面向实验室建设的微电网运行控制系统设计(3)
1.2 光伏发电发展状况
光伏发电作为新兴产业得到国外很多国家的重视，正处于大力蓬勃发展的阶段。美国是第一个提出发展光伏发电设想的国家，早在1973年，美国就明确了近、中、远期的光伏发电发展计划和战略目标。日本看清形势紧跟步伐于1974年开始执行阳光计划，推行对使用太阳能光伏发电的居民提供50%的补助额度的政策，共斥资5亿美元，一跃发展成为世界光伏发电大国。上世纪80年代以来，德国、英国、法国、意大利、西班牙等欧洲发达国家也跟上潮流，开始重视光伏发电的发展，纷纷投入大量的资金进行科技研发，获得了很大的进展，大力推动了工业化进程。进入20世纪90年代，一种新型的将光伏发电技术与建筑设计相结合的光伏发电系统即并网光伏发电屋顶计划开始在一些发达国家中兴起。美国在1997年京都会议之后宣布启动百万光伏屋顶计划，立刻在世界范围内得到很大的反响。之后，德国提出了“1000个光伏屋顶计划”，制定了“可再生电力能源供应法”，日本制定了朝日7年光伏屋顶计划，提出2010年光伏发电容量超过5GW的目标。其中最具代表性的是德国西门子公司在慕尼黑贸易展览中心建成的世界上最大的1MW的屋顶光伏并网发电系统，使德国走在了世界光伏发电的前列。1997年以来，全球光伏产业进入发展的黄金时期，每年保持至少30%的速度迅猛增长，光伏电池产量稳步上升，生产规模持续扩大，光伏市场飞速膨胀，高新技术不断出现，光伏电池组件成本快速降低，发展势头良好，前景十分广阔。尤其是在2011年日本福岛核电站事故之后，德国等国家更是宣布放弃不稳定的核能，更加大力地投入到前景更为广阔的光伏发电中。
总的来说，我国的光伏产业由于起步较晚，与西方发达国家之间还有很大差距，装机容量仅占全球总容量的3%，但近年来我国紧跟国外光伏产业热潮，光伏市场已呈现爆炸式增长。我国于20世纪80年代中期从国外引进光伏电池生产线，处于技术、市场需求各方面的限制，发展较为迟缓，90年代才开始逐步进入稳步发展阶段。进入21世纪，随着国家大力推行一系列鼓励政策，我国光伏电池产量逐年稳步增加，到2007年产量已跃居世界首位。2006年我国颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，之后又对其做了多次修正，法律上规定了对风力发电和光伏发电的多种大力优惠政策，为新能源的发展铺平了道路。之后国家财政部又接连下发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》等通知[2]，重点照顾光伏并网发电项目，提供50%额度以上的补贴，极大地刺激了国内光伏市场的需求，为经济的增长增添了新的动力。2008年北京奥运会，秉承“绿色奥运”的理念，许多场馆设施也由光伏电池供电，向外国展示了中国的光伏产业实力。截止2014年底，我国光伏发电装机总容量已达到2800万千瓦，同比2013年增长60%，预计到2020年装机容量达到1.8GW，光伏发电将凭借比传统火力发电更低的成本成为主要的发电方式。
1.3 光伏电池简介
并网光伏发电系统根据规模及电能去向不同可分为住宅用和集中式光伏系统两类[3]。住宅用光伏系统主要架设在城镇屋顶并和低压配电网相连，发出的电能直接送到用户被用户消耗。集中式并网光伏电站是建设在日照充足的荒漠地区，与高压电网相连，发出的电能通过输电线路输送给远处的用户负载。目前，各国的光伏发电趋势都在向集中式发电模式发展。
光伏发电就是利用光伏电池的光电效应将太阳能直接转换为直流电能，通过升压、逆变转变为可利用的交流电。光伏发电主要是靠光伏电池工作，光伏电池就是利用半导体PN结的光生伏特效应制成的一种可直接将太阳辐射能转化为直流电能的转换器件[4]。由于单体的光伏电池功率太小，不能单独的作为发电单元使用，所以一般将多个光伏电池串并联封装后组成光伏电池组件，输出功率可达几百瓦。若干光伏电池组件再串并联后即为太阳能光伏阵列，是太阳能光伏发电系统中的核心组成部分。目前市场上流行的光伏电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化（包括硫化镉太阳能电池、砷化镓太阳能电池等）。其中单晶硅太阳能电池的光电转化效率最高，为15%左右，最高可达到24%，但由于制作成本较大目前还未被普遍使用。多晶硅电池虽然光电转换效率比单晶硅逊色，但由于材料制造简便，节约电耗，生产成本低得到了广泛的应用。