從一名光伏從業者的角度,談談光伏!

從2012年進入大學開始學習新能源技術,到如今深耕於光伏工程領域,已經在光伏領域虛度10餘年光陰。從光伏行業的步履維艱,到如今光伏技術的蓬勃發展,光伏已經成爲社會常見的一道風景。然而很多人依然對光伏充滿了誤解,不敢說自己對光伏技術有多瞭解,作爲一名普通的從業者,和行業外的朋友簡單談談光伏技術。

人類社會的運轉,或者說人的衣食住行,均離不開能源。做飯需要能源、照明需要能源、出行需要能源、生產需要能源......

能源是社會發展的基石,地基不存,再高的高樓也會轟然倒塌。因此能源領域也是備受社會關注的領域,牽動所有人的生活。而新能源技術則是近年興起的環保能源,對傳統的化石能源給予補充和替代。其中光伏產業就是基於半導體技術和新能源需求而融合發展、快速興起的朝陽產業,同樣也是實現製造強國和能源革命的重大關鍵領域。


那麼什麼是光伏呢?

光伏發電通俗來講就是太陽能發電(光熱發電也是太陽能發電),早在20世紀70年代,就已經證明光伏發電可以爲人類帶來大量的電力,而不再單單依賴化石能源和核能。可以說光伏幫助我們避免了化石能源發電的缺點和核能發電的危險因素,不再擔心溫室氣體造成的環保問題,不再擔憂核發電的安全問題,光伏具有他獨有的優點。

光伏發電系統由於容量的可大可小,具有在各種各樣的場合、規模、氣候和地理位置爲人類發電的優勢。例如,爲偏遠落後地區的家庭提供清潔電力驅動的照明燈,而不是煤油燈,可以收聽收音機,可以讓偏遠地區感受時代的發展變化;爲偏遠地區的位於大山中的中轉站提供電力,而不用專程修建道路運送柴油來發電;爲孤懸海外的小島提供能源,改善島上的生存環境;還可以在炎熱的夏季在白天空調開啓的時候爲電網補充電力等等。

光伏初期在航天領域應用廣泛,運行週期超過30年依然能爲航天器供給能源,近年開始在民用領域應用,系統同樣能保證25年的使用壽命,讓能源從集中供應模式開啓了分佈式能源格局,根據用戶應用需求而分佈於社會各個角落,增加了能源的安全性,較少電力輸送距離,提升能源利用效率,在我國廣闊的國土上具有很強的應用價值。

如今社會正在進行新的能源革命,光伏技術爲我們提供了一種全新的能源形式,能源分佈式佈局極大保證能源互聯網的穩定性。

光伏技術使我們所做的事情完全不同於以往,且比以往所做的事更好。它使我們看到了全新的供電模式,無論是爲地球上還是地球外( 外太空)的市場服務,它都使我們以一種可持續、無污染、公平的方式去做那些我們已經做了的(發電,通過電網傳輸)事情。

爲什麼光伏是公平的,因爲幾乎每個人都能獲取到陽光。

各種各樣的發電方式,總結起來無外乎兩種,電磁發電和光發電。電磁發電採用各種能源讓鐵絲轉起來,也就是轉渦輪,終究限制因素過多,而光伏發電則相對靈活許多,只需要陽光就可以安靜地發電。如果說電磁發電是鋼鐵直男,那麼光發電就是陽光暖男。

光伏是一種當半導體受到光子輻照時,可以從半導體產生直流電(DC)的發電技術。

只要光照射到太陽電池(獨立的光伏單元的名字)上,它就產生電能。當光照停止後,發電也停止。簡而言之,有陽光的地方就可以應用光伏發電技術,小到給交通燈供電,大到集中給城市供電,光伏發電面積從平方釐米到上千畝佔地,可以說光伏應用於各種場景。

光伏相比化石能源發電來說,清潔不會排放大量有害氣體,能源不會枯竭,價格不會因爲原材料(煤炭/天然氣)上漲而上漲,模塊化容易佈置,公衆認可度高。畢竟沒人願意在家門口建造一座核電站或者火電站,閒置的屋頂家裝幾塊光伏組件,影響就會小了很多。

不可否認光伏發電在電力儲存上處於劣勢。但是這些劣勢不是技術上的,而是經濟和基礎設施有關的,因此其他的優點可以彌補這點。

可能有人說光伏組件生產過程和組件回收過程也需要耗費大量能源,產生污染,並不屬於環保行業。如果單獨看某個環節,沒有完全環保的發電方式(任何發電形式都需要生產設備機器和回收設備)。我們從全壽命週期去看光伏發電,就會發現,光伏所消耗的能源只佔據所生產能源的一小部分,還是利大於弊的,因此這個問題需要辯證去看待。

光伏技術所需要的材料爲硅(Si),硅是地球上儲量最豐富的材料之一,是一種半導體材料,如今有90%的光伏應用使用的都是單晶硅(C-Si)。令人奇怪的是,其他半導體更適合吸收太陽光。

其他種類的電池材料正在開發中或剛開始商業化。一些被稱爲薄膜半導體,如非晶硅(a-Si)、銅銦鎵硒(Cu (InGa) Se2 或CIGS)和碲化鎘(CdTe)。然而從經濟性考慮,硅電池最有價值。

太陽電池可以在聚光條件下工作,通過使用透鏡或鏡子做的聚光器,使小面積太陽電池被大面積太陽光輻照。這節省了寶貴的半導體材料但是使系統更加複雜,因爲聚光要求有跟蹤系統來保證即使太陽在天空中移動也能使太陽光總是聚焦到電池上,領跑者基地或者科研性質的電站採用此種模式。

在實際應用中,大量的太陽電池連接起來,然後封裝成一個單元被稱爲光伏組件。光伏組件是最終賣給用戶的產品。它們產生直流電,然後通常經過被稱爲逆變器的電子器件轉換成更常用的交流電。逆變器、可反覆充電的蓄電池( 當需要存儲時)、用來支撐組件的機械結構、和任何其他的安裝光伏組件系統需要的部件被稱爲平衡系統(BOS)。

現如今,光伏發電技術已經走進了千家萬戶,不僅僅只是應用於航空領域的高科技產品。

走在鄉村的道路,擡頭能看到農戶屋頂的光伏電站,一個3-5KW的電站就能滿足農村一家的用電需求,需要的僅僅是部分閒置的屋頂面積,畢竟目前一塊組件的功率已經超過500W。

開車路過公路兩旁,可以看到太陽能路燈,每年爲市政節約大量的電力,也讓更多的道路能夠完成照明目標,爲夜間駕駛提供安全的環境。

近年流行的共享單車,上面都是採用光伏技術爲控制器提供能源的。

......

在新的時代變革中,只有積極順應時代需求的人才能走的更遠,守舊或者固執己見的人,終究爲時代所拋棄。光伏技術終究會像手機、冰箱一樣成爲我們日常生活的一部分。

(部分資料來源網絡)

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