未來(lái)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響
???? 盡管尋找新能源的工作已經(jīng)有相當(dāng)?shù)臍v史了，但是世界性的環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)迫使人們更加努力的尋找和開發(fā)新能源。在尋找和開發(fā)新能源的過(guò)程中，人們很自然的把目光投向了各種可再生的替代能源。光伏發(fā)電就是其中之一。雖然光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用存在著種種的局限，但是隨著光伏發(fā)電成本的降低和礦物發(fā)電成本的提高以及礦物能源的減少，總有一天光伏發(fā)電的成本將會(huì)與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當(dāng)。到時(shí)侯，光伏發(fā)電將逐步進(jìn)入商業(yè)化階段。光伏并網(wǎng)發(fā)電形成規(guī)模后會(huì)對(duì)電網(wǎng)形成什么樣的影響是本文想要探討的問(wèn)題。
一、光伏發(fā)電的基本原理
1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成
? ? 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能光伏電池組，光伏系統(tǒng)電池控制器，蓄電池和交直流逆變器是其主要部件。其中的核心元件是光伏電池組和控制器。各部件在系統(tǒng)中的作用是：
光伏電池：光電轉(zhuǎn)換。
控制器：作用于整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程控制。光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的控制器類型很多，如2點(diǎn)式控制器，多路順序控制器、智能控制器、大功率跟蹤充電控制器等，我國(guó)目前使用的大都是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的控制器，智能型控制器僅用于通信系統(tǒng)和較大型的光伏電站。
蓄電池：蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，用于存儲(chǔ)從光伏電池轉(zhuǎn)換來(lái)的電力。目前我國(guó)還沒(méi)有用于光伏系統(tǒng)的專用蓄電池，而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池。
交直流逆變器：由于它的功能是交直流轉(zhuǎn)換，因此這個(gè)部件最重要的指標(biāo)是可靠性和轉(zhuǎn)換效率。并網(wǎng)逆變器采用最大功率跟蹤技術(shù)，最大限度地把光伏電池轉(zhuǎn)換的電能送入電網(wǎng)。
2 太陽(yáng)能光伏電池板：
? ? 太陽(yáng)能電池主要使用單晶硅為材料。用單晶硅做成類似二極管中的P-N結(jié)。工作原理和二極管類似。只不過(guò)在二極管中，推動(dòng)P-N結(jié)空穴和電子運(yùn)動(dòng)的是外部電場(chǎng)，而在太陽(yáng)能電池中推動(dòng)和影響P-N結(jié)空穴和電子運(yùn)動(dòng)的是太陽(yáng)光子和光輻射熱（*）。也就是通常所說(shuō)的光生伏特效應(yīng)原理。目前光電轉(zhuǎn)換的效率，大約是光伏電池效率大約是單晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技術(shù)還包括光伏薄膜電池。（參考資料 12）
? ? 1839年，法國(guó)物理學(xué)家A．E．Becquerel在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)液體的光生伏特效應(yīng)（由光照射在液體蓄電池的金屬電極板上使得蓄電池電路中的伏特表產(chǎn)生微弱變化）至今，在所有能找到的材料中，由單晶硅做成的P-N結(jié)光伏電池是光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料。
3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類：
目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類，離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng)。
A）離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)。這是一種常見的太陽(yáng)能應(yīng)用方式。在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用已有若干年。系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，而且適應(yīng)性廣。只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護(hù)困難而限制了使用范圍。
