光伏 又名：Photovoltaic

        光伏分為兩類，一種是集中式，如大型西北地面光伏發(fā)電系統(tǒng)；一種是分布式（以>6MW為分界），如民居屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。

介紹

       光伏(PV or photovoltaic)：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)(photovoltaic power system)是利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨立運行和并網運行兩種方式。

       太陽能光伏電池制造工藝：將多晶硅硅片經過：制絨、蝕刻、擴散、燒結、印刷……

歷史

       海因里希?赫茲于1887年首次發(fā)現(xiàn)光電效應，阿爾伯特?愛因斯坦在1905年解釋了這一現(xiàn)象。

       光伏(PV)系統(tǒng)正是利用半導體材料的光電效應，直接將光轉換為電能。半導體的成分和光伏設備接收的有效太陽輻射的強度和波長都會影響光伏設備的發(fā)電量(赫茲，1887；愛因斯坦，1905)。

       1954年，貝爾實驗室的3位研究人員研制出首個實用的“太陽能電池”。該電池可將6％的入射太陽能轉換為電能(Pedin，2004)。

       隨著研發(fā)不斷取得進展，光伏裝置的轉換效率也隨之提高。

分類

       太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)按與電力系統(tǒng)的關系可分為兩大類：獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)(Stand-alone PV System)和并網光伏發(fā)電系統(tǒng)(Grid-connected PV System)。

獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)

       獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光伏陣列、蓄電池組、充電控制器、電力電子變換器(逆變器)、負載等組成。其工作原理是，太陽輻射能量經過光伏陣列首先被轉換成電能，然后由電力電子變換器變換后給負載供電。同時將多余的電能經過充電控制器后以化學能的形式儲存在儲能裝置中。這樣在日照不足時，儲存在電池中的能量就可經過電力電子逆變器、濾波和工頻變壓器升壓后變成交流220V、50 Hz的電能供交流負載使用。太陽能發(fā)電的特點是白天發(fā)電，而負載往往卻是全天候用電，因此在獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能元件必不可少，工程上使用的儲能元件主要是蓄電池。  

并網光伏發(fā)電系統(tǒng)

       并網光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、高頻DC/DC升壓電路、電力電子變換器(逆變器)和系統(tǒng)監(jiān)控部分組成。其工作原理是，太陽輻射能量經過光伏陣列轉換后，再經高頻直流變換后變成高壓直流電，然后經過電力電子逆變器逆變后向電網輸出與電網電壓相頻一致的正弦交流電流。  

       以上兩種光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大區(qū)別就在于，并網光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與電網相連接，因而光伏陣列的電量盈余與并聯(lián)電網可以實行互補，省去了獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中必需的蓄電池等儲能元件，不僅降低了系統(tǒng)成本，而且保證了系統(tǒng)的可靠性。同時，夏天太陽輻射強度大，光伏系統(tǒng)發(fā)電量多，可以對夏天電網的峰荷起到調節(jié)作用。隨著近年來太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應用以及太陽能電池組件價格的迅速下降，并網系統(tǒng)無疑將得到更為廣泛的應用。

優(yōu)缺點

優(yōu)點

       1)、運行可靠：即使在惡劣的環(huán)境和氣候條件下也可正常供電。 

       2)、壽命長：晶體硅組件壽命通常在25年以上，非晶硅組件壽命通常在20年以上。 

       3)、維護費用低：建成后只需少量工作人員，對系統(tǒng)進行定期檢查和維護，相比較而言，常規(guī)發(fā)電站維護費用很大。 

       4)、天然能源：能源是取之不盡、用之不竭的太陽能，無需能源費用。  

       5)、無噪聲污染：整個系統(tǒng)無機械運動部件，不產生噪聲。 

       6)、模塊化：根據需要選擇系統(tǒng)容量，安裝靈活、方便，擴容很簡便。   

       7)、安全：系統(tǒng)內無易燃物品，安全性能高。 

       8)、自主供電：可離網運行，獨立供電，可不受公用電網的影響。 

       9)、分布式發(fā)電：可建設分散的光伏電站，減少對公用電網的影響及危害。  

       10)、高海拔性：在海拔高、日照強的地區(qū)，更能增加系統(tǒng)的輸出功率。（相比光伏發(fā)電高海拔地區(qū)，由于氣壓低，柴油發(fā)電機效率降低，輸出功率減少。）  

缺點

       1)、初投資費用高：由于初投資高，需進行單個系統(tǒng)的經濟性評估及多種方案比較。如果初投資減少，常規(guī)燃料成本上升，則光伏系統(tǒng)將更具有競爭力。 

