太陽能發(fā)電：光伏能源系統(tǒng)

出版時間：2009-07-01

版 次：初版

開 本：16開

包 張：平裝

譯者的話

原書前言

原書序言1(弗朗茨.艾特博士)

原書序言2(赫爾曼.謝爾博士)

第1章緒論

1.1全球能源消費現(xiàn)狀

1.2人類的二氧化碳排放

1.3二氧化碳導(dǎo)致的全球變暖

1.4二氧化碳減排監(jiān)測

1.5傳統(tǒng)能源與可再生能源

1.6能源轉(zhuǎn)換原則

1.7本書采用的分析方法

第2章光伏轉(zhuǎn)換

2.1發(fā)展簡史

2.2光伏效應(yīng)

2.3光伏發(fā)電裝置

2.4光伏發(fā)電裝置運行特性

2.5光伏模塊的安裝

2.6光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展方向

2.7光伏發(fā)電的研究資助

2.8光伏發(fā)電的市場開發(fā)

第3章逆變器

3.1獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)

3.2并網(wǎng)型逆變器

3.3逆變器類型

3.4并網(wǎng)

第4章儲能裝置

4.1硫化鉛酸電池組

4.2其他類型電池

4.3燃料電池

第5章熱帶地區(qū)的光伏發(fā)電系統(tǒng)

5.1前期準(zhǔn)備事項

5.2技術(shù)問題

5.3運行維護

5.4在熱帶地區(qū)建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)小結(jié)

第6章建設(shè)光伏發(fā)電站的能量消耗

第7章光伏發(fā)電

第8章循環(huán)再利用帶來的能量輸入

第9章全局能量平衡

第10章系統(tǒng)優(yōu)化

第11章結(jié)論

附錄

參考文獻

第1章　緒論

1.1　全球能源消費現(xiàn)狀

歷史上，人類只有通過燃燒木材、煤、石油、天然氣等化石燃料，才能在寒冷的氣候下建立文明。但是隨著現(xiàn)代人口的快速增長，以及為人類生活追求更高的舒適性和流動性，在過去150年中的能量消耗也急劇增加，可以預(yù)見化石燃料將在21世紀(jì)中耗盡。

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太陽能光伏發(fā)電是一種經(jīng)濟上可行、環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展的地球能源供給方式。針對此觀點，克勞特博士全面分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)；探討了相關(guān)的光學(xué)、熱學(xué)和電力參數(shù)、接口對光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的影響；從生產(chǎn)、運行維護和循環(huán)再利用的整個過程研究了光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量平衡。書中論證了準(zhǔn)確計算發(fā)電量、優(yōu)化系統(tǒng)運行以及研究系統(tǒng)新拓撲結(jié)構(gòu)在降低發(fā)電成本中的重要性；也詳細闡述了光伏發(fā)電對二氧化碳減排的積極作用。另外，書中也給出了在不同地點安排光伏發(fā)電系統(tǒng)的元件生產(chǎn)和運行發(fā)電，帶來的迥異結(jié)果。本書包含豐富的舉例、表格和圖片。

本書從實際應(yīng)用的角度全面介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要分為三部分：第一部分，包括第1-5章，介紹了太陽能基礎(chǔ)知識和光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本構(gòu)成、現(xiàn)場安裝等技術(shù)問題；第二部分，包括第6-9章，通過研究組件生產(chǎn)、運行維護和循環(huán)在利用的整個生命周期中光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量平衡，詳細闡述了光伏發(fā)電對二氧化碳減排的積極作用；最后部分給出了提高光伏發(fā)電系統(tǒng)運行特性的具體措施。另外，附錄中土工了光伏發(fā)電中常用的指標(biāo)參數(shù)和豐富的實測數(shù)據(jù)。

本書闡述的理論分析方法，對科研院所、大專院校、設(shè)備制造商的研究分析工作有中藥的借鑒價值；同時，該書也十分有利于政策指導(dǎo)機構(gòu)以及相關(guān)的銀行基金組織研究太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與未來。

1989年3月31日，《太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語》發(fā)布。

1990年1月1日，《太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語》實施。

德國

巴伐利亞州將建成大型太陽能發(fā)電場

太陽能發(fā)電技術(shù)位居世界前列的德國，在巴伐利亞州法蘭哥尼亞地區(qū)的阿恩施泰因建成大型的太陽能發(fā)電場，其發(fā)電功率為12.4兆瓦，可以同時滿足3500戶家庭的用電需要。

