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太阳能光伏发电具有哪些特点优势如何实现发电

作者:admin发布时间:2020-07-03 06:59

  光伏(PV)是利用表现出光伏效应的半导体材料将光转化为电能,这种现象在物理学,光化学和电化学中都有研究。

  光伏已成为具有高太阳能潜力的地区中最便宜的电力来源,2020年的价格竞标价格低至0.01567美元/ 千瓦时。面板价格在十年内下降了10倍。这种竞争力为全球向可持续能源的过渡开辟了道路,这将有助于缓解全球变暖。如果碳排放量保持在当前水平,将在2028年升温达到1.5度。

  将PV用作主要能源需要能量存储系统或通过高压直流电源线进行全球分配,从而导致额外成本。

  光伏系统采用的太阳能电池组件,每一个包括多个太阳能电池。光伏设备可以是地面安装,屋顶安装,壁挂安装或浮动安装。既可以用固定架固定,也可以使用太阳能跟踪器跟踪天空中的太阳。

  太阳能光伏发电具有特定的优势:安装后,其运行不会产生污染,也不会产生温室气体排放,在电力需求方面显示出简单的可扩展性,并且地壳中的硅具有很大的可用性。

  自1990年代以来,光伏系统就长期用于特殊应用中,例如独立安装,并网光伏系统已开始使用。光伏组件于2000年首次批量生产,当时德国环保主义者和Eurosolar组织获得了政府资助的一万个屋顶计划。

  技术的进步和制造规模的增加都降低了成本,提高了可靠性,并提高了光伏装置的效率。例如对太阳能发电的优惠上网电价,已为许多国家的太阳能光伏装置提供了支持。现在有100多个国家使用太阳能光伏。

  

  今天使用的太阳能电池主要有两种类型:单晶和多晶。尽管还有其他制造太阳能电池的方法(例如薄膜电池或有机电池),但单晶和多晶太阳能电池是迄今为止最常见的住宅和商业的选择。

  单晶太阳能电池中,通过元素的单晶体硅制成。另一方面,多晶电池是通过将许多硅晶体碎片融化在一起制成的。这导致了单电池和多电池之间的两个关键区别。在效率方面通常,单晶太阳能电池要比多晶太阳能电池高。这是由于使用了单个的对齐的硅晶体,从而使通过光伏效应产生的电子更容易流动。多晶电池具有沿许多不同方向排列的硅碎片,这使得电流流动稍微困难一些。但是,用多晶太阳能电池制成的太阳能电池板通常比单晶选项便宜。这是因为用于多晶电池的制造工艺更简单并且需要更少的专门工艺。

  光伏电池通过光伏效应吸收日光并产生流动的电能。该过程根据太阳能技术的类型而有所不同,但是在所有太阳能光伏电池中有一些通用的步骤。

  首先,太阳光射到光伏电池上,并被其制成的半导体材料(通常是硅)吸收。传入的光能导致硅中的电子被打散,最终将成为您在家中可以使用的太阳能。

  光伏电池中使用两层硅,每一层都经过特殊处理或“掺杂”以产生电场,这意味着一侧具有净正电荷,而一侧具有净负电荷。该电场使松散的电子沿一个方向流过太阳能电池,从而产生电流。

  一旦松散的电子产生电流,每个太阳能电池侧面的金属板就会收集这些电子并将其转移到电线上。此时,电子可以作为电流通过电线流到太阳能逆变器,然后流到整个家庭。

  光伏电池本身不能产生足够的可用电能。为了产生家庭可能需要的能量,将众多太阳能电池连接在一起以创建太阳能电池板,将其成组安装以形成太阳能系统。一个典型的带有60个光伏电池的住宅太阳能电池板可能产生220瓦至400瓦以上的功率。

  太阳能电池产生的电力干净而安静。由于光伏系统不使用阳光以外的燃料,因此不会将任何有害的空气或水污染释放到环境中,不会消耗自然资源,也不会危害动物或人类健康。

  PV电池最初是为在太空中使用而开发的,维修费用非常昂贵。即使价格昂贵,光伏仍然为几乎环绕地球的每颗卫星供电,因为它可以长时间可靠地运行,几乎不需要维护。

  太阳能是一种本地可再生资源。它不需要从该国其他地区或世界各地进口。这减少了与运输相关的环境影响,也减少了我们对进口石油的依赖。而且,与开采和收获的燃料不同,当我们使用太阳能发电时,我们不会消耗或改变资源。

  可以根据能源需求将PV系统构建为任意大小。此外,如果光伏系统的所有者的能源需求发生变化,则可以对其进行放大或移动。例如,随着房屋的能源使用量和财务资源的增长,房主可以每隔几年添加一次模块。牧场主可以使用移动式安装在拖车上的抽水系统在牲畜转入不同田地时给牲畜浇水。

  PV生产过程中使用了一些有毒化学物质,例如镉和砷。这些环境影响很小,可以通过回收和适当处置轻松控制。

  太阳能的生产要比常规能源贵一些,一部分原因是制造PV设备的成本,另一部分取决于由于设备的转换效率。随着转化效率的不断提高和制造成本的不断降低,PV与传统燃料的成本竞争力将日益增强。

  太阳能是一种可变能源,其能源生产取决于太阳。如果天气条件不合适,太阳能设施可能一直不发电,如果该地区过多的电力来自太阳能,可能会导致能源短缺。

  根据温度,日照时间和用电量等因素,业主将需要使用不同数量的太阳能电池板来产生足够的能量。无论如何,安装太阳能电池板系统将可能包括数百个太阳能光伏电池一起工作以产生电流。

  继水力和风力发电之后,就全球容量而言,光伏发电是第三大可再生能源。在国际能源机构预计,光伏装机容量将从2019的700GW增加到2024年的880GW。

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