       2)、日照不穩(wěn)定：天氣對任何太陽能系統(tǒng)的功率輸出都有很大影響。氣候或場地條件變化時，系統(tǒng)設計也要隨之改變。 

       3)、需儲能裝置（獨立系統(tǒng)）：光伏發(fā)電系統(tǒng)當夜晚時，沒有陽光不能發(fā)電，需增加蓄電池儲能設備，從而增加了系統(tǒng)規(guī)模、成本及維護工作量。 

       4)、效率有待改進：從投資的有效性出發(fā)，要求高效率的使用光伏系統(tǒng)資源。用戶須使用高效率的負載設備。 

       5)、需技術培訓：光伏系統(tǒng)使用了很多人們不熟悉的新技術，因此，用戶在運行光伏系統(tǒng)前，都需要經過技術培訓。

應用場景

       除了傳統(tǒng)思維中的太陽能電廠和分布式屋頂光伏，光伏還可以應用于多種多樣的場景，比如建筑、農業(yè)、漁業(yè)、公共設施、景觀建設等。這些復合和跨界模式一方面使得光伏建設項目在清潔發(fā)電的同時能夠兼顧經濟發(fā)展和生態(tài)保護；另一方面，這種對空間高效集約利用的模式有助于新能源開發(fā)項目獲得建設所需的土地資源。 

       在中國仲巴縣，這個縣城里所有的供熱都是由太陽能來提供的。黑色的那部分就是太陽能集熱器（Solar collector），面積有3.5萬平方米，就像我們平常用到的熱水器那樣，能夠把太陽能變成熱能。它收集了熱以后，儲存在圖中那個彩色的罐子里。這個罐子可以24小時發(fā)熱，供給縣城的采暖。這是百分之百的太陽能，完全零碳。

“光伏＋土地生態(tài)修復”

       據《聯(lián)合國防治荒漠化公約》統(tǒng)計，全球處于超干旱以及干旱的土地面積約為25500平方千米，占全球陸地表面的17.2%。而且，每年沙漠的面積還在不斷擴大。土地退化中和（Land Degradation Neutrality, LDN）和退化土地生態(tài)修復一直以來都是地球面臨的重要課題?；哪恋仉m然有待修復，但也提供了大量的土地資源，因此，將荒漠化土地生態(tài)修復與光伏建設相結合將帶來多方面的收益?；哪系奶柲苊姘宀粌H可以供電，還可以減少地面受到的日照輻射和水分蒸發(fā)量。清洗電池板時噴灑的水分，提高了土壤表層的含水量，促進了植被的生長和恢復。在荒漠上的太陽能電站能促進土壤的碳固定、植物的定植，提高生物多樣性并恢復土壤活性，進而利于蓄水保土、阻風固沙、調節(jié)氣候、改善生態(tài)環(huán)境等。對于土地所有者來說，在25年的光伏電站運營周期后，將獲得植被覆蓋率更高、土壤更健康、土地生產力更高的優(yōu)質土地以及使用期間的土地租賃收益。 

       目前，巴基斯坦、埃及等國，中國內蒙古、山西、青海、寧夏等地都有這樣的“光伏＋土地生態(tài)修復”的項目。以青海共和盆地的生態(tài)修復項目為例，這個850兆瓦的項目占地54平方千米，建設光伏電站后，光伏板下和板間土地植被覆蓋率顯著提升，植被覆蓋度增加15%；光伏水泵灌溉地區(qū)的植被覆蓋率也顯著提升。光伏板下10厘米、20厘米、40厘米處，土壤含水量分別增加78%、43%、40%。夏季土壤有機質含量比上年增加11.6倍，氮含量比上年增加11.3倍，土壤微生物增加，進而提高了土地生產力。光伏發(fā)電降低了約120萬噸碳排放，植被和土壤有機碳也形成了一定程度的碳沉積。電站場區(qū)對局地氣候有明顯調節(jié)作用：光伏園區(qū)內風速比園區(qū)外降低了40.3%；空氣相對濕度比園區(qū)外高2.8%。對土壤溫度也有調節(jié)作用。

“光伏＋建筑”

       歐洲最大的能源消費來自建筑行業(yè)，消耗了約40%的能源，并排放了約36%的溫室氣體。目前，歐盟幾乎75%的建筑物是低能效建筑，如對現(xiàn)有建筑物進行能源改造可以節(jié)省大量能源，有望使歐盟的總能耗降低5%～6%，并將二氧化碳排放降低5%。歐洲目前大范圍推廣光伏建筑一體化項目。結合建筑進行光伏建設可以減少對土地資源的消耗。歐洲各國在進行“光伏＋建筑”項目建設時會首先對可用建筑面積進行估算，以便最大限度地利用建筑面積。從巴黎都會區(qū)大規(guī)模實際部署光伏的結果來看，由于遮蓋了屋頂，太陽能電池板會使家庭冬季取暖的需求增加3%，但是在夏季，這種遮蓋可減少12%的空調用能。 

