【正文】 我們更加努力尋找和開發(fā)新能源，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電就是其中之一。在建筑中注入綠色元素逐漸成為建筑發(fā)展的趨勢(shì)，且綠色建筑也將是二十一世紀(jì)世界建筑的主流。綠色建筑有其豐富的內(nèi)涵，各國(guó)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一，但潔凈能源，尤其是太陽(yáng)能的合理、高效利用是綠色建筑的重要內(nèi)容。其中，代表太陽(yáng)能應(yīng)用最尖端、最先進(jìn)、最有潛力的光伏發(fā)電將是綠色建筑的主角。 光伏產(chǎn)業(yè)是一種環(huán)保型能源產(chǎn)業(yè)。就是利用太陽(yáng)電池，不需要復(fù)雜的中間環(huán)節(jié)，就可以直接把光能轉(zhuǎn)換為電能，將太陽(yáng)賦予的能量送到每一個(gè)地方。與其他常規(guī)能源相比，太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有明顯的優(yōu)越性：一是高度的清潔性，發(fā)電過程中無(wú)污染、無(wú)噪音、無(wú)損耗，對(duì)保護(hù)環(huán)境極其有利；二是絕對(duì)的安全性，太陽(yáng)光一照射太陽(yáng)電池就能發(fā)電，對(duì)人、動(dòng)植物無(wú)任何傷害；三是普遍的實(shí)用性，凡是能安裝太陽(yáng)電池的地方就能實(shí)現(xiàn)“到處陽(yáng)光到處電”的目標(biāo)，可廣泛用于通信、交通、海事、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，上至航天器，下至家用電器，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，都能 運(yùn)用光伏太陽(yáng)能；四是資源的充足性，太陽(yáng)的能量幾乎是取之不盡的。目前，從世界范圍來(lái)看，光伏發(fā)電已經(jīng)完成初期開發(fā)和示范階段，光伏產(chǎn)品正在向大批量生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用發(fā)展，其運(yùn)用幾乎遍及所有用電領(lǐng)域。目前，中國(guó)在全世界太陽(yáng)能綠色能源產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在發(fā)展迅猛，2022 年我國(guó)的太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到 385MW，硅片生產(chǎn)超過了 700MW，占全球市場(chǎng)所占的份額分別至少為 15%和25%；據(jù)專家初步估計(jì)，2022 年中國(guó)的太陽(yáng)能電池產(chǎn)量至少 1 GW，光伏產(chǎn)品硅片生產(chǎn)至少 ，分別將占全球市場(chǎng)份額的 25%和37%?，F(xiàn)在中國(guó)已成為僅次于日本和德國(guó)之后世界第三大光伏產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)。三 、 光 伏 發(fā) 電 介 紹太 陽(yáng) 能 發(fā) 電 分 為 光 熱 發(fā) 電 和 光 伏 發(fā) 電 。 通 常 說 的 太 陽(yáng) 能 發(fā)電 指 的 是 太 陽(yáng) 能 光 伏 發(fā) 電 ， 簡(jiǎn) 稱 “光 電 ”。 光 伏 發(fā) 電 是 利 用 半導(dǎo) 體 界 面 的 光 生 伏 特 效 應(yīng) 而 將 光 能 直 接 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 一 種 技 術(shù) 。這 種 技 術(shù) 的 關(guān) 鍵 元 件 是 太 陽(yáng) 能 電 池 。 太 陽(yáng) 能 電 池 經(jīng) 過 串 聯(lián) 后 進(jìn)行 封 裝 保 護(hù) 可 形 成 大 面 積 的 太 陽(yáng) 電 池 組 件 ， 再 配 合 上 功 率 控 制器 等 部 件 就 形 成 了 光 伏 發(fā) 電 裝 置 。 圖 22 光 伏 發(fā) 電 系 統(tǒng) 示 例1)系統(tǒng)分類　　光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏系統(tǒng)（又稱為離網(wǎng)光伏系統(tǒng)）和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。獨(dú)立光伏電站包括邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽(yáng)能戶用電源系統(tǒng)，通信信號(hào)電源、陰極保護(hù)、太陽(yáng)能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。　　并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)?？梢苑譃閹铍姵氐暮筒粠铍姵氐牟⒕W(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(dāng)電網(wǎng)因故停電時(shí)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。2)系統(tǒng)設(shè)備　　光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)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(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。其部分設(shè)備的作用是：　　(1)太陽(yáng)能電池方陣　　在有光照（無(wú)論是太陽(yáng)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(hào)電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏特效應(yīng)”。在光生伏打效應(yīng)的作用下，太陽(yáng)能電池的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件。太陽(yáng)能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽(yáng)能電池，多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池三種?！　?2)蓄電池組　　其作用是貯存太陽(yáng)能電池方陣受光照時(shí)發(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。太陽(yáng)能電池發(fā)電對(duì)所用蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；；；；；；。　　(3)充放電控制器　　是能自動(dòng)防止蓄電池過充電和過放電的設(shè)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(shè)備?！　?4)逆變器　　是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。由于太陽(yáng)能電池和蓄電池 是直流電源，而負(fù)載是交流負(fù)載時(shí)，逆變器是必不可少的。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)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(jiǎn)單，造價(jià)低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對(duì)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(fù)載。　　