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1、光伏效應
如果光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子－空穴對。界面層附近的電子和空穴在復合之前，將通過空間電荷的電場作用被相互分離。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負電的P區(qū)運動。通過界面層的電荷分離，將在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生一個向外的可測試的電壓。此時可在硅片的兩邊加上電極并接入電壓表。對晶體硅太陽能電池來說，開路電壓的典型數(shù)值為0.5～0.6V。通過光照在界面層產(chǎn)生的電子－空穴對越多，電流越大。界面層吸收的光能越多，界面層即電池面積越大，在太陽能電池中形成的電流也越大。
2、原理
太陽光照在半導體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。
太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。
（1） 光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。
（2） 光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染。
3、系統(tǒng)組成
光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設備組成。其部分設備的作用是：
電池方陣
在有光照（無論是太陽光，還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照）情況下，電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏特效應”。在光生伏特效應的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。
蓄電池組
其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。太陽能電池發(fā)電對所用蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；b.使用壽命長；c.深放電能力強；d.充電效率高；e.少維護或免維護；f.工作溫度范圍寬；g.價格低廉。
控制器
是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設備。由于蓄電池的循環(huán)充放電次數(shù)及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器是必不可少的設備。
逆變器
是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，
而負載是交流負載時，逆變器是必不可少的。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨立負載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負載。
4、系統(tǒng)分類
光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
1、獨立光伏發(fā)電也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電。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。獨立光伏電站包括邊遠地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
2、并網(wǎng)光伏發(fā)電就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。
可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當電網(wǎng)因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。 并網(wǎng)光伏發(fā)電有集中式大型并網(wǎng)光伏電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大，還沒有太大發(fā)展。而分散式小型并網(wǎng)光伏，特別是光伏建筑一體化光伏發(fā)電，由于投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點，是并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。
3、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求?！?br />
4、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件陣列將太陽能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負載，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。
5、優(yōu)缺點
與常用的發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：
太陽能發(fā)電被稱為最理想的新能源。①無枯竭危險；②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢；④無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設周期短，獲取能源花費的時間短。
缺點：
①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。利用太陽能來發(fā)電，設備成本高，卻太陽能利用率較低，不能廣泛應用，主要用在一些特殊環(huán)境下，如衛(wèi)星等。
6、應用領域
一、用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、 灌溉。
二、交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵GPS供電等。
四、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等
五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。
六、光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。
七、太陽能建筑將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。
八、其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。