       列支敦士登是一個非常典型的受益于建筑光伏的國家。這個國家位于瑞士與奧地利兩國之間，面積僅為160.5平方千米，只有38244人。列支敦士登土地狹小并且人口稀少，人均能耗高、人均用電量高、能源自給率低，但是它卻是世界上第一個被允許稱為“能源大國”的國家。從人均光伏的角度來看，2015年列支敦士登超過了原排名第一（人均裝機容量為473瓦）的德國，以532瓦的人均裝機容量被Solar Super State協(xié)會授予“人均光伏冠軍”的稱號。值得注意的是，這個國家所有光伏項目都在建筑上。在列支敦士登光照資源條件下，面積為40～50平方米的現(xiàn)代光伏系統(tǒng)可大致滿足四口之家的用電量，可以持續(xù)發(fā)電約25年，幫助列支敦士登居民用電實現(xiàn)自給自足，并能夠向工業(yè)提供一部分電力。2020年5月10日，列支敦士登的本國發(fā)電功率超過了該國用電負荷，這是該國歷史上首次不需要任何外部能源，完全自給自足地完成了整個國家的電力運行。雖然這是一個特殊時期的偶發(fā)事件，但是也表現(xiàn)出國家依靠建筑光伏實現(xiàn)能源獨立的可能。目前該國公開的能源規(guī)劃是在2030年達成人均光伏2.2千瓦，2050年至少到4.5千瓦。這些光伏依然全部規(guī)劃在建筑上，建筑光伏在該國的地位進一步得到鞏固。 

“光伏＋農業(yè)”

       “光伏＋農業(yè)”即在同一片土地同時開展支架型光伏發(fā)電與農業(yè)生產活動。全球農業(yè)用地面積約為5億平方千米，占全球陸地面積的38%。其中約1/3為耕地，其余2/3為草地和牧場。農業(yè)用地占有大量的土地資源，這些土地是否可以作為光伏建設的可用面積，一直以來飽受爭議。為此，歐洲最大的太陽能研究機構——德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）于2015年啟動農光一體研究項目APV—RESOLA，測試光伏板對冬小麥、芹菜、土豆等不同作物產量的影響。對照實驗表明，將光伏與土豆種植相結合，每公頃土豆增產3%，農用土地通過光伏額外產出83%的綠色電力，土地綜合利用率提升86%。該成果已于2020年10月在由德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所主辦的國際農業(yè)光伏大會AgriVoltaics上發(fā)布?！肮夥r業(yè)”這一模式，將光伏板清潔與農田灌溉相結合，能夠提高水資源利用效率，光伏板也能起到減弱正午過強光照對農作物的不利影響和減少水分蒸發(fā)的作用。基于農光一體設施，可以選育適宜作物，進行合理灌溉。光伏供電的智能系統(tǒng)還可以保障農業(yè)生產工藝流程，實現(xiàn)“光伏大棚＋智慧種植”，提高農業(yè)經濟和質量?！肮夥r業(yè)”模式解決了光伏建設與農業(yè)生產爭地的問題，并通過光伏建設中的一些干預措施在盡量確保光伏發(fā)電量的同時增加農作物的產量，實現(xiàn)土地復合利用。 

       以位于寧夏黃河東岸的農光互補光伏電站為例，寧夏黃河東岸曾是荒漠化最為嚴重的土地之一，平均海拔為1200米，年最大降水量為273毫米，年蒸發(fā)量為2722毫米，漫天黃沙，塵土飛揚。開發(fā)公司對16萬畝（約10666公頃）荒漠化的土地進行生態(tài)治理，建設農光互補電站，規(guī)劃建設3GWp光伏發(fā)電，已建成并網1GWp光伏。同時開展優(yōu)質有機枸杞的“種植—研發(fā)—加工—銷售”綠色產業(yè)鏈，為當地3萬貧困人口提供了就業(yè)機會。光伏組件減少了輻射強度，“光伏＋農業(yè)”使得枸杞的開花季比當地同類枸杞長了5個星期，產量增加了29%。

“光伏＋漁業(yè)”

       “光伏＋漁業(yè)”是指建設基臺在水面的光伏電站，發(fā)電的同時在光伏板下發(fā)展?jié)O業(yè)，是一種空間資源復合利用的多重發(fā)展模式。對水產品來說：第一，光伏組件的冷卻作用和遮光作用可以降低水產品睡眠溫度，減少水分蒸發(fā)，提高魚蝦蟹存活率，減少藻類侵入；第二，光伏供能的智能系統(tǒng)能有效控制養(yǎng)殖水體條件，例如水溫和pH；也能實現(xiàn)節(jié)水循環(huán)，池底排污、殺菌增氧和遠程檢測，創(chuàng)造了更好的生態(tài)環(huán)境，持續(xù)提升水產品的產量和質量。對于發(fā)電運營和節(jié)能減排來說：光伏驅動漁業(yè)零污染，減少粉塵、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放；水面光伏電站還能避免火災、動物啃咬電纜等情況對電站造成的破壞。漁業(yè)增產和節(jié)能減排同時實現(xiàn)，能極大提高單位面積土地的經濟價值。 

