(1)優(yōu)點
太陽能光伏發(fā)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(fā)電、生物質能發(fā)電和核電等新型發(fā)電技術相比,光伏發(fā)電是一種最具可持續(xù)發(fā)展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發(fā)電過程)的可再生能源發(fā)電技術,具有以下主要優(yōu)點。
①太陽能資源取之不盡,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(fā)電系統(tǒng),不受地域、海拔等因素的限制。
②太陽能資源隨處可得,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。
③光伏發(fā)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(jù)熱力學分析,光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率,可達80%以上,技術開發(fā)潛力巨大。
④光伏發(fā)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(chǎn)生噪聲,對環(huán)境友好,不會遭受能源危機或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊,是真正綠色環(huán)保的新型可再生能源。
⑤光伏發(fā)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(fā)電還可以很方便地與建筑物結合,構成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng),不需要單獨占地,可節(jié)省寶貴的土地資源。
⑥光伏發(fā)電無機械傳動部件,操作、維護簡單,運行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電,加之自動控制技術的廣泛采用,基本上可實現(xiàn)無人值守,維護成本低。
⑦光伏發(fā)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)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(fā)電系統(tǒng)中,只要設計合理、選型適當,蓄電池的壽命也可長達10~15年。
⑧太陽能電池組件結構簡單,體積小、重量輕,便于運輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設周期短,而且根據(jù)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(yōu)點。太陽能光伏發(fā)電與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比,太陽能電池不會引起環(huán)境污染;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(fā)電系統(tǒng),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(fā)電也有它的不足和缺點,歸納起來有以下幾點。
①能量密度低。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,地球表面輻照度最高值約為1.2kw/㎡,且絕大多數(shù)地區(qū)和大多數(shù)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。
②占地面積大。由于太陽能能量密度低,這就使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的占地面積會很大,每10kw光伏發(fā)電功率占地約需100㎡,平均每平方米面積發(fā)電功率為100w。隨著光伏建筑一體化發(fā)電技術的成熟和發(fā)展,越來越多的光伏發(fā)電系統(tǒng)可以利用建筑物、構筑物的屋頂和立面,將逐漸克服光伏發(fā)電占地面積大的不足。
③轉換效率低。光伏發(fā)電的最基本單元是太陽能電池組件。光伏發(fā)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(fā)電功率密度低,難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。因此,太陽能電池的轉換效率低是阻礙光伏發(fā)電大面積推廣的瓶頸。
④間歇性工作。在地球表面,光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天發(fā)電,晚上不能發(fā)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(xù)發(fā)電,這與人們的用電需求不符。
⑤受氣候環(huán)境因素影響大。太陽能光伏發(fā)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(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)。另外,環(huán)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(fā)電量減少甚至電池板的損壞。
⑥地域依賴性強。地理位置不同,氣候不同,使各地區(qū)日照資源相差很大。光伏發(fā)電系統(tǒng)只有應用在太陽能資源豐富的地區(qū),其效果才會好。
⑦系統(tǒng)成本高。由于太陽能光伏發(fā)電的效率較低,到目前為止,光伏發(fā)電的成本仍然是其他常規(guī)發(fā)電方式(如火力和水力發(fā)電)的幾倍,這是制約其廣泛應用的最主要因素。但是也應看到,隨著太陽能電池產(chǎn)能的不斷擴大及電池片光電轉換效率的不斷提高,光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本也下降得非??臁L柲茈姵亟M件的價格幾十年來已經(jīng)從最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2美元左右。
⑧晶體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(jīng)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(huán)境污染。
原標題:太陽能光伏發(fā)電有哪些優(yōu)缺點?