相關政策
國家能源局于2013年11月26日發(fā)布有效期為3年的《光伏發(fā)電運營監(jiān)管暫行辦法》，規(guī)定電網(wǎng)企業(yè)應當全額收購其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)并網(wǎng)光伏電站項目和分布式光伏發(fā)電項目的上網(wǎng)電量，明確了能源主管部門及其派出機構(gòu)對于光伏發(fā)電并網(wǎng)運營的各項監(jiān)管責任，光伏發(fā)電項目運營主體和電網(wǎng)企業(yè)應當承擔的責任，從而推進光伏發(fā)電并網(wǎng)有序進行。正文如下：
《光伏發(fā)電運營監(jiān)管暫行辦法》
第一章 總則
第一條 為加強監(jiān)管，切實保障光伏發(fā)電系統(tǒng)有效運行，優(yōu)化能源供應方式，促進節(jié)能減排，根據(jù)《中華人民共和國可再生能源法》、《電力監(jiān)管條例》等法律法規(guī)和國家有關規(guī)定，制定本辦法。
第二條 本辦法適用于并網(wǎng)光伏電站項目和分布式光伏發(fā)電項目。
第三條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)依照本辦法對光伏發(fā)電項目的并網(wǎng)、運行、交易、信息披露等進行監(jiān)管。
任何單位和個人發(fā)現(xiàn)違反本辦法和國家有關規(guī)定的行為,可以向國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)投訴和舉報，國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)應依法處理。
第四條 光伏發(fā)電項目運營主體和電網(wǎng)企業(yè)應當遵守電力業(yè)務許可制度，依法開展光伏發(fā)電相關業(yè)務，并接受國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)的監(jiān)管。
第二章 監(jiān)管內(nèi)容
第五條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電項目運營主體和電網(wǎng)企業(yè)電力許可制度執(zhí)行情況實施監(jiān)管。
除按規(guī)定實施電力業(yè)務許可豁免的光伏發(fā)電項目外，其他并網(wǎng)光伏發(fā)電項目運營主體應當申領電力業(yè)務許可證。持證經(jīng)營主體應當保持許可條件，許可事項或登記事項發(fā)生變化的，應當按規(guī)定辦理變更手續(xù)。
第六條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)按照有關規(guī)定對光伏發(fā)電電能質(zhì)量情況實施監(jiān)管。
光伏發(fā)電并網(wǎng)點的電能質(zhì)量應符合國家標準，確保電網(wǎng)可靠運行。
第七條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電配套電網(wǎng)建設情況實施監(jiān)管。
接入公共電網(wǎng)的光伏發(fā)電項目，接入系統(tǒng)工程以及接入引起的公共電網(wǎng)改造部分由電網(wǎng)企業(yè)投資建設。接入用戶側(cè)的光伏發(fā)電項目，接入系統(tǒng)工程由項目運營主體投資建設，接入引起的公共電網(wǎng)改造部分由電網(wǎng)企業(yè)投資建設。
第八條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電并網(wǎng)服務情況實施監(jiān)管。
電網(wǎng)企業(yè)應當按照積極服務、簡潔高效的原則，建立和完善光伏電站項目接網(wǎng)服務流程，并提供并網(wǎng)辦理流程說明、相關政策解釋、并網(wǎng)工作進度查詢以及配合并網(wǎng)調(diào)試和驗收等服務。
電網(wǎng)企業(yè)應當為分布式光伏發(fā)電接入提供便利條件，在并網(wǎng)申請受理、接入系統(tǒng)方案制訂、合同和協(xié)議簽署、并網(wǎng)驗收和并網(wǎng)調(diào)試全過程服務中，按照“一口對外”的原則，簡化辦理程序。
電網(wǎng)企業(yè)對分布式光伏發(fā)電項目免收系統(tǒng)備用容量費和相關服務費用。
第九條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電并網(wǎng)環(huán)節(jié)的時限情況實施監(jiān)管。
光伏電站項目并網(wǎng)環(huán)節(jié)時限按照國家能源局有關規(guī)定執(zhí)行。
分布式光伏發(fā)電項目，電網(wǎng)企業(yè)自受理并網(wǎng)申請之日起25個工作日內(nèi)向項目業(yè)主提供接入系統(tǒng)方案；自項目業(yè)主確認接入系統(tǒng)方案起5個工作日內(nèi)，提供接入電網(wǎng)意見函，項目業(yè)主據(jù)此開展項目備案和工程設計等后續(xù)工作；自受理并網(wǎng)驗收及并網(wǎng)調(diào)試申請起10個工作日內(nèi)完成關口電能計量裝置安裝服務，并與項目業(yè)主按照要求簽署購售電合同和并網(wǎng)協(xié)議；自關口電能計量裝置安裝完成后10個工作日內(nèi)組織并網(wǎng)驗收及并網(wǎng)調(diào)試，向項目業(yè)主提供驗收意見，調(diào)試通過后直接轉(zhuǎn)入并網(wǎng)運行，驗收標準按國家有關規(guī)定執(zhí)行。若驗收不合格，電網(wǎng)企業(yè)應向項目業(yè)主提出解決方案。
第十條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電項目購售電合同和并網(wǎng)協(xié)議簽訂、執(zhí)行和備案情況實施監(jiān)管。
電網(wǎng)企業(yè)應與光伏電站項目運營主體簽訂購售電合同和并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議，合同和協(xié)議簽訂應當符合國家有關規(guī)定，并在合同和協(xié)議簽訂10個工作日內(nèi)向國務院能源主管部門派出機構(gòu)備案。光伏電站購售電合同和并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議范本，國務院能源主管部門將會同國家工商行政管理部門另行制定。
電網(wǎng)企業(yè)應按照有關規(guī)定及時與分布式光伏發(fā)電項目運營主體簽訂并網(wǎng)協(xié)議和購售電合同。
第十一條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對電力調(diào)度機構(gòu)優(yōu)先調(diào)度光伏發(fā)電的情況實施監(jiān)管。
電力調(diào)度機構(gòu)應當按照國家有關可再生能源發(fā)電上網(wǎng)規(guī)定，編制發(fā)電調(diào)度計劃并組織實施。電力調(diào)度機構(gòu)除因不可抗力或者有危及電網(wǎng)安全穩(wěn)定的情形外，不得限制光伏發(fā)電出力。