       以江蘇漁光一體項目的數據來看，漁光一體草魚池塘畝產量達到35550～39705千克/公頃，遠高于當地常規(guī)池塘平均水平（18750千克/公頃）。339畝養(yǎng)殖水面安裝50%～75%光伏組件，建立10兆瓦漁光一體池塘，一年共發(fā)電1300萬千瓦時，年畝發(fā)電3.83萬千瓦時，平均月畝發(fā)電3196千瓦時。魚菜（稻）共生，采用水稻、空心菜進行生物處理，累計產出水稻總量為194.48千克，空心菜總量為3529千克，共計吸收氮元素161.99千克、磷元素27.63千克、鉀元素202.44千克，并實現(xiàn)產值附加近4000元，利潤3000余元。利用物理、生物凈化和養(yǎng)殖技術的有機結合，做到“以魚養(yǎng)水、以草凈水”，有效控制了水產養(yǎng)殖內外源性污染問題，對SS降解率達80%以上，對COD、TN、TP降解率90%以上，凈化后水質符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》（SC/T9101—2007）一級標準。

“光伏＋公路”

       路側光伏是利用高速公路及鐵路兩側土地建設光伏電站的一種光伏建設形式。鐵路和高速公路沿線的土地常年受到噪聲和尾氣的污染，這類地帶農業(yè)經濟性較差，如果建造地面光伏系統(tǒng)反而可以減少其他地方的土地消耗和對景觀的干預。

       德國公路兩側有非常多的窄條狀光伏電站。德國地面光伏電站中12%是位于公路和鐵路兩側110米內的地帶。圖林根州500千米高速公路110米沿線上的太陽能安裝潛力總計可達1.8吉瓦。以德國巴伐利亞州代根多夫市B8聯(lián)邦公路以南Photovoltaik Kainzenstadelfeld項目為例，它的總面積約為2萬平方米，光伏設施占地面積為13992平方米，光伏板數量為2829塊，預計年度發(fā)電量為1121.4千瓦時，景觀補償系數為0.2（景觀補償：聯(lián)邦自然保護法和建筑法規(guī)指出“對自然和景觀的干預活動，即對自然平衡或景觀的性能和功能造成影響的行為”），景觀補償面積為2298平方米。 

       另外，美國的研究顯示太陽能組件周圍是適合授粉類植物種植的理想場所，種植效果更好，還可以為授粉媒介（如蜜蜂）提供食物和庇護所。授粉類昆蟲新棲息地的建立會對光伏電站附近的收成產生積極影響，因為定居在光伏電站中的蜜蜂（昆蟲）會飛向周圍耕地，促進農田授粉，使農民從中受益。將授粉友好型植物與靠近農業(yè)地點的路側光伏項目結合起來，可以形成清潔能源，農業(yè)以及生物多樣性的“三贏”局面。

現(xiàn)狀及前景

       到2007年年底，全國光伏系統(tǒng)的累計裝機容量達到10萬千瓦（100MW），從事太陽能電池生產的企業(yè)達到50余家，太陽能電池生產能力達到290萬千瓦（2900MW），太陽能電池年產量達到1188MW，超過日本和歐洲，并已初步建立起從原材料生產到光伏系統(tǒng)建設等多個環(huán)節(jié)組成的完整產業(yè)鏈，特別是多晶硅材料生產取得了重大進展，突破了年產千噸大關，沖破了太陽能電池原材料生產的瓶頸制約，為我國光伏發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展奠定了基礎。2007年是我國太陽能光伏產業(yè)快速發(fā)展的一年。受益于太陽能產業(yè)的長期利好，整個光伏產業(yè)出現(xiàn)了前所未有的投資熱潮。

       太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80％以上，太陽能發(fā)電將占到60％以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領域重要的戰(zhàn)略地位。

       根據《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國力爭使太陽能發(fā)電裝機容量達到1.8GW（百萬千瓦），到2050年將達到600GW（百萬千瓦）。預計，到2050年，中國可再生能源的電力裝機將占全國電力裝機的25%，其中光伏發(fā)電裝機將占到5%。未來十幾年，我國太陽能裝機容量的復合增長率將高達25%以上。

