佳安装倾角可采用专业系统设计软件来确定，它是系统全年发电量最大时的倾角，根据项目所在地气象资料及实际情况，选择倾角为22º。

方阵支架方位角的设计

一般情况下，太阳电池方阵面向正南安装。

第四篇：太阳能光伏产业工作总结

真抓实干出实效 主动作为谱新篇

太阳能光伏产业是**市战略性新兴产业重点支持和发展的领域之一。位于常熟市的**光伏高技术特色产业基地现已集聚光伏企业50余家，产品涵盖光伏组件、光伏产品应用、光伏系统、测试设备、EVA、太阳能绝缘背板、钢化玻璃等方面，初步形成了创新能力强、产业链丰富、配套不断完善的光伏高新技术产业集群。面对光伏产业依然严峻的形势，**光伏特色产业基地努力扩大产业影响，拓展产业链条，发挥产业集聚效应，维持了快速健康地发展。预计2015 年实现产值200亿元，同比增长10%以上。

一是努力扩大产业影响力。近年来，基地多措并举，引进来和走出去相结合，多渠道扩大产业影响。借助光伏协会及光伏战略技术联盟为平台，邀请国内外众多知名光伏专家学者莅临指导；与美国美南中国专家协会联合会合作，利用科技人才创业服务平台，加速吸引光伏产业的海内外优秀人才和项目；有效运用政府搭台，企业唱戏的形式，组织人员积极参加国内各个大型光伏展会，宣传和推广基地和相关企业；先后派遣上百人次赴上海、浙江，**等地拜访潜在客户，全面开拓光伏相关市场。2015年，前来基地考察交流的国内外客商超过30批次，产业的知名度得到显著提升。

二是发挥产业集聚效应。目前，入驻基地的光伏企业已超过50家，形成了相当完备的光伏组件及其配套产品产业链。龙头企业阿特斯和中利腾晖销售情况有了较大增长，有效带动基地整体产值的提高；福斯特、**中来两家公司顺利上市；赛历、广晟、长发、华融等一批配套企业销售突破亿元，瑞德、英特美、泰岳等一批配套企业销售突破5000万元；基地本地化采购稳步推进，近10家基地企业加入到采购群中，有效拉动了内需。另外，基地有针对性地洽谈了博硕光电的光伏自动化设备，宁夏小牛的串焊机设备，釜川科技的清洗设备等多个项目，正将产业链延伸到光伏精密机械和光伏电站应用方面。

三是加快产业转型升级。基地内企业原上马的光伏项目仍以生产低附加值的组件配套产品的居多，对产业的引领作用甚微。近年来，基地在项目的引进中优先选择光伏精密机械设备类和光伏电站应用类等中高端类光伏产业项目，努力扩大光伏精密机械设备类的规模，形成一整套太阳能光伏发电设备设计、安装、调试、维护的服务体系。支持中利腾晖、阿特斯、**中来等龙头领军企业不断丰富产品链和加强技术研发及创新，鼓励各类中小光伏企业建立更完善的技术研发创新体系，促进基地光伏产业技术革新，实现转型升级。

第五篇：太阳能光伏组件生产制造实用技术教程

太阳能光伏组件生产制造实用技术教程

第1章 太阳能光伏发电及光伏组件 1.1 太阳能光伏发电概述

1.2 太阳能光伏发电系统的构成及工作原理 1.3 太阳能光伏组件与方阵

第2章 太阳能光伏组件的主要原材料及部件 2.1 太阳能电池片 2.2 面板玻璃 2.3 EVA胶膜 2.4 背板材料TPT 2.5 铝合金边框 2.6 互连条及助焊剂 2.7 有机硅胶 2.8 接线盒及连接器 2.9 原材料的检验标准及方法

第3章 太阳能光伏组件生产工序及工艺流程

第4章 电池片的分选、检测和切割工序

第5章 电池片的焊接工序

第6章 叠层铺设工序 第7章 层压工序

第8章 装边框及清洗工序

第9章 光伏组件的检验测试

第10章 光伏组件的包装

第11章 常用设备及操作、维护要点

第12章 光伏组件的生产管理

12.1 光伏组件生产常用图表及技术文件 12.2 光伏组件的板型设计 12.3 光伏组件生产的6S管理 12.4 光伏组件生产车间管理制度 12.5 光伏组件生产工序布局

