太陽能熱發(fā)電具有巨大的潛力，因此對于太陽能熱發(fā)電未來的發(fā)展，應(yīng)著眼于市場應(yīng)用的開發(fā)，使太陽能熱發(fā)電真正溶入到我們的生活當中。研究低成本的反射材料、接收器和發(fā)電設(shè)備成為了降低熱發(fā)電成本的關(guān)鍵，也是當前熱發(fā)電領(lǐng)域研究的重點。

    二、太陽能光伏發(fā)電

    太陽能光伏發(fā)電是利用太陽能光伏電池的光生伏打原理把太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式。

    （1） 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

    太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光伏電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。

　  太陽能光伏電池板是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能光伏電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。

    太陽能控制器控制著整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ堋?/P>

    蓄電池一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

    在很多場合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能。

   （2） 太陽能光伏電池的原理

    太陽能電池內(nèi)部存在P-N結(jié)，當P-N結(jié)處于平衡狀態(tài)時，在P-N結(jié)處形成耗盡層，存在由N區(qū)到P區(qū)的勢壘電場。當太陽光入射的能量大于硅禁帶寬度的時候，射入電池內(nèi)部的太陽光子，把電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生一個電子-空穴對。電子-空穴對隨即被勢壘電場分離，電子和空穴被分別推向N區(qū)和P區(qū)，并向P-N結(jié)交接面處擴散，當?shù)竭_勢壘電場邊界時，受勢壘電場的作用，電子留在N區(qū)，空穴留在P區(qū)，形成內(nèi)建電場。而由于內(nèi)建電場的作用，N區(qū)中的空穴和P區(qū)中的電子被分別推向?qū)Ψ絽^(qū)域，使N區(qū)積累了過剩的電子，P區(qū)積累了過剩的空穴，即在P-N結(jié)兩側(cè)形成了與勢壘電場方向相反的光生電動勢，當接入負載后，就會產(chǎn)生電流流出。

    （3） 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

     當前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類：獨立蓄電系統(tǒng)、反饋式發(fā)電系統(tǒng)、市電并聯(lián)系統(tǒng)。

    在國內(nèi)外應(yīng)用已有若干年。系統(tǒng)比較簡單、造價低。只因其一系列的電池維護困難，而限制了使用范圍。

    當用電負載較大時，太陽能電力不足就向市電網(wǎng)絡(luò)購電，而負載較小或不使用電器時，就可以將多余的電力賣給市電。這種方式的實施意義重大。適用于電網(wǎng)己全面改造的城市。

    常常是太陽能發(fā)電的中期運用形式。由于城市電網(wǎng)改造尚未進行，只好采用此靈活的做法。

    （4）太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

    ①國外太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

    太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是20世紀80年代以來世界上增長最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。到2004 年, 世界太陽能光伏發(fā)電裝機總?cè)萘窟_到964.9MW,到2006年底,達到4961.69MW。已經(jīng)商品化、實用化的太陽能光伏電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、聚光電池、帶狀硅電池及薄膜電池等幾類。在國際市場上, 目前太陽能光伏電池的價格大約為3.15美元/W, 并網(wǎng)系統(tǒng)價格為6美元/W,發(fā)電成本為0.25美元/(kWh) [5]。光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率也不斷提高, 晶體硅光電池轉(zhuǎn)化率達到15%, 單晶硅光電池轉(zhuǎn)化率是23.3%, 砷化鎵光電池是25%, 在實驗室中特制的砷化鎵光電池已達35%～36%[5]。同時太陽能光伏電池/組件的使用壽命也大大增長,最多可達到30年。
目前, 光伏發(fā)電主要集中在日本、歐盟和美國,其光伏發(fā)電量約占世界光伏發(fā)電量的80%[6]。

    今后光伏發(fā)電系統(tǒng)主要圍繞高效率、低成本、長壽命、美觀實用等方向發(fā)展。專家們預(yù)測到2050年,太陽能光伏發(fā)電在發(fā)電總量中將占13%-15%, 到2100 年將約占64%[9]。

    ②國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

    20世紀90年代以來是我國光伏發(fā)電快速發(fā)展的時期。在這一時期我國光伏組件生產(chǎn)能力逐年增強,成本不斷降低,市場不斷擴大,裝機容量逐年增加,2006年累計裝機容量達35MW, 約占世界份額的3%[7]。10多年來, 我國光伏產(chǎn)業(yè)長期平均維持了全球市場1%左右的份額。

    到2020 年前, 我國光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)將會得到不斷的完善和發(fā)展, 成本將不斷下降, 光伏市場會發(fā)生巨大的變化:預(yù)計 2005—2010 年,我國的太陽能電池主要用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng), 發(fā)電成本到2010年將約為1.20元/kWh；2010—2020年,光伏發(fā)電將會由獨立系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),發(fā)電成本到2020年將約為0.60元/kWh。到2020年我國光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平有望達到世界先進行列[8]。

   （5）太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展需要解決的問題

    目前,世界太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)還處于初級階段，為了保證太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展, 需要做好以下工作: a 繼續(xù)研制太陽能電池新材料,提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率；b 研究太陽能光電電池最大功率跟蹤算法,實現(xiàn)太陽光最大功率跟蹤；c 研究太陽能光電池陣列的優(yōu)化組合算法, 實現(xiàn)太陽能光電電池陣列的優(yōu)化組合；d 研究太陽能光伏發(fā)電的軟并網(wǎng)技術(shù), 減少光伏電能對電網(wǎng)的沖擊；e 探索并實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電與建筑物建設(shè)相結(jié)合,實現(xiàn)建筑物綠色發(fā)電與自我供電；f 探索并出臺保護太陽能光伏發(fā)電發(fā)展的政策與法律、法規(guī), 對太陽能發(fā)電電價實行保護政策, 促進太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    三、結(jié)束語

     隨著全世界能耗的不斷上升，濫用化石能源導(dǎo)致的環(huán)境污染日益嚴重，人類在應(yīng)對經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的同時，還要著重關(guān)注生態(tài)平衡的問題。無論是太陽能熱發(fā)電還是太陽能光伏發(fā)電，都是人類未來能夠持續(xù)生存和發(fā)展的重要手段之一，因此人類對于太陽能利用方面的探索和研究將更加積極，同時也預(yù)示著太陽能發(fā)電將在未來的社會中扮演越來越重要的角色。

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• ·2008年1-10月山東電力生產(chǎn)主要經(jīng)濟指標
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