(5)太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)　　由于相對(duì)于某一個(gè)固定地點(diǎn)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽(yáng)的光照角度時(shí)時(shí)刻刻都在變化，如果太陽(yáng)能電池板能夠時(shí)刻正對(duì)太陽(yáng)，發(fā)電效率才會(huì)達(dá)到最佳狀態(tài)。目前世界上通用的太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點(diǎn)的經(jīng)緯度等信息計(jì)算一年中的每一天的不同時(shí)刻太陽(yáng)所在的角度，將一年中每個(gè)時(shí)刻的太陽(yáng)位置存儲(chǔ)到 PLC、單片機(jī)或電腦軟件中，也就是靠計(jì)算太陽(yáng)位置以實(shí)現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動(dòng)或裝拆，每次移動(dòng)完就必須重新設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個(gè)參數(shù)；原理、電路、技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜，非專業(yè)人士不能夠隨便操作。河北某太陽(yáng)能光伏發(fā)電企業(yè)獨(dú)家研發(fā)出了具有世界領(lǐng)先水平、成本低廉、簡(jiǎn)單易用、不用計(jì)算各地太陽(yáng)位置數(shù)據(jù)、無(wú)軟件、可在移動(dòng)設(shè)備上隨時(shí)隨地準(zhǔn)確跟蹤太陽(yáng)的智能太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)首家 完全不用電腦軟件的太陽(yáng)空間定位跟蹤儀，具有國(guó)際領(lǐng)先水平，能夠不受地域和外部條件的限制，可以在50℃至 70℃環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常使用；跟蹤精度可以達(dá)到177。176。，最大限度的提高太陽(yáng)跟蹤精度，完美實(shí)現(xiàn)適時(shí)跟蹤，最大限度提高太陽(yáng)光能利用率?？梢詮V泛的使用于各類設(shè)備的需要使用太陽(yáng)跟蹤的地方，該自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤儀價(jià)格實(shí)惠、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、跟蹤準(zhǔn)確、方便易用。把加裝了智能太陽(yáng)跟蹤儀的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車，以及通訊應(yīng)急車、特種軍用汽車、軍艦或輪船上，不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調(diào)頭、拐彎，智能太陽(yáng)跟蹤儀都能保證設(shè)備的要求跟蹤部位正對(duì)太陽(yáng)！光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無(wú)電場(chǎng)合提供電源；二是太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈和太陽(yáng)能草地各種燈具等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。到 2022 年，中國(guó)并網(wǎng)發(fā)電還未開始全面推廣，不過，2022 年北京奧運(yùn)會(huì)部分用電是由太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電提供的。據(jù)預(yù)測(cè)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在 21 世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)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(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到 2030 年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到 10％以上；到 2040 年，可再生能源將占總能耗的 50％以上， 太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的 20％以上；到 21 世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到 80％以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到 60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：　　1)無(wú)枯竭危險(xiǎn)；2)安全可靠，無(wú)噪聲，無(wú)污染排放外，絕對(duì)干凈（無(wú)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(shì)；4)無(wú)需消耗燃料和架設(shè)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(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短?！　∪秉c(diǎn)：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(guān)。二、光伏發(fā)電的起源與發(fā)展早在 1839 年，法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾（Becqurel）就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來(lái)被稱為“光生伏打效應(yīng)”，簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”。1954 年，美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅 太陽(yáng)電池，誕生了將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)?！　?0 世紀(jì) 70 年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源危機(jī)和大氣污染問題日益突出，傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，同時(shí)全球約有 20 億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個(gè)時(shí)候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展，這之中太陽(yáng)能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而成為人們重視的焦點(diǎn)。豐富的太陽(yáng)輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無(wú)污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。太陽(yáng)能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80 萬(wàn)千瓦，假如把地球表面 %的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率5%，每年發(fā)電量可達(dá) 1012 千瓦小時(shí)，相當(dāng)于世界上能耗的40 倍。