B）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí)，太陽(yáng)能電力不足就向市電購(gòu)電。而負(fù)荷較小時(shí)，或用不完電力時(shí)，就可將多余的電力賣給市電。在背靠電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴(kuò)張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價(jià)。
C）A, B兩者混合系統(tǒng)，這是介于上述兩個(gè)方之間的系統(tǒng)。該方案有較強(qiáng)的適應(yīng)性，例如可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價(jià)來(lái)調(diào)整自身的發(fā)電策略。但是其造價(jià)和運(yùn)行成本較上述兩種方案高。
二、光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
? ? 進(jìn)入70年代后，由于2次石油危機(jī)的影響，光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視，發(fā)展非常迅速。從遠(yuǎn)期看，光伏發(fā)電將以分散式電源進(jìn)入電力市場(chǎng)，并部分取代常規(guī)能源。不論從近期和從近期看，光伏發(fā)電可以作為常規(guī)能源的補(bǔ)充，在解決特殊應(yīng)用領(lǐng)域，如通信、信號(hào)電源，和邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)民用生活用電需求方面，從環(huán)境保護(hù)及能源戰(zhàn)略上都具有重大的意義。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1，充分的清潔性。 （如果采用蓄電池方案，要考慮對(duì)廢舊蓄電池的處理）
2，絕對(duì)的安全性。 （并網(wǎng)電壓一般在220V以下）
3，相對(duì)的廣泛性。
4，確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性。
5，初步的實(shí)用性。
6，資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等。
三、光伏發(fā)電局限性。
? ? 任何事物總是具有兩面性。目前有太多的文章介紹光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，這里有必要指出光伏發(fā)電的一些局限性。太陽(yáng)能具有能量密度低,穩(wěn)定性差的弱點(diǎn),并受到地理分布、季節(jié)變化、晝夜交替等影響。光伏發(fā)電的局限性包括以下幾個(gè)方面：
1時(shí)間周期局限。由于光伏發(fā)電的條件是出太陽(yáng)時(shí)，光伏發(fā)電設(shè)備才能正常工作發(fā)電。因此，白晝黑夜，一年當(dāng)中春夏秋冬各個(gè)季節(jié)對(duì)光伏發(fā)電的負(fù)荷影響巨大。為了應(yīng)付這個(gè)情況，電網(wǎng)不得不配備相應(yīng)容量的發(fā)電機(jī)處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)。
2 地理位置局限。光伏發(fā)電設(shè)備基本上只能依附建筑物安裝建設(shè)，也就是所謂的光伏屋頂就地供電。如果離開建筑物來(lái)建設(shè)光伏發(fā)電，將會(huì)大大增加成本或者破壞環(huán)境和生態(tài)。
3 氣象條件局限。氣候?qū)夥l(fā)電影響。采用光伏并網(wǎng)發(fā)電無(wú)蓄電池方案時(shí)，如果一個(gè)城市上空的氣候大幅變化，將造成電力負(fù)荷的大幅波動(dòng)；當(dāng)一個(gè)城市上空的空氣質(zhì)量比如空氣污染，或能見度變差比如霧天，陰天等都將使光伏發(fā)電在線或?qū)崟r(shí)出力下降。
4 容量傳輸局限。在解決了光伏發(fā)電的成本問(wèn)題后，大功率，高電壓，遠(yuǎn)距離從荒漠大面積光伏發(fā)電系統(tǒng)輸送電力到負(fù)荷中心，由于光伏發(fā)電沒(méi)有傳統(tǒng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣量，調(diào)速器及勵(lì)磁系統(tǒng)，將給交流電網(wǎng)帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定問(wèn)題。不論采用交流或是直流高電壓大功率遠(yuǎn)距離從荒漠地區(qū)輸送電力，由于上述1，2，3的局限性將大大增加單位千瓦的輸送成本。下面將會(huì)討論這個(gè)問(wèn)題。
5 光能轉(zhuǎn)換效率偏低。和傳統(tǒng)能源（礦物能源，石油，水能，原子能，等）的轉(zhuǎn)換效率相比，光伏能量的轉(zhuǎn)換效率不能令人滿意。
四、光伏發(fā)電未來(lái)展望