本辦法所稱危及電網(wǎng)安全穩(wěn)定的情形，應由國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)組織認定。
光伏發(fā)電項目運營主體應當遵守發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理有關規(guī)定，服從調(diào)度指揮、執(zhí)行調(diào)度命令。
第十二條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對電網(wǎng)企業(yè)收購光伏發(fā)電電量的情況實施監(jiān)管。
電網(wǎng)企業(yè)應當全額收購其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)光伏發(fā)電項目的上網(wǎng)電量。因不可抗力或者有危及電網(wǎng)安全穩(wěn)定的情形，未能全額收購的，電網(wǎng)企業(yè)應當及時將未能全額上網(wǎng)的時間、原因等信息書面告知光伏發(fā)電項目運營主體，并報國務院能源主管部門派出機構(gòu)備案。
第十三條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電并網(wǎng)運行維護情況實施監(jiān)管。
并網(wǎng)光伏電站項目運營主體負責光伏電站場址內(nèi)集電線路和升壓站的運行、維護和管理，電網(wǎng)企業(yè)負責光伏電站配套電力送出工程和公共電網(wǎng)的運行、維護和管理。電網(wǎng)企業(yè)安排電網(wǎng)設備檢修應盡量不影響并網(wǎng)光伏電站送出能力，并提前三個月書面通知并網(wǎng)光伏電站項目運營主體。
分布式光伏發(fā)電項目運營主體可以在電網(wǎng)企業(yè)的指導下，負責光伏發(fā)電設備的運行、維護和項目管理。
第十四條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)按照有關規(guī)定對光伏發(fā)電電量和上網(wǎng)電量計量情況實施監(jiān)管。
光伏電站項目上網(wǎng)電量計量點原則上設置在產(chǎn)權分界點處，對項目上網(wǎng)電量進行計量。電網(wǎng)企業(yè)負責定期進行檢測校表，裝置配置和檢測應滿足國家和行業(yè)有關電量計量技術標準和規(guī)定。
電網(wǎng)企業(yè)對分布式光伏發(fā)電項目應安裝兩套計量裝置，對全部發(fā)電量、上網(wǎng)電量分別計量。
第十五條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電電費結(jié)算情況實施監(jiān)管。
光伏發(fā)電項目電費結(jié)算按照有關規(guī)定執(zhí)行。以自然人為運營主體的，電網(wǎng)企業(yè)應盡量簡化程序，提供便捷的結(jié)算服務。
第十六條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)對光伏發(fā)電補貼發(fā)放情況實施監(jiān)管。
電網(wǎng)企業(yè)應按照國家核定的補貼標準，及時、足額轉(zhuǎn)付補貼資金。
第三章 監(jiān)管措施
第十七條 國務院能源主管部門派出機構(gòu)與省級能源主管部門應當加強光伏發(fā)電項目管理和監(jiān)管信息共享，形成有機協(xié)作、分工負責的工作機制。
第十八條 電網(wǎng)企業(yè)應向所在地區(qū)的國務院能源主管部門派出機構(gòu)按季度報送以下信息：
1．光伏發(fā)電項目并網(wǎng)接入情況，包括接入電壓等級、接入容量、并網(wǎng)接入時間等。
2．光伏發(fā)電項目并網(wǎng)交易情況，包括發(fā)電量、自用電量、上網(wǎng)電量、網(wǎng)購電量等。
3．光伏電站項目并網(wǎng)運行過程中遇到的重要問題等。
并網(wǎng)光伏電站運營主體應根據(jù)產(chǎn)業(yè)監(jiān)測和質(zhì)量監(jiān)督等相關規(guī)定，定期將運行信息上報，并對發(fā)生的事故及重要問題及時向所在?。ㄊ校┑膰鴦赵耗茉粗鞴懿块T派出機構(gòu)報告。
國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)根據(jù)履行監(jiān)管職責的需要，可以要求光伏發(fā)電運營主體和電網(wǎng)企業(yè)報送與監(jiān)管事項相關的其他文件、資料。
第十九條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)可采取下列措施進行現(xiàn)場檢查：
1．進入并網(wǎng)光伏電站和電網(wǎng)企業(yè)進行檢查；
2．詢問光伏發(fā)電項目和調(diào)度機構(gòu)工作人員，要求其對有關檢查事項作出說明；
3．查閱、復制與檢查事項有關的文件、資料，對可能被轉(zhuǎn)移、隱匿、損毀的文件、資料予以封存；
4．對檢查中發(fā)現(xiàn)的違法行為，有權當場予以糾正或者要求限期改正。
第二十條 光伏發(fā)電項目運營主體與電網(wǎng)企業(yè)就并網(wǎng)無法達成協(xié)議，影響電力交易正常進行的，國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)應當進行協(xié)調(diào)；經(jīng)協(xié)調(diào)仍不能達成協(xié)議的，由國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)按照有關規(guī)定予以裁決。
電網(wǎng)企業(yè)和光伏發(fā)電項目運營主體因履行合同等發(fā)生爭議，可以向國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)申請調(diào)解。
第二十一條 國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)可以向社會公開全國光伏發(fā)電運營情況、電力企業(yè)對國家有關可再生能源政策、規(guī)定的執(zhí)行情況等。
第二十二條 電網(wǎng)企業(yè)和光伏發(fā)電項目運營主體違反本辦法規(guī)定，國務院能源主管部門及其派出機構(gòu)可依照《中華人民共和國可再生能源法》和《電力監(jiān)管條例》等追究其相關責任。
電網(wǎng)企業(yè)未按照規(guī)定完成收購可再生能源電量，造成光伏發(fā)電項目運營主體經(jīng)濟損失的，應當按照《中華人民共和國可再生能源法》的規(guī)定承擔賠償責任。
第四章 附則
第二十三條 本辦法由國家能源局負責解釋，各派出機構(gòu)可根據(jù)本地實際情況擬定監(jiān)管實施細則。
第二十四條 本辦法自發(fā)布之日起施行，有效期為3年。
原標題：科普貼：認識光伏發(fā)電
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