7、太阳能与光伏技术解析

太阳能与光伏技术解析

1. 能源背景与光伏优势

在当今，环境问题和气候变化给电力系统管理者带来了巨大压力，促使他们寻找替代能源。分布式发电（DG）作为一种有效的发电方式，可利用多种靠近负荷需求的可再生能源来发电。常见的可再生能源包括太阳能、热能、光伏（PV）、风力发电场、水力、生物燃料、波浪能、潮汐能、海洋能和地热能等。

其中，光伏系统被认为是较好的可再生能源发电选择，原因在于地球表面有丰富且长期免费的太阳能。光伏发电基于光伏效应，即光伏电池利用太阳光光子撞击掺杂半导体硅来产生电能。自1839年发现光伏效应，到1954年利用掺杂半导体实现发电，光伏电力从1990年的50兆瓦迅速增长到2014年的177吉瓦，成为增长最快的可再生能源技术。

目前，全球各实验室对光伏系统的研究主要集中在以下几个方面：
- 材料科学：研究如何对半导体材料进行掺杂以提高效率。
- 逆变器技术：实现高效的直流到交流的转换。
- 集成技术：解决与电网系统互联时的潜在问题。
- 电池技术：开发适用于大规模光伏系统的储能系统。
- 政策推动：政府出台促进光伏系统发展的政策。

这些因素共同推动了高潜力光伏市场的发展。光伏在电池技术研究进展、模块化特性、独立和并网机会、可靠性、易用性、无噪音和排放、长生命周期以及降低单位能源成本等方面表现出色。并网光伏系统在现代电力系统和智能电网的发展中既面临挑战，也蕴含机遇，研究机构预测其未来将有广阔的商业市场。

2. 太阳能辐射基础

2.1 太阳系与太阳能量

太阳系由太阳这颗恒星以及水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星等行