光伏发电原理的原理

光伏发电原理:光伏发电是一种利用半导体界面的光伏效应将光能直接转化为电能的技术。这项技术的关键是太阳能电池。太阳能电池串联后，可以封装保护成大面积太阳能电池组件，配合功率控制器等部件组成光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子撞击金属时，其能量可以被金属中的一个电子完全吸收。电子吸收的能量大到足以克服金属内部重知态力，从金属表面逃逸出来成为光电子。硅有四个外层电子。如果纯硅掺杂有五个外层电子的原子，比如磷原子，就会变成N型半导体。如果纯硅掺杂有三个外层电子的原子，例如硼原子，就形成了P型半导体。P型和N型结合在一起，接触面就会形成电位差，成为太阳能电池。电影封面阳光照射在半导体pn结上，形成新的空穴-电子对。在pn结内建电场的作用下，空穴从N区流向P区，电子从P区流向N区。电路接通后，就形成了电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换，另一种是光电直接转换。(1)光-热-电转换模式利用太阳辐射产生的热能发电。一般太阳能集热器将吸收的热能转化为工质蒸汽，然后驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程；后一个过程就是热电转换，和普通火力发电一样。太阳能热发电的碰巧缺点是效率低，成本高。据估计，其投资至少比普通火电厂贵5~10倍。(2)光电直接转换模式这种模式利搭吵源用光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能。光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳能直接转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当太阳光照射到光电二极管上时，光电二极管会将太阳能转化为电能，产生电流。当许多电池串联或并联后，就可以成为一个输出功率比较大的太阳能电池阵列。太阳能电池是一种很有前途的新能源，它有三个优点:永久、清洁和灵活。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，一次投资就可以用很长时间。与火力发电和核能发电相比，太阳能电池不会造成环境污染。

光伏新能源到底是什么概念

太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能胡备磨量来源。光伏发电是利用太阳能，将光子转化为电子的一个纯物理过程，转化过程不排放任何有害物质，其特点如下：

1、充足性，据美国能源部报告，世界上潜在太阳能资源十分丰富。

2、安全性，运行可靠，使用安全，发电规律性强，可预测，调度比风力发电容易。

3、广泛性，生产资料丰富，地壳中硅元素含量位列第二，建设地域广，规滚扰模大小皆宜。

4、免维护，使用寿命长，免维护，无人值守。

5、清洁性，裤斗无燃料消耗，零排放，无噪声，无污染，能量回收期短。

如何降低太阳能光伏发电成本

推动点一

发挥好“领跑者”计划的引领作用

据记者了解，我国的光伏产业过去十年主要靠三个方面来降本：一是经验曲线，学习国外；二是规模效应，成本迅速下降；三是技术创新。目前经验曲线的效用已很低，规模效应降本也已接近“地板”，持续的技术创新则成为当下推动光伏产业升级发展、最终实现平价上网的最有效的手段。光伏“领跑者”计划实施一年多来，高效高可靠产品普及与推广迅速加快。对先进技术的引导作用和光伏产品效率提升也十分明显。

记者查阅了一份《山西大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地2015年项目招商文件》，其中对光伏基地电站建设指标有严格的规定：如光伏电站首年系统效率不低于81%；单晶组件效率达到17%以上，多晶硅光伏组件转换效率不低于16.5%；逆变器应具备零电压穿越功能、最高转换效率不低于99%、综合效率不低于98.2%等。很明显，部分技术含量低的光伏组件产品和实力不强的中小企业将很难参与该计划。

作为我国首个“领跑者”计划项目———大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地的一期工程已于去年6月底并网发电。

据了解，该项目共使用101.6万千瓦光伏组件，其中单晶硅组件60.9万千瓦，占比60%。目前全国已有多个省份启动了“领跑者”基地项目招标工程，竞标成功的企业一般都在业内有较高知名度，且技术实力强。

如成功中标去年“领跑者”基地项目行拦的协鑫新能源、英利能源等企业就是最好的例子。

另外，目前天合光能、汉能控股、晋能科技、阿特斯、晶科能源等众多有实力的光伏企业也都纷纷加入光伏“领跑者”计划。

据相关部门测算，与常规的组件相比，“领跑者”先进技术组件在几乎不增加成本的情况下实现了单位面积装机容量5%~8%的提升，对促进光伏发电成本的下降有明显影响。如今，在“领跑者”计划的引领下，不仅“领跑者”基地项目对先进技术和转换效率有明确标准，其他光伏项目也开始主动向“领跑者”看齐。例如，去年国内多个主流电站投资商在大型集中招标过程中，要求一般项目设备产品也需满足“领跑者”计划效率标准