附录1 常用光伏组件规格尺寸及技术参数 附录2 IEC61215质量检测标准 附录3 …………

第1章 太阳能光伏发电及光伏组件

本章主要介绍太阳能光伏发电系统的特点、构成、工作原理及分类。使读者对太阳能光伏发电系统有一个大致的了解。

1.1 太阳能光伏发电概述

1.1.1 太阳能光伏发电简介

太阳能光伏发电的基本原理是利用太阳能电池（一种类似于晶体二极管的半导体器件）的光生伏打效应直接把太阳的辐射能转变为电能的一种发电方式，太阳能光伏发电的能量转换器就是太阳能电池，也叫光伏电池。当太阳光照射到由P、N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的太阳能电池上时，其中一部分光线被反射，一部分光线被吸收，还有一部分光线透过电池片。被吸收的光能激发被束缚

图1-1 太阳能光伏电池发电原理 的高能级状态下的电子，产生电子—空穴对，在p-n结的内建电场作用下，电子、空穴相互运动(如图1-1)，n区的空穴向p区运动，p区的电子向n区运动，使太阳电池的受光面有大量负电荷(电子)积累，而在电池的背光面有大量正电荷(空穴)积累。若在电池两端接上负载，负载上就有电流通过，当光线一直照射时，负载上将源源不断的有电流流过。单片太阳能电池就是一个薄片状的半导体P-N结。标准光照条件下，额定输出电压为0．48V。为了获得较高的输出电压和较大的功率容量，往往要把多片太阳能电池连接在一起构成电池组件和电池方阵应用。太阳能电池的输出功率是随机的，不同时间、不同地点、不同安装方式下，同一块太阳能电池的输出功率也是不同的。

1.1.2 太阳能光伏发电的优点

太阳能光伏发电发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此，与化石能源、风能和生物质能等新型发电技术相比，光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术，其主要优点如下：

⑴ 太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。在地球上分布广泛，只有有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制；

(2)太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失；

(3)光伏发电是直接从光子到电子的转换，没有中间过程(如热能—机械能、机械能—电磁能转换等)和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，具有很高的理论发电效率，最高可达 80%以上，技术开发潜力大；(4)光伏发电本身不用燃料，不排放包括温室气体和其它废气的任何物质，不污染空气，不产生噪音, 对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。是真正的绿色环保可再生新能源；

(5)光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源；

(6)光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳，电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低；

(7)光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长(30 年以上)。晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。在光伏发电系统中，只有设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。

(8)太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。

1.1.3 太阳能光伏发电的缺点

当然，太阳能光伏发电也有它的不足和缺点，归纳起来有这么几点：

（1）能量密度低。尽管太阳投向地球的能量总和极其巨大，但由于地球表面积也很大，而且地球表面大部分被海洋覆盖，真正能够到达陆地表面的能量只有到达地球范围辐射能量的10%左右，致使单位面积上能够直接获得的太阳能量却较少。通常以太阳辐照度来表示，地球表面最高值约为1.2 kW·h∕m2左右，绝大多数地区和大多数的日照时间内都低于1 kW·h∕m2。太阳能的利用实际上是低密度能量的收集、利用。

（2）占地面积大。由于太阳能能量密度低，这就使得光伏发电系统的占地面积会很大，每10KW光伏发电功率占地约需100平方米，平均每平方米面积发电功率为100W。随着光伏建筑一体化发电技术的成熟和发展，越来越多的光伏发电系统要占用空间和建、构筑物的屋顶和立面，将逐渐克服光伏发电占地面积大的不足

（3）转换效率低。光伏发电的最基本单元是太阳能电池组件。光伏发电的转换效率指的是光能转换为电能的比率。目前晶体硅光伏电池转换效率为13%～17%，非晶硅光伏电池只有6%～8%左右。由于光电转换效率太低，从而使光伏发电功率密度低，难以形成高功率发电系统。因此，太阳能电池的转换效率低是阻碍光伏发电大面积推广的瓶颈。

