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太陽能光伏發電有哪些優缺點?

2021-03-31

(1)優點

  太陽能光伏發電過程簡單,沒有機械轉動部件,不消耗燃料,不排放包括溫室氣體在內的任何物質,無噪聲、無污染;太陽能資源分布廣泛且取之不盡、用之不竭。因此,與風力發電、生物質能發電和核電等新型發電技術相比,光伏發電是一種具可持續發展理想特征(豐富的資源和潔凈的發電過程)的可再生能源發電技術,具有以下主要優點。

 ?、偬柲苜Y源取之不盡,用之不竭,照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。而且太陽能在地球上分布廣泛,只要有光照的地方就可以使用光伏發電系統,不受地域、海拔等因素的限制。

 ?、谔柲苜Y源隨處可得,可就近供電,不必長距離輸送,避免了長距離輸電線路所造成的電能損失。

 ?、酃夥l電的能量轉換過程簡單,是直接從光能到電能的轉換,沒有中間過程(如熱能轉換為機械能、機械能轉換為電磁能等)和機械運動,不存在機械磨損。根據熱力學分析,光伏發電具有很高的理論發電效率,可達80%以上,技術開發潛力巨大。

 ?、芄夥l電本身不使用燃料,不排放包括溫室氣體和其它廢氣在內的任何物質,不污染空氣,不產生噪聲,對環境友好,不會遭受能源危機或燃料市場不穩定而造成的沖擊,是真正綠色環保的新型可再生能源。

 ?、莨夥l電過程不需要冷卻水,可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上。光伏發電還可以很方便地與建筑物結合,構成光伏建筑一體化發電系統,不需要單獨占地,可節省寶貴的土地資源。

 ?、薰夥l電無機械傳動部件,操作、維護簡單,運行穩定可靠。一套光伏發電系統只要有太陽能電池組件就能發電,加之自動控制技術的廣泛采用,基本上可實現無人值守,維護成本低。

 ?、吖夥l電系統工作性能穩定可靠,使用壽命長(30年以上)。晶體硅太陽能電池壽命可長達20~35年。在光伏發電系統中,只要設計合理、選型適當,蓄電池的壽命也可長達10~15年。

 ?、嗵柲茈姵亟M件結構簡單,體積小、重量輕,便于運輸和安裝。光伏發電系統建設周期短,而且根據用電負荷容量可大可小,方便靈活,極易組合、擴容。

  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點。太陽能光伏發電與火力發電、核能發電相比,太陽能電池不會引起環境污染;太陽能電池可以大中小并舉,大到百萬千瓦的中型電站,小到只供一戶用電的獨立太陽能發電系統,這些特點是其他電源無法比擬的。

  (2)缺點

  當然,太陽能光伏發電也有它的不足和缺點,歸納起來有以下幾點。

 ?、倌芰棵芏鹊?。盡管太陽投向地球的能量總和極其巨大,但由于地球表面積也很大,而且地球表面大部分被海洋覆蓋,真正能夠到達陸地表面的太陽能只有到達地球范圍太陽輻射能量的10%左右,致使在陸地單位面積上能夠直接獲得的太陽能量較少。通常以太陽輻照度來表示,地球表面輻照度高值約為1.2kw/㎡,且絕大多數地區和大多數日照時間內都低于1kw/㎡。太陽能的利用實際上是低密度能量的收集、利用。

 ?、谡嫉孛娣e大。由于太陽能能量密度低,這就使得光伏發電系統的占地面積會很大,每10kw光伏發電功率占地約需100㎡,平均每平方米面積發電功率為100w。隨著光伏建筑一體化發電技術的成熟和發展,越來越多的光伏發電系統可以利用建筑物、構筑物的屋頂和立面,將逐漸克服光伏發電占地面積大的不足。

 ?、坜D換效率低。光伏發電的基本單元是太陽能電池組件。光伏發電的轉換效率指光能轉換為電能的比率。目前晶體硅光伏電池轉換效率為13%~17%,非晶硅光伏電池只有5%~8%。由于光電轉換效率太低,從而使光伏發電功率密度低,難以形成高功率發電系統。因此,太陽能電池的轉換效率低是阻礙光伏發電大面積推廣的瓶頸。

 ?、荛g歇性工作。在地球表面,光伏發電系統只能在白天發電,晚上不能發電,除非在太空中沒有晝夜之分的情況下,太陽能電池才可以連續發電,這與人們的用電需求不符。

 ?、菔軞夂颦h境因素影響大。太陽能光伏發電的能源直接來源于太陽光的照射,而地球表面上的太陽照射受氣候的影響很大,長期的雨雪天、陰天、霧天甚至云層的變化都會嚴重影響系統的發電狀態。另外,環境因素的影響也很大,比較突出的一點是,空氣中的顆粒物(如灰塵)等沉落在太陽能電池組件的表面,阻擋了部分光線的照射,這樣會使電池組件轉換效率降低,從而造成發電量減少甚至電池板的損壞。

 ?、薜赜蛞蕾囆詮?。地理位置不同,氣候不同,使各地區日照資源相差很大。光伏發電系統只有應用在太陽能資源豐富的地區,其效果才會好。

 ?、呦到y成本高。由于太陽能光伏發電的效率較低,到目前為止,光伏發電的成本仍然是其他常規發電方式(如火力和水力發電)的幾倍,這是制約其廣泛應用的主要因素。但是也應看到,隨著太陽能電池產能的不斷擴大及電池片光電轉換效率的不斷提高,光伏發電系統的成本也下降得非???。太陽能電池組件的價格幾十年來已經從初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2美元左右。

 ?、嗑w硅電池的制造過程高污染、高能耗。晶體硅電池的主要原料是純凈的硅。硅是地球上含量僅次于氧的元素,主要存在形式是沙子(sio2)。從硅砂一步步變成純度為99.9999%以上的晶體硅,要經過多道化學和物理工序的處理,不僅要消耗大量能源,還會造成一定的環境污染。


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