? ?我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長(zhǎng)。最近三年全球太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率高達(dá)49.8%以上。按照日本新能源計(jì)劃、歐盟可再生能源白皮書、美國(guó)光伏計(jì)劃等推算，2010年全球光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量將達(dá)到15GW(1500萬(wàn)千瓦，屆時(shí)仍不到全球發(fā)電總裝機(jī)容量的1%)，至2030年全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到300GW(屆時(shí)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值有可能突破3000億美元)，至2040年光伏發(fā)電將達(dá)到全球發(fā)電總量的15%-20%。按此計(jì)劃推算，2010-2040年，光伏行業(yè)的復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)25%以上（參看資料：22，20）。其中并網(wǎng)應(yīng)用會(huì)有較大的發(fā)展，從而形成并網(wǎng)發(fā)電(約46%)、離網(wǎng)供電(約27%)和通訊機(jī)站(約21%) 3個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域（參看資料：21）。
? ? 太陽(yáng)的能量對(duì)人類而言幾乎是無(wú)限的，但是實(shí)際上，在地球上能夠獲取太陽(yáng)能資源的資源是有限的。并不像有些文章中所說(shuō)的那樣巨大。例如，當(dāng)我們?cè)谠谖蓓敯惭b太陽(yáng)能熱水器時(shí)，就失去了安裝太陽(yáng)能電池的機(jī)會(huì)。除建筑物和荒漠外，在其他地點(diǎn)建設(shè)太陽(yáng)能電池板群將是不現(xiàn)實(shí)和得不償失。這不僅僅是因?yàn)槌杀揪薮蟮脑?，?wèn)題是顯而易見的，主要的問(wèn)題是離開建筑物和荒漠來(lái)建設(shè)光伏發(fā)電站將破壞環(huán)境和生態(tài)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在太陽(yáng)能電池板下面將寸草不生?？傊?jié)能降耗是人類的一個(gè)永恒話題。從某種意義上講，淘汰舊技術(shù)和產(chǎn)品的同時(shí)，也就浪費(fèi)掉了當(dāng)初生產(chǎn)這些技術(shù)和產(chǎn)品的能源。出國(guó)考察的人往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家有些場(chǎng)合還在使用20-30年代的產(chǎn)品和設(shè)備，他們并非要保護(hù)“古跡”，某種意義上講是在節(jié)約能源。新舊產(chǎn)品和技術(shù)的換代是要以耗費(fèi)能源為代價(jià)的，過(guò)快的產(chǎn)品更新?lián)Q代，將加快能源的消耗。當(dāng)然，這里需要有一個(gè)總體的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判斷能耗。我們是否應(yīng)該考慮節(jié)約“used能源”的問(wèn)題？(**)
? ? 另一方面，任何先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)入商業(yè)使用的必要條件是價(jià)格能為市場(chǎng)所接受。如果使用成本太高，再好的技術(shù)必將只能停留在試驗(yàn)室中或者示范工程階段。
五、未來(lái)光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響
? ? 隨著我國(guó)《可再生能源法》的頒布實(shí)施，常規(guī)能源價(jià)格的不斷升高和石油價(jià)格逼近$100，世界范圍內(nèi)圍繞利用太陽(yáng)能科技，商業(yè)發(fā)展非常迅速，其中光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)發(fā)展非?？臁Ｄ壳爸萍s光伏發(fā)電的主要因素是成本問(wèn)題。太陽(yáng)能光伏發(fā)電造價(jià)高（每千瓦３萬(wàn)元以上），發(fā)電成本貴（１．５元／千瓦時(shí)以上）（參考資料，14）。隨著光伏發(fā)電成本的降低和耗能發(fā)電成本的提高，總有一天光伏發(fā)電的成本將會(huì)與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當(dāng)。到那時(shí)候，光伏發(fā)電將會(huì)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。為了提早迎接這一天的到來(lái)，我們將有必要提前考慮光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)現(xiàn)有發(fā)電模式的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策和環(huán)境效益的影響。我們先假設(shè)這個(gè)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，并且現(xiàn)有的發(fā)電模式并未發(fā)生較大的改變。那么光伏發(fā)電給我們帶來(lái)好處的同時(shí)將會(huì)對(duì)現(xiàn)有的電網(wǎng)產(chǎn)生什么樣的問(wèn)題？