這座太陽能發(fā)電場占地77公頃，將擁有1500套太陽能發(fā)電裝置。它由兩家私人企業(yè)聯(lián)合策劃，建成后發(fā)電功率是世界上最大的5兆瓦風(fēng)力發(fā)電站的兩倍多。這兩家企業(yè)計劃完全通過私人購買的方式，籌集建場所需的7500萬歐元。個人購買套太陽能發(fā)電裝置的需要先投資1.44萬歐元。據(jù)調(diào)查，這種集資建太陽能發(fā)電場的全新途徑在德國有著廣闊的發(fā)展前景。

生產(chǎn)可再生能源的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在德國一直廣受歡迎。德國環(huán)境部委托該國Forsa市場調(diào)查機構(gòu)于2005年5月初進行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，接近62%的德國人認為應(yīng)該增加在可再生能源方面的投入。大部分受訪者支持利用風(fēng)力發(fā)電，并贊同努力在未來20至25年內(nèi)實現(xiàn)。利用海上風(fēng)力發(fā)電站，可滿足該國15%的電力需求。

在未來20年至30年內(nèi)，太陽能是另一個將獲得長足發(fā)展的能量來源。調(diào)查結(jié)果還顯示，有85%的德國民眾將太陽能視為替代傳統(tǒng)能源的理想選擇。

日本

自家發(fā)電還能賣給政府

1973年第一次石油危機的爆發(fā)對日本產(chǎn)生了重大影響，石油危機終結(jié)了日本經(jīng)濟高速增長的時代。此后，日本政府提倡節(jié)省能源，加強新能源開發(fā)，放寬能源限制，大力開發(fā)新能源，采用太陽能、風(fēng)能、燃料電池、氫能、超導(dǎo)能等。日本正在極力謀求多角度、全方位的能源安全措施，通過這些努力來保護環(huán)境，構(gòu)筑新層次的可持續(xù)發(fā)展的社會。在替代能源和節(jié)能技術(shù)的研發(fā)上，日本舍得投入，力圖確保未來能源科技的制高點，推出"新陽光計劃"，每年撥款570多億日元研究再生能源技術(shù)、能源輸送與儲存技術(shù)等。

在日本，太陽能發(fā)電是非常普及的。在家庭方面，太陽能發(fā)電普及的難點就是費用非常高。購買太陽能發(fā)電裝置的費用能否比電費合算是關(guān)鍵，這在以前也是做不到的。當(dāng)時的太陽能發(fā)電裝置很難賣出去，正是因為賣的數(shù)量少，所以不能大規(guī)模批量生產(chǎn)。

家庭購買這種裝置，一半的費用由政府來補貼，所以賣出去的越來越多，價格也隨之降低了。據(jù)了解， 10年前，日本3千瓦的發(fā)電設(shè)備價格約為600萬日元，這大概夠交幾十年的電費，而市場價格降低了一半。折合成人民幣，約從40萬元降到了20萬元左右。

在日本使用太陽能發(fā)電裝置還有一個獨特的好處：白天不用電，而是發(fā)電賣給電力公司或者政府，而后者也積極收購，這樣得到的收入可以用來抵消部分電費。根據(jù)統(tǒng)計資料可以看到一個有意思的情況--在普及了太陽能發(fā)電裝置的家庭，節(jié)電工作反而做的更好 。

經(jīng)過多年的苦心經(jīng)營，日本成為世界上能源利用效率最高的國家之一（為美國的2.75倍）。日本的太陽能技術(shù)全球獨領(lǐng)風(fēng)騷，2002年日本的太陽能發(fā)電量占全球總量的46%。

韓國

2006年將建設(shè)世界最大太陽能電廠

韓國全羅南道政府日前稱，他們將于4月份與美國公司一起建設(shè)世界最大太陽能電廠，每小時發(fā)電17兆瓦。

該電廠發(fā)電量遠遠超過德國同類型電廠每小時5兆瓦發(fā)電量，屬世界最大的太陽能發(fā)電廠。

早些時候，全羅南道政府與美資全資擁有的Kore集團達成項目協(xié)議，該項目注入外資1．5億美元。

該協(xié)議是根據(jù)地區(qū)政府與美國公司2004年諒解備忘錄（MOU）在朝鮮半島木浦市建設(shè)太陽能發(fā)電廠。MOU明確Kore集團為項目提供資金并實施監(jiān)督。