國內光伏市場的組成

       國內太陽能電池產業(yè)發(fā)展的主要動力是光伏發(fā)電市場的需求，中國光伏發(fā)電的市場主要在幾個方面。

　　 通信 和工業(yè)應用（大約占到36%）：
       微波中繼站；
       光纜通信系統(tǒng)；
       無線尋呼臺站；
       衛(wèi)星通信和衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)；
       農村程控電話系統(tǒng)；
       部隊通信系統(tǒng)；鐵路和公路信號系統(tǒng)；
       燈塔和航標燈電源；
       氣象、地震臺站；
       水文觀測系統(tǒng)；
       水閘陰極保護和石油管道陰極保護。
       農村和邊遠地區(qū)應用（大約占51%）：
       獨立光伏電站（村莊供電系統(tǒng)）；
       小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)；
       太陽能戶用系統(tǒng)；
       太陽能照明燈 ；
       太陽能水泵 ；
       農村社團 (學校、醫(yī)院、飯館、旅社、商店、卡拉OK歌舞廳等)
       光伏并網發(fā)電系統(tǒng)（4%）
       當前處于試驗示范階段，全國總裝機容量大約僅有約2MWp。
       太陽能商品及其它（大約占到9%）太陽帽；
       太陽能充電器；
       太陽能手表、計算器；
       太陽能路燈；
       太陽能鐘；
       太陽能庭院；
       汽車換氣扇；
       太陽能電動汽車；
       太陽能游艇；
       太陽能玩具。

光伏建筑一體化

       在20世紀80年代，光伏地面系統(tǒng)除大量用于偏僻無電地區(qū)、游牧家庭、航海燈塔、孤島居民供電以及某些特殊領域外，已開始進入一般單獨用戶、聯(lián)網用戶和商業(yè)建筑。進入90年代后，隨著常規(guī)能源的日益枯竭而引起的發(fā)電成本上升和人們環(huán)境意識的日益增強，一些國家紛紛開始實施、推廣光伏建筑一體化(BIPV)系統(tǒng)。中國人口眾多，人口密度大，BIPV系統(tǒng)將建筑與光伏系統(tǒng)或光伏組件相結合，不僅可以節(jié)省光伏發(fā)電系統(tǒng)的占地面積，而且可以降低其成本，符合中國的國情，因此在中國有很廣闊的發(fā)展空間。

       2021年6月，國家能源局綜合司下發(fā)《關于報送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點方案的通知》（以下簡稱《通知》）指出，中國建筑屋頂資源豐富、分布廣泛，開發(fā)建設屋頂分布式光伏潛力巨大。開展整縣（市、區(qū)）推進屋頂分布式光伏建設，有利于整合資源實現(xiàn)集約開發(fā)，有利于削減電力尖峰負荷，有利于節(jié)約優(yōu)化配電網投資，有利于引導居民綠色能源消費，是實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”與鄉(xiāng)村振興兩大國家重大戰(zhàn)略的重要措施。其中，項目申報試點縣（市、區(qū)）的黨政機關建筑屋頂總面積可安裝光伏發(fā)電比例不低于 50%。

       以光伏建筑一體化為核心的光伏并網發(fā)電應用占據了目前大部分的光伏市場份額。光伏建筑一體化有以下一些優(yōu)點：建筑物能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要另占土地；能省去光伏系統(tǒng)的支撐結構、省去輸電費用；光伏陣列可代替常規(guī)建筑材料，節(jié)省材料費用；安裝與建筑施工結合，節(jié)省安裝成本；分散發(fā)電，避免傳輸和分電損失(5％～10％)，降低輸電、分電投資和維修成本；使建筑物的外觀更有魅力。此外，在經常為斷電而煩惱的地方，建筑物的光電系統(tǒng)可以成為一個可靠的電源。把太陽能同建筑結合起來，將房屋發(fā)展成具有獨立電源，自我循環(huán)式的新型建筑，是人類進步和社會、科學技術發(fā)展的必然。聯(lián)合國能源機構的調查報告顯示，BIPV將成為21世紀最重要的新興產業(yè)之一。

       1．光伏建筑一體化的主要形式 

       光伏與建筑的結合目前主要有如下兩種形式：

       (1)建筑與光伏系統(tǒng)相結合。建筑與光伏系統(tǒng)相結合，是把封裝好的光伏組件(平板或曲面板)安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，再與逆變器、蓄電池、控制器、負載等裝置相聯(lián)，并可與外界電網相連，由光伏系統(tǒng)和電網并聯(lián)向住宅(用戶)供電，多余電力向電網反饋，不足電力從電網取用。