? ? 由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定差，調(diào)節(jié)能力差的能源，發(fā)電量受天氣及地域的影響較大，并網(wǎng)發(fā)電后會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成一定影響。至于有多大的影響尚不清楚，因?yàn)槟壳吧形匆姷焦夥l(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)潮流和穩(wěn)定計(jì)算中的數(shù)學(xué)模型。我們知道目前電能是不能大規(guī)模低成本儲(chǔ)存的，在可以預(yù)見的將來(lái)也不能大規(guī)模低成本儲(chǔ)存。這就使得光伏發(fā)電的應(yīng)用受到物理因素的制約，同時(shí)也受到地理上的限制。但是隨著技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展，當(dāng)光伏發(fā)電的上網(wǎng)電量在電網(wǎng)中與火電廠，水電，核電等電廠的發(fā)電量處于可比較的數(shù)量級(jí)和成為不可忽略的一部分時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電將對(duì)現(xiàn)有發(fā)電模式和電網(wǎng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策和環(huán)境效益帶來(lái)如下問(wèn)題：（如果光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用有蓄電池方案，光伏并網(wǎng)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將大打折扣。但是為光伏并網(wǎng)發(fā)電優(yōu)化配置的蓄電池系統(tǒng)可以部分解決以下1，2和3點(diǎn)提出的問(wèn)題。）
1 負(fù)荷峰谷對(duì)電網(wǎng)的影響。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備調(diào)峰和調(diào)頻能力，這將對(duì)電網(wǎng)的早峰負(fù)荷和晚峰負(fù)荷造成沖擊。因?yàn)楣夥⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)增加的發(fā)電能力并不能減少電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的擁有量或冗余，所以電網(wǎng)必須為光伏發(fā)電系統(tǒng)準(zhǔn)備相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組來(lái)解決早峰和晚峰的調(diào)峰問(wèn)題。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)供電是以機(jī)組利用小時(shí)數(shù)下降為代價(jià)的。這當(dāng)然是發(fā)電商所不愿意看到的。
2 晝夜變化，東西部時(shí)差以及季節(jié)的變化對(duì)電網(wǎng)的影響。由于陽(yáng)光和負(fù)荷出現(xiàn)的周期性，光伏并網(wǎng)發(fā)電量的增加并不能減少對(duì)電網(wǎng)裝機(jī)容量的需求。
3 氣象條件的變化。當(dāng)一個(gè)城市的光伏屋頂并網(wǎng)發(fā)電達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，如果地理氣象出現(xiàn)大幅變化，電網(wǎng)將為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)提供足夠的區(qū)域性旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組和無(wú)功補(bǔ)償容量，來(lái)控制和調(diào)整系統(tǒng)的頻率和電壓。在這種情況下，電網(wǎng)將以犧牲經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式為代價(jià)來(lái)保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4 遠(yuǎn)距離光伏電能輸送。