光伏,即光伏发电系统,是利用半导体材料的光伏效应,将太阳辐射能转化为电能的一种发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽、用之不竭的太阳能,是一种清洁、安全和可再生的能源。光伏发电过程不污染环境,不破坏生态。 [11] 光伏发电系统分为立光伏系统和并网光伏系统。光伏发电系统是由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备组成。
用于光电转换的小单元是太阳能电池单体。它的尺寸为4~100cm2,工作电压为0.45~0.50V,工作电流为20~25mA/cm2,因而不能单作为电源使用。在光伏发电系统中,需要将太阳能电池单体进行串联、并联和封装,形成太阳能电池组件。它的功率可以从几瓦到几百瓦,可以单作为电源使用。太阳能电池阵列则是将太阳能电池组件经过串联、并联后并装在支架上,它可以输出几百瓦、几千瓦甚至更大的功率,是光伏发电系统的电能产生器。
太阳能电池方阵的框架应该尽量坚固,要有足够的硬度。同时重量要轻。安装太阳能电池方阵时要使用具有一定强度且有利于固定和支撑的金属支架,在沙漠、沿海、极地、高山、风口等一些地理环境比较恶劣或气候条件比较复杂的地区,太阳能电池方阵的支架要采用一些附加措施使其能够承受大风和冰雪堆积物的附加重量,避免因为自然的、人为的和一些大动物的破坏而坍塌。
除了传统思维中的太阳能电厂和分布式屋顶光伏,光伏还可以应用于多种多样的场景,比如建筑、农业、渔业、公共设施、景观建设等。这些复合和跨界模式一方面使得光伏建设项目在清洁发电的同时能够兼顾经济发展和生态保护;另一方面,这种对空间集约利用的模式有助于新能源开发项目获得建设所需的土地资源。
光伏建筑一体化设计的几个影响因素 光伏建筑一体化并网发电设计需考虑以下几个方面的因素: (1)考虑建筑物的周边环境,尽量避开或远离遮荫物。 (2)建筑物的朝向应尽量为东西向或南北向。 (3)根据当地的经纬度,确定屋面的倾斜角度。一般情况,由于地球是在不停的围绕太阳转动,所以屋面倾斜角度对整体太阳能发电量的影响并不大,一般不超过5%。相同角度,相同功率的太阳电池,东、西屋面的发电量几乎相等。 (4)根据组件的大小,计算每一个屋面可以安装的组件总数及排列方式。 (5)根据逆变器输入直流电压,确定每组可串联的总数,由于每一个屋面的朝向不同,光照量和光照时间都不同,一般一个屋面对应一个逆变器,以提高逆变器的效率。
近几年国际上光伏发电快速发展,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。