       (2)建筑與光伏組件相結合。建筑與光伏的進一步結合是將光伏器件與建筑材料集成化。一般的建筑物外圍護表面采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃，目的是為了保護和裝飾建筑物。如果用光伏器件代替部分建材，即用光伏組件來做建筑物的屋頂、外墻和窗戶，這樣既可用做建材也可用以發(fā)電，可謂物盡其美。把光伏器件用做建材，必須具備建材所要求的幾項條件：堅固耐用、保溫隔熱、防水防潮、適當的強度和剛度等性能。若是用于窗戶、天窗等，則必須能夠透光，就是說既可發(fā)電又可采光。除此之外，還要考慮安全性能、外觀和施工簡便等因素。

       此外，光伏組件在與建筑相結合應用時，還應考慮兩個重要因素：1)、為保證光伏組件有較高的光電轉化效率，必須盡量保持光伏組件周圍的環(huán)境溫度處于較低的水平，這就要求光伏組件周圍有較好的通風條件，因此在光伏組件的設計和安裝時，可考慮采用架空形式、雙層通風屋面或雙層玻璃幕墻形式等；2)、光伏組件的壽命通常是15～25年，而建筑圍護結構的壽命通常是50年，在設計時，必須考慮光伏組件失效后的拆卸和更換要求。 

       2．光伏建筑一體化設計的幾個影響因素 

       光伏建筑一體化并網發(fā)電設計需考慮以下幾個方面的因素： 

       (1)考慮建筑物的周邊環(huán)境，盡量避開或遠離遮蔭物。

       (2)建筑物的朝向應盡量為東西向或南北向。

       (3)根據當地的經緯度，確定屋面的傾斜角度。一般情況，由于地球是在不停的圍繞太陽轉動，所以屋面傾斜角度對整體太陽能發(fā)電量的影響并不大，一般不超過5％。相同角度，相同功率的太陽電池，東、西屋面的發(fā)電量幾乎相等。 

       (4)根據組件的大小，計算每一個屋面可以安裝的組件總數及排列方式。

       (5)根據逆變器輸入直流電壓，確定每組可串聯(lián)的總數，由于每一個屋面的朝向不同，光照量和光照時間都不同，一般一個屋面對應一個逆變器，以提高逆變器的效率。 

       3．對環(huán)境的影響 

       一般的地面太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和光伏建筑一體化系統(tǒng)利用太陽能這種可再生的清潔能源進行發(fā)電，對促進能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義；與此同時，如果對光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏器件使用或回收不當，也會造成對環(huán)境的一些負面的影響。其對環(huán)境影響的有利因素和不利因素分別列舉如下：

       (1)有利因素： 

       ①尖端的科技設計和工藝能夠彌補傳統(tǒng)建材的成本； 

       ②運行過程無噪聲；

       ③發(fā)電過程中，不再需要額外的運輸費用；

       ④沒有任何運動部件，在其20年的工作壽命里，需要最少的維護費用；

       ⑤不會造成空氣污染。太陽能電池產生lkWp的電能，可以避免1000kg二氧化碳的產生；

       ⑥可獨立供電，從而減少了輸電和配電的成本；

       ⑦已形成了一套標準化的設計和調試方法，因此可以分批進行安裝和使用，從而避免了一次性投資過大帶來的資金壓力。

       (2)不利因素： 

       ①光伏電池在生產過程中需要消耗較高的能量，如使用不合理，有可能導致壽命周期內發(fā)電量低于生產耗能的現(xiàn)象； 

       ②酸性鉛蓄電池利用或回收不當，容易造成環(huán)境問題；

       ③光伏電池中含有的重金屬(如鎘)如果回收不當，容易造成嚴重的環(huán)境問題；

       ④廢棄的光伏電池及其電池組件有可能滲漏汞、鉛、鎘，對環(huán)境造成危害。

光伏有輻射嗎

      光伏有輻射嗎？對人有影響嗎？

      光伏通常是指太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，關于光伏是否有輻射以及是否對人體有影響，可以從以下幾個方面進行分析：

一、光伏是否有輻射

      光伏發(fā)電本身不產生輻射。光伏發(fā)電是利用半導體的光生伏特效應，通過特殊的太陽電池將太陽光能直接轉化為電能的一種技術。在這個過程中，不涉及放射性材料或電離輻射，因此不會產生對人體有害的輻射。具體來說，光伏電池板在接收太陽光照射時，光子撞擊光伏電池表面，激發(fā)出電子形成電流，這個過程是物理過程，不涉及化學反應或核反應，因此不會產生輻射。

二、光伏對人體是否有影響

      一般情況下，光伏發(fā)電對人體沒有直接危害。由于光伏發(fā)電過程中不產生輻射，因此不會對人體造成輻射傷害。然而，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝和運行過程中，可能會存在一些潛在的影響，主要包括：