當(dāng)光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)距離輸送電力在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上成為可能時(shí)，由于光伏并網(wǎng)發(fā)電沒(méi)有旋轉(zhuǎn)慣量，調(diào)速器及勵(lì)磁系統(tǒng)，它將給交流電網(wǎng)帶來(lái)新的穩(wěn)定問(wèn)題。如果光伏并網(wǎng)發(fā)電形成規(guī)模采用高壓交直流送電，將會(huì)給與光伏發(fā)電直流輸電系統(tǒng)相鄰的交流系統(tǒng)帶來(lái)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，（專門用于光伏并網(wǎng)發(fā)電的輸電線路，由于使用效率低，將對(duì)荒漠太陽(yáng)能的利用形成制約。用于借道或者兼顧輸送光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電能的輸電線路，由于負(fù)荷率低下，顯得很不經(jīng)濟(jì)。）不論采用高壓交流或直流送出，光伏并網(wǎng)發(fā)電站都必須配備自動(dòng)無(wú)功調(diào)壓裝置。至于對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的影響，目前還未見到光伏發(fā)電在電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算中的數(shù)學(xué)模型（包括電源模型和負(fù)荷模型）。光伏并網(wǎng)發(fā)電將對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有多大的影響目前尚不清楚。
5 降耗問(wèn)題；光伏并網(wǎng)發(fā)電的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是可替代礦物燃料的消耗。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電增加了發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)備用或者是熱備用，因此，光伏并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際降耗比率應(yīng)該扣除旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組或熱備用機(jī)組損失的能量。光伏并網(wǎng)發(fā)電的降耗效率應(yīng)該考慮到由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)提供的電力導(dǎo)致發(fā)電公司機(jī)組利用小時(shí)數(shù)降低帶來(lái)的效率損失。由于電力系統(tǒng)是作為一個(gè)整體來(lái)運(yùn)行的，光伏并網(wǎng)發(fā)電向電網(wǎng)輸送電力將侵害其他發(fā)電商的利益，這是作為政策制定者需要考慮的問(wèn)題。這是由于電網(wǎng)在考慮安全，穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，不僅僅只由水電廠擔(dān)任旋轉(zhuǎn)備用。因此，系統(tǒng)中總的光伏并網(wǎng)發(fā)電量所等效的理論降耗標(biāo)煤量前應(yīng)該乘以一個(gè)小于1的系數(shù)，并且等比例的減去旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組的廠用電損耗。
? ? 這里給出一個(gè)公式來(lái)判斷光伏發(fā)電實(shí)際的降耗作用：
W=(Wc/Wn)*Wp -（Pc/Pn)*Pd
1）W——光伏并網(wǎng)發(fā)電實(shí)際獲得的降耗量（標(biāo)煤）；
2）Wc——電網(wǎng)火電總發(fā)電量 （MWh）；
3）Wn——電網(wǎng)總發(fā)電量 （MWh）；
4）Wp——光伏并網(wǎng)發(fā)電理論降耗量（標(biāo)煤）
5）Pc——火電機(jī)組總的廠用電損耗（標(biāo)煤）；
6）Pn——電網(wǎng)中總的廠用電損耗（標(biāo)煤）；
7）Pd——旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組的廠用電損耗（標(biāo)煤）。
（說(shuō)明：電力換算為標(biāo)準(zhǔn)煤的兩種計(jì)算方法：一種是以當(dāng)年全國(guó)平均火力發(fā)電煤耗將電力換算成標(biāo)準(zhǔn)煤，換算系數(shù)不是常量。另一種方法是以電力本身的熱功當(dāng)量將電力換算為標(biāo)準(zhǔn)煤。換算系數(shù)為常數(shù)，1 千瓦小時(shí)＝860 千卡＝3600 千焦耳＝0.1229 千克標(biāo)準(zhǔn)煤）