以色列

立法推動太陽能開發(fā)

眾所周知，以色列是一個日照充足、太陽能資源條件較好的國家，在太陽能利用技術(shù)的研究與開發(fā)方面，不但受到政府主管部門、研究機構(gòu)和企業(yè)的高度重視，同時，還與美國、歐洲、澳洲等國家和地區(qū)有廣泛的合作關(guān)系，從而使以色列在此領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先行列。

一座占地1000英畝、發(fā)電功率為50萬千瓦的世界最大的太陽能發(fā)電廠，將在以色列南部內(nèi)蓋夫沙漠中建設(shè)。該太陽能電廠一期發(fā)電能力將達10萬千瓦，到2012年工程全部完工時，發(fā)電能力將達到50萬千瓦，發(fā)電量約占以全國電力生產(chǎn)的5% 。長期以來，以色列一直重視對太陽能技術(shù)的研究與開發(fā)，國內(nèi)著名的研究機構(gòu)在太陽能開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域取得了許多重要成果，使以色列在開發(fā)和利用太陽能技術(shù)方面保持世界領(lǐng)先水平。但由于太陽能發(fā)電成本居高不下，極大地制約著以色列太陽能的開發(fā)和利用。這座電站是以色列的第一座太陽能電站。

缺乏常規(guī)能源的以色列是惟一在法律上規(guī)定民用建筑必須安裝太陽能熱水器的國家，因此，以色列太陽能熱水器的普及率高達90%，人均使用太陽能熱水器面積居世界首位。

沙漠能源

據(jù)報道，歐盟科學(xué)家近日提議在非洲撒哈拉沙漠建立太陽能發(fā)電廠，主要系看好沙漠地區(qū)陽光充裕，太陽能發(fā)電效能比起北歐強3倍，科學(xué)家認為，只要能補捉到撒哈拉沙漠0.3%陽光， 便足夠供應(yīng)整個歐洲用電需求，整個計劃約需357億英鎊，而在沙漠建筑太陽能電廠面積與英國韋爾斯(Wales)面積接近。 盡管歐洲市場受各國太陽能獎勵補助不同而使得需求跟著波動，但歐盟科學(xué)家近日提議卻可望再創(chuàng)一波需求高峰，歐盟科學(xué)家建議斥資357億英鎊，在非洲撒哈拉沙漠建造太陽能發(fā)電廠，預(yù)估將可供應(yīng)整個歐洲所需電力，而該項提議更獲得英國首相布朗及法國總理薩科齊支持。

科學(xué)家預(yù)估，若該計劃得以快速落實，預(yù)估2050年前該電廠便能產(chǎn)生1,000億瓦(100GWp)電力，由北非輸往全歐電纜成本，預(yù)估未來40年約需10億歐元，若再搭配英國和丹麥風(fēng)力發(fā)電、冰島與意大利地?zé)岚l(fā)電等，全歐洲有用之不竭的干凈再生能源電力網(wǎng)絡(luò)，該項提議也獲得英國首相布朗及法國總理薩克齊的支持。

太陽能業(yè)者表示，比起依賴歐洲各國政府不同的補助政策，以及考慮到不同日曬度問題，在撒哈拉沙漠建立太陽能發(fā)電廠，可快速落實解決傳統(tǒng)能源短缺及成本不斷提升問題，若該項提議通過，全球太陽能業(yè)者均可望因為需求帶動再次受惠，例如在歐洲市場深耕的茂迪、益通及昱晶等，預(yù)估均可快速感受到該項需求。

主宰全球太陽光電絕大多數(shù)需求的歐洲市場，雖然受到西班牙于2008年9月結(jié)束首波優(yōu)惠補助案，以及德國2009年開始由5%年降幅補助調(diào)至8%降幅，使得市場對于歐洲市場需求存疑慮，但瑞士近期開始像德國、法國和西班牙一樣，通過對可再生能源電力進行補貼，期限長達20—25年，計劃每5年審議一次實施情況 。2100433B