      電擊危險：光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能電池板會產生直流電，如果該電流未經適當處理或控制，可能會對人體造成電擊傷害。因此，在安裝和使用光伏發(fā)電系統(tǒng)時，應確保所有設備和電線都按照相關規(guī)范進行安裝和連接，以避免電擊事故的發(fā)生。

      光污染：雖然光伏發(fā)電過程中產生的光輻射對人體沒有直接危害，但如果光伏電池板反射或散射出的太陽光過強，可能會對周圍環(huán)境和人員造成光污染。長時間暴露在這種環(huán)境下可能會對視力產生影響。因此，在安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)時，應合理規(guī)劃布局，避免對周圍環(huán)境和人員造成不利影響。

      其他潛在影響：在光伏發(fā)電設備的制造、安裝和維護過程中，可能會使用到一些機械設備和化學物質。如果這些設備沒有得到正確的操作或維護，或者化學物質處理不當，可能會對人體造成機械傷害、化學傷害等。因此，在相關作業(yè)過程中應嚴格遵守安全操作規(guī)程和防護措施。

三、結論

       綜上所述，光伏發(fā)電本身不產生輻射，對人體沒有直接危害。但在光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝和運行過程中，應注意避免電擊危險和光污染等潛在影響。同時，在相關作業(yè)過程中應嚴格遵守安全操作規(guī)程和防護措施以確保人員安全。對于公眾而言，無需過分擔心光伏發(fā)電的輻射問題；但對于從事光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝和維護的專業(yè)人員而言，應時刻保持警惕并嚴格遵守相關安全規(guī)定。

光伏產業(yè)

      光伏產業(yè)作為新能源領域的重要組成部分，近年來在全球范圍內得到了快速發(fā)展。以下是對光伏產業(yè)的詳細分析：

一、光伏產業(yè)概述

       光伏產業(yè)主要涉及太陽能光伏電池的制造和應用，包括多晶硅、硅片、電池、組件等關鍵環(huán)節(jié)。隨著技術的不斷進步和成本的持續(xù)降低，光伏產業(yè)已成為全球最具競爭力的可再生能源產業(yè)之一。

二、光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

       1. 產量增長

       全球范圍：光伏產業(yè)在全球范圍內持續(xù)增長，各國紛紛加大光伏產業(yè)的投資力度，推動光伏技術的進步和應用。

       中國表現(xiàn)：作為光伏產業(yè)的主要生產國，中國在光伏產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)均實現(xiàn)了顯著增長。據最新數據顯示，2024年上半年，中國光伏多晶硅、硅片、電池、組件產量同比增長均超過30%，顯示出強勁的發(fā)展勢頭。

       2. 技術進步

       技術迭代：光伏技術正處于快速迭代期，從P型技術向N型技術的過渡已成為行業(yè)趨勢。TOPCon、HJT、BC等新型電池技術不斷涌現(xiàn)，并逐步實現(xiàn)量產，提高了光伏產品的轉換效率和性能。

       降本增效：新技術的推廣應用不僅提高了光伏產品的性能，還通過優(yōu)化工藝和降低成本，提升了光伏產業(yè)的競爭力。

       3. 市場應用

       國內市場：隨著國內光伏市場的不斷擴大，光伏產品廣泛應用于分布式光伏電站、大型地面光伏電站等領域。同時，光伏+模式（如光伏+農業(yè)、光伏+漁業(yè)等）也逐步興起，為光伏產業(yè)提供了更多的應用場景和市場空間。

       國際市場：中國光伏企業(yè)在國際市場上也表現(xiàn)出色，產品出口量持續(xù)增長。盡管面臨國際貿易壁壘等挑戰(zhàn)，但中國光伏企業(yè)通過加強技術創(chuàng)新、提高產品質量和服務水平等方式，成功開拓了更廣闊的國際市場。

三、光伏產業(yè)發(fā)展趨勢

       1. 技術創(chuàng)新持續(xù)推動

       隨著全球對可再生能源需求的不斷增加，光伏產業(yè)將繼續(xù)加大技術創(chuàng)新力度，推動光伏技術的進步和應用。未來，光伏產品的轉換效率將進一步提高，成本將進一步降低，為光伏產業(yè)的快速發(fā)展提供有力支撐。

       2. 市場需求持續(xù)增長

       隨著全球能源轉型的加速推進和光伏技術的不斷進步，光伏產品的市場需求將持續(xù)增長。特別是在分布式光伏、儲能系統(tǒng)等領域，光伏產品將發(fā)揮更大的作用，為可再生能源的普及和應用提供更多可能。

       3. 產業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

       光伏產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)將進一步加強協(xié)同合作，推動產業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。通過優(yōu)化資源配置、提高產能利用率等方式，光伏產業(yè)將實現(xiàn)更高效、更可持續(xù)的發(fā)展模式。