6 環(huán)保問(wèn)題；光伏發(fā)電帶來(lái)的減排效果是否應(yīng)該只考慮火電排放的二氧化硫和二氧化碳還有待討論，因?yàn)楫?dāng)光伏并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，同樣電網(wǎng)在考慮電網(wǎng)安全，穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，往往減少出力的不僅僅是火電廠，因而考慮旋轉(zhuǎn)備用時(shí)，也不僅僅只由水電廠來(lái)承擔(dān)旋轉(zhuǎn)備用的任務(wù)（水電廠承當(dāng)旋轉(zhuǎn)備用任務(wù)時(shí)同樣要損失水能）。因此，在考慮光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的減排貢獻(xiàn)時(shí)，也應(yīng)該在理論值前乘以一個(gè)小于一的系數(shù)。節(jié)能減排的效果并不像一些文章中所講的那么樂(lè)觀。
7 順便指出，風(fēng)力發(fā)電也存在環(huán)保生態(tài)問(wèn)題。國(guó)外有環(huán)保人士指出大型的風(fēng)力發(fā)電站往往建在季風(fēng)的風(fēng)道上，這恰恰是候鳥遷徙的最佳路線和必經(jīng)之路。如果不是借助季風(fēng)的力量，候鳥將無(wú)力飛到目的地。如果候鳥被迫穿越風(fēng)力發(fā)電機(jī)群陣，后果就可想而知了。
六、結(jié)束語(yǔ)
? ? 光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于解決離網(wǎng)地區(qū)通信，微波等設(shè)備的能源動(dòng)力，分散人口地區(qū)的小容量電力消費(fèi)及為有條件建立光伏屋頂?shù)慕ㄖ偷靥峁╇娏?。未?lái)電網(wǎng)在做發(fā)展規(guī)劃時(shí)，對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)充分考慮離網(wǎng)光伏發(fā)電和光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響和數(shù)學(xué)模型。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以作為在線有源可變負(fù)荷模型來(lái)考慮（這里指的是城市中既可由離網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，也可以由市電網(wǎng)供電的負(fù)荷）。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)如果以110V或220V并網(wǎng)供電時(shí)，也可以把光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)考慮為可從負(fù)到正變化的有源負(fù)荷模型。
? ?通過(guò)上述分析，由于光伏并網(wǎng)發(fā)電先天的局限性，它給電網(wǎng)帶來(lái)的影響是顯而易見的。光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)期定位只能作為電網(wǎng)節(jié)能降耗的重要補(bǔ)充手段。如果超出這個(gè)戰(zhàn)略定位，將造成投資和能源額外的浪費(fèi)，對(duì)減少污染排放量的樂(lè)觀看法也要大打折扣。
? ? 光伏發(fā)電進(jìn)入商業(yè)化和并網(wǎng)運(yùn)行的主要障礙是使用成本太高。而且制造單晶硅和多晶硅的企業(yè)無(wú)一例外的都是高耗能企業(yè)。因此，降低成本是光伏發(fā)電的一項(xiàng)首要任務(wù)，大幅提高光伏發(fā)電的效率也是降低其成本的一個(gè)重要途徑。
本文僅僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。
初稿于昆明，2007.11.8，
* ?太陽(yáng)能中包含了可見光能，不可見光能，光熱輻射能等等。從物理學(xué)能量守恒定律來(lái)看，只要在同系統(tǒng)中形成差值的物理量都包含著能量。比如，水力發(fā)電的水位差，或“落差”；熱力發(fā)電中的“溫差”，風(fēng)力發(fā)電中氣流的“壓差”等等。
? ? 根據(jù)半導(dǎo)體物理原理，P-N結(jié)整體溫度上升，使P-N結(jié)呈現(xiàn)負(fù)的溫度系數(shù)（見參考資料2，P13）。單片太陽(yáng)電池的電壓隨溫度的上升而下降（見參考資料1，P49，圖2-16，圖2-19，太陽(yáng)能電池組件溫度對(duì)效率的影響；參考資料4，P174）。也就是說(shuō)溫度的變化將引起P-N結(jié)內(nèi)空穴和電子運(yùn)動(dòng)，數(shù)量及平衡點(diǎn)的變化（見參考資料2，P26）。隨著溫度的增加，太陽(yáng)能電池效率下降（見參考資料3，P35，圖3-13）。Isc對(duì)溫度T很敏感，溫度還對(duì)Voc起主要作用。對(duì)于Si溫度每增加一度，Voc下降室溫值的0.4%，效率也因而降低同樣的百分?jǐn)?shù)。例如，一個(gè)硅電池在20度時(shí)的效率為20%，當(dāng)溫度生到120度時(shí)，效率僅為12%（見參考資料3,P36）。