李世民对记者说，今年国家还将出台升级版的“领跑者”计划，会更加注重技术先进性，相关部门应充分发挥“领跑者”计划的技术引领作用，让更多新技术在光伏领域得到应用，这势必将会有效推动光伏发电成本的下降。

推动点二

全面实施竞价上网

2016年5月30日，国家发展改革委、能源局联合下发了《关于完善光伏发电规模管理和实施竞争方式配置项目的指导意见》。如今，在这个指导意见框架下，充分发挥市场机制作用，把光伏行业的发展潜力给激活了。这在光伏“领跑者”计划项目招标上表现的尤为明显。

据了解，基于上述指导意见，2016年的光伏“领跑者”计划专门增加了竞价上网的内容。其中去年10，在内蒙古乌海“领跑者”项目竞标中，英利能源以0.45元/千瓦时的超低价格成功竞标，这一电价低于当前的民用电价，让业内颇为震惊。似乎让人们看到了光伏平价上网的曙光。

据参与乌海光伏“领跑者”项目招标的相关企业负责人透露，部分企业之所以敢于“低价竞争”，主要原因还是目前光伏组件价格在不断下跌。另外一个原因则是“领跑者”项目中标企业可以优先上网、优先拿到补贴，因此，档烂胡在这种情况下，拥有较好的付款条件、启用最好的管理团队，动用最好的资本资源，使得类似于0.45元/千瓦时的价格也有可能实现微利。

纵观全球光伏市场，一些国家通过竞价上网同样也使得光伏发电价格实现了大幅下降。例如，2016年在阿联酋的光伏项目招标中，最低价格为2.42美分/千瓦时；在近日印度的一个光伏项目招标中，最低价仅为2.99美分/千瓦时。

李世民告诉记者，竞价上网既是光伏产业发展的一个过程，同时也是“领跑者”项目招标的一个手段，通过竞争可以重新洗牌，不具备技术优势的企业将退出竞争。目的就是要促使光伏企业加快技术创新步伐，提高转换效率，降低度电成本。

国家能源局新能源和可再生能源司副调研员邢毅腾日前表示，2016年主要在8个“领跑者”基地采用竞价上网模式公开招标，平均每个项目比当地光伏标杆上网电价降了2毛钱，预计节省补贴15亿元。2016年并未对普通项目采取竞价上网模式，为了促使光伏行业更快地降低成本，今年对普通项目也将采取竞价上网模式。

推动点三

优化电站规划设计

“在上网电价下调的同时，普通光伏电站项目也将全面开启竞价机制，由此，光伏电站将逐渐进入‘微利’时代。在目前光伏发电应用模式历配多样化发展和光伏制造技术水平快速提升的前提下，如何强化光伏电站建设前的精细化设计和设备选型工作，对于进一步降低光伏发电度电成本显得越来越重要。”业内人士对记者说。

中国电建西北勘测设计研究院光电分院院长肖斌在近日召开的第二届光伏电站设计与设备选型研讨会上表示，通过精细化、定制化的设计规则，将环境友好、景色优美与生态效益、经济效益等跨界融入到了光伏电站项目规划设计理念中，为光伏电站提出了新的设计理念。

要想进行精细化、定制化的设计，光伏电站在规划选址的时候，就需要考虑土地资源的综合利用。例如，可以采用农光互补、渔光互补、牧光互补等形式建设光伏电站，这样可把传统产业的效益和光伏的效益进行一个互补和提升，最终实现生态效益与经济效益的双丰收。

另外，针对复杂地形光伏电站的设计，三峡新能源总工程师吴启仁在上述研讨会上表示：“我们应该对光伏子阵倾角及组串进行详细摸底，挑选坡度、朝向有利于光伏电站布置区域，要规避周围高大建筑物，在土地条件允许的前提下，综合分析加大组件支架单位前后排间距，延长发电时间。”李世民还告诉记者，目前光伏电站设计可以优化的空间还有很多。例如，增加光伏组件的装机容量，可以提高发电量，减少逆变器的数量，可以节省成本，本质都是提高电站的收益率；电缆的损耗和使用量，也是优化设计重点要考虑的，通常电缆的敷设量，和阵列的排布、串并联走线、地形地貌、逆变房的位置有关。

在设备选型方面，如采用1500伏直流系统，可以有效降低直流电缆损耗，提高系统效率。据了解，其中协鑫在江苏阜宁东沟30兆瓦农光互补光伏电站中采用了1500伏直流系统，在不增加电缆造价的情况下降低了光伏电站直流侧线损约30%，提高了整个光伏电站系统效率约0.4%。