       4. 國際合作與交流加強

       隨著全球化的深入發(fā)展，光伏產業(yè)的國際合作與交流將不斷加強。各國將共同推動光伏技術的進步和應用，加強政策協(xié)調和合作，共同應對全球氣候變化等挑戰(zhàn)。

四、總結

       光伏產業(yè)作為新能源領域的重要組成部分，具有廣闊的發(fā)展前景和市場空間。隨著技術的不斷進步和市場的持續(xù)擴大，光伏產業(yè)將迎來更加快速的發(fā)展時期。未來，光伏產業(yè)將繼續(xù)推動全球能源轉型和可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。

光伏發(fā)電

       光伏發(fā)電是一種利用太陽能輻射直接轉變成電能的發(fā)電方式，是當今太陽能發(fā)電的主流，其原理基于光生伏特效應，即利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。以下是關于光伏發(fā)電的詳細介紹：

一、光伏發(fā)電的組成

       光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件，因此設備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長，安裝維護簡便。

二、光伏發(fā)電的分類

       光伏發(fā)電系統(tǒng)按與電力系統(tǒng)的關系可分為兩大類：

       獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)：也叫離網光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。

       并網光伏發(fā)電系統(tǒng)：由光伏陣列、高頻DC/DC升壓電路、電力電子變換器（逆變器）和系統(tǒng)監(jiān)控部分組成。其工作原理是，太陽輻射能量經過光伏陣列轉換后，再經高頻直流變換后變成高壓直流電，然后經過電力電子逆變器逆變后向電網輸出與電網電壓相頻一致的正弦交流電流。

三、光伏發(fā)電的優(yōu)勢

       清潔環(huán)保：光伏發(fā)電利用太陽能進行電力生產，不產生任何溫室氣體和污染物，有助于減少空氣污染和溫室氣體排放，保護地球生態(tài)環(huán)境。

       可再生性：太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源。只要有陽光，光伏發(fā)電就能持續(xù)進行，不會枯竭。

       技術成熟：經過多年的發(fā)展，光伏發(fā)電技術已經相當成熟。光伏電池的轉換效率不斷提高，生產成本逐漸降低，使得光伏發(fā)電在經濟性上具有競爭力。

       靈活應用：光伏發(fā)電系統(tǒng)可以根據需求靈活配置，適用于各種規(guī)模的應用場景。

四、光伏發(fā)電的應用場景

       理論上講，光伏發(fā)電技術可以用于任何需要電源的場合，如航天器、家用電源、兆瓦級電站、玩具等。具體來說，光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應用于以下幾個方面：

       家庭屋頂：家庭屋頂是光伏發(fā)電的常見應用場景之一。通過在屋頂安裝光伏電池板，家庭可以將太陽能轉化為電能，供家庭使用或并入電網。

       商業(yè)建筑：商業(yè)建筑如辦公樓、購物中心等也適合安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。這些建筑通常擁有較大的屋頂面積，可以安裝更多的光伏電池板，從而產生更多的電能。

       農業(yè)設施：農村有大量的可用屋頂，包括自有住宅、蔬菜大棚、魚塘等，適合安裝光伏陣列。

       工業(yè)領域：特別是在用電量比較大、網購電費比較貴的工廠，通常廠房屋頂面積很大，屋頂開闊平整，適合安裝光伏陣列并且由于用電負荷較大，分布式光伏并網系統(tǒng)可以做以就地消納，抵消一部分網購電量，從而節(jié)省用戶的電費。

五、光伏發(fā)電的挑戰(zhàn)與機遇

       盡管光伏發(fā)電具有諸多優(yōu)勢，但也面臨一些挑戰(zhàn)，如初始投資成本較高、儲能技術尚不成熟等。然而，隨著技術的不斷進步和政策的持續(xù)支持，光伏發(fā)電的成本正在不斷降低，效率在不斷提高，市場規(guī)模也在持續(xù)擴大。未來，光伏發(fā)電有望成為全球能源結構中的重要組成部分，為實現(xiàn)全球清潔能源轉型和應對氣候變化作出重要貢獻。

六、光伏發(fā)電的注意事項

       在安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)時，需要注意以下幾點：

       選址：選擇日照充足、遮擋物少的地方安裝光伏電池板。

       安全：確保光伏系統(tǒng)的安裝符合安全標準，避免觸電等安全隱患。

       維護：定期對光伏系統(tǒng)進行維護和清潔，以保持其高效運行。

       總之，光伏發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源利用方式，具有廣闊的發(fā)展前景和重要的戰(zhàn)略意義。在日常生活中，我們可以通過安裝家庭光伏系統(tǒng)、支持光伏發(fā)電項目等方式，積極參與光伏發(fā)電的發(fā)展。