? ? 可以猜想，如果P-N結(jié)兩側(cè)的溫差上升，或者P-N結(jié)的“結(jié)溫差”上升，勢(shì)必會(huì)打破空穴和電子對(duì)的平衡?！敖Y(jié)溫差”的變化是呈現(xiàn)正的還是負(fù)的溫度系數(shù)，以及對(duì)太陽(yáng)能電池IV特性的影響目前尚未見到試驗(yàn)報(bào)道。在太陽(yáng)能電池中，可能存在著一個(gè)類似光伏效應(yīng)的熱伏效應(yīng)——輻射熱生伏特效應(yīng)（當(dāng)然不一定就是P-N結(jié)）。在太陽(yáng)能電池背面加裝一個(gè)冷卻系統(tǒng)來(lái)提高太陽(yáng)能電池正反面的溫差，將可以提高太陽(yáng)能電池的效率。準(zhǔn)確的在P-N結(jié)上制造一個(gè)“結(jié)溫差”,或一個(gè)較大的“溫度梯度”，在技術(shù)上可能是一個(gè)非常困難的事情?？傊黾印肮獠睢焙汀敖Y(jié)溫差”或許是提高光伏發(fā)電效率的一個(gè)有用途徑。
** 作者實(shí)在無(wú)法用中文和英文來(lái)表示 “used 能源”和“used energy” 的意思（使用“二手能源” 和英文“used energy”可能較為接近作者的本意，但還是不能表達(dá)文中所想要表達(dá)的意思），只好用半中文半英文來(lái)代替了。
參考資料：
1 太陽(yáng)能發(fā)電原理與應(yīng)用，馮垛生，宋金蓮；
2 太陽(yáng)能電池材料，楊德仁；
3 并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，崔容強(qiáng)，趙春江，吳達(dá)成；
4 可再生能源概論，左然，施明恒，王希麟；
5 新能源和可再生能源的利用，吳治堅(jiān)；
6 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)狀況及發(fā)展趨勢(shì)，沈陽(yáng)建筑大學(xué)交通與機(jī)械工程學(xué)院 2007-9-6；
7 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的若干問(wèn)題研究，劉飛，段善旭等《太陽(yáng)能》2006年04期；
8 可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定，2006-7-12 中國(guó)電力報(bào)；
9 新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十五”規(guī)劃，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委；
10 對(duì)《可再生能源法》頒布并實(shí)施一周年的思考 中國(guó)環(huán)境 薛惠鋒 2007-05-25；
11 中國(guó)光伏發(fā)電的市場(chǎng)情況，中美清潔能源技術(shù)論壇，中國(guó)新能源網(wǎng) 2003-11-11；
12 世界太陽(yáng)能行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè) 太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 2006-5-20；
13 光伏市場(chǎng)規(guī)則與變數(shù)，劉文平2006-12-30；
14 ２００５～２０３０年電力需求預(yù)測(cè)及發(fā)展戰(zhàn)略研究，太陽(yáng)能光伏網(wǎng)，2007-10-13；
15 點(diǎn)燃中國(guó)光伏市場(chǎng)還須邁幾道坎, 能源世界-中國(guó)建筑節(jié)能網(wǎng)，2007-9-24；
16 全球光伏產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告(上),上海電子網(wǎng),2007年06月28日；
17 太陽(yáng)能電池的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，Solar168，杰克 肖，06-12-25 ；
18 太陽(yáng)能光伏發(fā)電綜述,廣州科技網(wǎng),2007-02-15；
19 太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理，中國(guó)綠色能源資訊網(wǎng) ?作者：佚名 2007-10-24；
20 光伏產(chǎn)業(yè)在全球的發(fā)展，楊學(xué)林，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所；
21 光伏發(fā)電縱橫談，中國(guó)新能源網(wǎng) 2006.7.10；
22 光伏產(chǎn)業(yè) 全球發(fā)展最快的新興行業(yè) ?中國(guó)新能源網(wǎng)2006-4-5
23 解析太陽(yáng)能光伏發(fā)電新趨勢(shì)，葉娜；
24 太陽(yáng)能電池與發(fā)光二極管的異曲同工之妙，無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力， 孟昭淵。
25 中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)概況 陶全 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局工業(yè)交通統(tǒng)計(jì)司