正是由于太陽(yáng)能的這些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，20 世紀(jì) 80 年代后，太陽(yáng)能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場(chǎng)規(guī)模也逐步擴(kuò)大。　　20 世紀(jì) 90 年代后，光伏發(fā)電快速發(fā)展，到 2022 年，世界上已經(jīng)建成了 10 多座兆瓦級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)，6 個(gè)兆瓦級(jí)的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。美國(guó)是最早制定光伏發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃的國(guó)家。1997年又提出“百萬(wàn)屋頂”計(jì)劃。日本 1992 年啟動(dòng)了新陽(yáng)光計(jì)劃，到 2022 年日本光伏組件生產(chǎn)占世界的 50%，世界前 10 大廠商有4 家在日本。而德國(guó)新可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)，大大推動(dòng)了光伏市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使德國(guó)成為繼日本之后世界光 伏發(fā)電發(fā)展最快的國(guó)家。瑞士、法國(guó)、意大利、西班牙、芬蘭等國(guó)，也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。　　世界光伏組件在 1990 年—2022 年年平均增長(zhǎng)率約 15%。20世紀(jì) 90 年代后期，發(fā)展更加迅速，1999 年光伏組件生產(chǎn)達(dá)到200 兆瓦。商品化電池效率從 10%～13%提高到 13%～15%，生產(chǎn)規(guī)模從 1～5 兆瓦/年發(fā)展到 5～25 兆瓦/年，并正在向 50 兆瓦甚至 100 兆瓦擴(kuò)大。光伏組件的生產(chǎn)成本降到 3 美元/瓦以下。2022 年的光伏行業(yè)調(diào)查表明，到 2022 年，光伏產(chǎn)業(yè)的年發(fā)展速度將保持在 30%以上。年銷售額將從 2022 年的 70 億美金增加到 2022 年的 300 億美金。許多老牌的光伏制造公司也從原來(lái)的虧本轉(zhuǎn)為盈利。三、我國(guó)光伏發(fā)電的發(fā)展1．發(fā)展的資源優(yōu)勢(shì)　　我國(guó)太陽(yáng)能資源非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年 17000 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽(yáng)能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。我國(guó)地處北半球，南北距離和東西距離都在 5000 公里以上。在我國(guó)廣闊的土地上，有著豐富的太陽(yáng)能資源。大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4 千瓦時(shí)以上，西藏日輻射量最高達(dá)每平米 7 千瓦時(shí)。年日照時(shí)數(shù)大于 2022 小時(shí)。與同緯度的其他國(guó)家相比，與美國(guó)相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。 　　　　我國(guó)太陽(yáng)電池的研究始于 1958 年，1959 年研制成功第 1 個(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)電池。我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于 20 世紀(jì) 70 年代起步，1971 年 3 月首次成功地應(yīng)用于我國(guó)第 2 顆衛(wèi)星上，1973 年太陽(yáng)電池開始在地面應(yīng)用，1979 年開始生產(chǎn)單晶硅太陽(yáng)電池。20 世紀(jì) 90 年代中期后光伏發(fā)電進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期，太陽(yáng)電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。經(jīng)過 30 多年的努力，21 世紀(jì)初迎來(lái)了快速發(fā)展的新階段?！　∥覈?guó)的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有 2 次跳躍，第一次是在 20 世紀(jì) 80年代末，我國(guó)的改革開放正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)先后引進(jìn)了多條太陽(yáng)電池生產(chǎn)線，使我國(guó)的太陽(yáng)電池生產(chǎn)能力由原來(lái)的 3 個(gè)小廠的幾百千瓦一下子上升到 6 個(gè)廠的 兆瓦，引進(jìn)的太陽(yáng)電池生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的投資主要來(lái)自中央政府、地方政府、國(guó)家工業(yè)部委和國(guó)家大型企業(yè)。第二次光伏產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展在 2022 年以后，主要是受到國(guó)際大環(huán)境的影響、國(guó)際項(xiàng)目/政府項(xiàng)目的啟動(dòng)和市場(chǎng)的拉動(dòng)。2022 年由國(guó)家法改委負(fù)責(zé)實(shí)施的“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目和“送電到鄉(xiāng)”工程以及 2022 年實(shí)施的送電到村工程均采用了太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)。在這些措施的有力拉動(dòng)下，我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的勢(shì)頭日漸明朗?！　〉?2022 年年底，我國(guó)光伏系統(tǒng)的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 10 萬(wàn)千瓦（100MW），從事太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的企業(yè)達(dá)到 50 余家，太陽(yáng)能 電池生產(chǎn)能力達(dá)到 290 萬(wàn)千瓦（2900MW），太陽(yáng)能電池年產(chǎn)量達(dá)到 1188MW，超過日本和歐洲，并已初步建立起從原材料生產(chǎn)到光伏系統(tǒng)建設(shè)等多個(gè)環(huán)節(jié)組成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，特別是多晶硅材料生產(chǎn)取得了重大進(jìn)展，突破了年產(chǎn)千噸大關(guān)，沖破了太陽(yáng)能電池原材料生產(chǎn)的瓶頸制約，為我國(guó)光伏發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2022 年是我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一年。受益于太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期利好，整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了前所未