（4）间歇性工作。在地球表面，光伏发电系统只能在白天发电，晚上不能发电，除非在太空中没有昼夜之分的情况下，太阳能电池才可以连续发电，和人们的用电习惯不符。

（5）受气候环境因素影响大。太阳能光伏发电的能源直接来源于太阳光的照射，而地球表面上的太阳照射受气候的影响很大。雨雪天、阴天、雾天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态。另外，由于环境污染的影响，特别是空气中的颗粒物灰尘等降落在太阳能电池组件表面，也会阻挡部分光线的照射，使电池组件转换效率降低，发电量减少。

（6）地域依赖性强。地理位置不同，气候不同，使各地区日照资源各异。光伏发电系统只有在太阳能资源丰富的地区应用效果才好。

（7）系统成本高。由于太阳能光伏发电效率低，到目前，光伏发电的成本仍然是其他常规发电方式（火力和水力发电）的几倍。这是制约其广泛应用的最主要因素。但是我们也应看到，随着太阳能电池产能的不断扩大及电池片光电转换效率的不断提高，光伏发电系统成本下降也非常快，太阳能电池组件的价格几十年来已经从最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2.5美元左右。

（8）晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗.晶体硅电池的主要原料是纯净的硅。硅是地球上含量仅次于氧的元素，主要存在形式是沙子（二氧化硅）。从沙子一步步变成含量为99.9999%以上纯净的晶体硅，期间要经过多道化学和物理工序的处理，不仅要消耗大量能源，还会造成一定的环境污染。

尽管太阳能光伏发电有上述不足和缺点，但是随着全球化石能源的逐渐枯竭以及因化石能源过度消耗而引发的全球变暖和生态环境恶化，已经给人类带来了很大的生存威胁，因此大力发展可再生能源特别是太阳能光伏发电是解决这个问题的主要措施。由于太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，近年来我国政府也相继出台了一系列有关新能源及太阳能光伏产业的政策法规，使得太阳能光伏产业迅猛发展，光伏发电技术和水平不断提高，应用范围逐步扩大，并将在全球能源结构中占有越来越大的比例。

1.1.4 太阳能光伏发电的应用

太阳能电池及光伏发电系统已经广泛应用工业、农业、科技、国防及人民生活的方方面面，预计21世纪中叶，太阳能光伏发电将成为重要的发电方式，在可再生能源结构中占有一定比例。太阳能光伏发电的具体应用主要有以下几个方面：

（1）通讯、通信领域的应用：包括太阳能无人值守微波中继站，光缆通信系统及维护站，移动通讯基站，广播、通讯、无线寻呼电源系统，卫星通信和卫星电视接收系统，农村程控电话、载波电话光伏系统，小型通信机，部队通信系统，士兵GPS供电等。

（2）公路、铁路、航运交通领域的应用：如铁路和公路信号系统，铁路信号灯，交通警示灯、标志灯、信号灯，公路太阳能路灯，太阳能道钉灯、高空障碍灯，高速公路监控系统，高速公路、铁路无线电话亭，无人值守道班供电，航标灯灯塔和航标灯电源等。

（3）石油、海洋、气象领域的应用：石油管道阴极保护和水库闸门阴极保护太阳能电源系统，石油钻井平台生活及应急电源，海洋检测设备，气象和水文观测设备、观测站电源系统等。（4）农村和边远无电地区应用：农村和边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等用太阳能光伏户用系统、小型风光互补发电系统等解决日常生活用电，如照明、电视、收录机、DVD、卫星接收机等，也解决了为手机、MP3等随身小电器充电的问题，发电功率大多在十几瓦到几百瓦。用1千瓦到5千瓦的独立光伏发电系统或并网发电系统作为村庄、学校、医院、饭馆、旅社、商店等的供电系统。用太阳能光伏水泵，解决无电地区的深水井饮用、农田灌溉等。另外还有太阳能喷雾器、太阳能电围栏、太阳能黑光灭虫灯等

（5）太阳能光伏照明方面的应用：太阳能光伏照明包括太阳能路灯、庭院灯、草坪灯，太阳能景观照明，太阳能路标标牌、信号指示、广告灯箱照明等；还有家庭照明灯具及手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、割胶灯、节能灯、手电等。

（6）大型光伏发电系统（电站）的应用：大型光伏发电系统（电站）是10KW-50MW的地面独立或并网光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。

(7)太阳能光伏建筑一体化并网发电系统（BIPV）：将太阳能发电与建筑材料相结合，充分利用建筑的屋顶和外立面，使得大型建筑能实现电力自给、并网发电，是今后的一大发展方向。

（8）太阳能商品及玩具的应用：包括太阳能收音机、太阳能钟，太阳帽，太阳能充电器，太阳能手表、太阳能计算器，太阳能玩具等。（9）其他领域的应用:包括太阳能电动汽车、电动自行车、太阳能游艇，电池充电设备，太阳能汽车空调、换气扇、冷饮箱等；还有太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统，海水淡化设备供电，卫星、航天器、空间太阳能电站等。

1.2 太阳能光伏发电系统的构成、工作原理与分类 1.2.1 太阳能光伏发电系统的构成

通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统，也可叫太阳能电池发电系统。尽管太阳能光伏发电系统应用形式多种多样，应用规模也跨度很大，从小到零点几瓦的太阳能草坪灯，到几百千瓦甚至几个兆瓦的大型光伏发电站，但太阳能光伏发电系统的组成结构和工作原理确基本相同。主要由太阳能电池组件（或方阵）、蓄电池（组）、光伏控制器、逆变器（在有需要交流电的情况下用）以及一些测试、监控、防护等附属设施构成。

1、太阳能电池组件

太阳能电池组件也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳光的辐射能量转换为电能，可以送往蓄电池中存储起来，也可以直接用于推动负载工作。当发电容量较大时，就需要用多块电池组件串、并联后构成太阳能电池方阵。目前应用的太阳能电池主要是晶体硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等几种。

2、蓄电池

蓄电池的作用主要是存储太阳能电池发出的电能，并可随时向负载供电。太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求是：自放电率低；使用寿命长；充电效率高；深放电能力强；工作温度范围宽；少维护或免维护；价格低廉。目前为光伏系统配套使用的主要是免维护铅酸电池，在小型、微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池、锂电池或超级电容器。当需要大容量电能存储时，就需要将多只蓄电池串、并联起来构成蓄电池组。

3、光伏控制器

太阳能光伏控制器的作用是控制整个系统的工作状态，其功能主要有：防止蓄电池过充电保护；防止蓄电池过放电保护；系统短路电子保护；系统极性反接保护；夜间防反充保护等。在温差较大的地方，控制器还具有温度补偿的功能。另外控制器还有光控开关、时控开关等工作模式，以及充电状态、蓄电池电量等各种工作状态的显示功能。

光伏控制器一般分为小功率、中功率、大功率和风光互补控制器等。

4、交流逆变器

交流逆变器是把太阳能电池组件或者蓄电池输出的直流电转换成交流电，供应给电网或者交流负载使用的设备。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能发电系统。

5、光伏发电系统附属设施

光伏发电系统的附属设施包括直流配线系统、交流配电系统、运行监控和检测系统、防雷和接地系统等。

1.2.2 太阳能光伏发电系统的工作原理

太阳能光伏发电系统从大类上可分为独立(离网)光伏发电系统和并网光伏发电系统两大类。图1-2是独立型太阳能光伏发电系统的工作原理示意图。太阳能光伏发电的核心部件是太阳能电池板，它将太阳光的光能直接转换成电能，并通过控制器把太阳能电池产生的电能存储于蓄电池中。当负载用电时，蓄电池中的电能通过控制器合理地分配到各个负载上。太阳能电池所产生的电流为直流电，可以直接以直流电的形式应用，也可以用交流逆变器将其转换成为交流电，供交流负载使用。太阳能发电的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存储起

图 1-2 独立型太阳能光伏发电系统工作原理

来，在需要时使用。

图1-3是并网型太阳能光伏发电系统工作原理示意图。并网型光伏发电系统由太阳能电池组件方阵将光能转变成电能，并经直流配线箱进入并网逆变器，有些类型的并网型光伏系统还要配置蓄电池组存储直流电能。并网逆变器由充放电控制、功率调节、交流逆变、并网保护切换等部分构成。经逆变器输出的交流电供负载使用，多余的电能通过电力变压器等设备馈入公共电网(可称为卖电)。当并网光伏系统因气候原因发电不足或自身用电量偏大时，可由公共电网向交流负载供电(称为买电)。系统还配备有监控、测试及显示系统，用于对整个系统工作状态的监控、检测及发电量等各种数据的统计，还可以利用计算机网络系统远程传输控制和显示数据。

图1-3 并网型太阳能光伏发电系统工作原理