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光伏发电技术与应用

一、“光伏发电”释义
    太阳能是全世界公认的解决世界能源紧缺的最有发展潜力的新型能源。“光伏发电技术”从字面上看就是指太阳光照射在太阳能电池板上产生“光生伏特效应”,而“伏特”是电压的单位。说得简单一点,也就是太阳电池板利用太阳能发电的技术。
     对比光伏材料加工与应用技术专业,光伏发电专业更侧重太阳能光伏电站的投标、设计、修建、运行管理,而光伏材料加工与应用技术专业侧重学习太阳能电池板的将光能转化为电能的原理及其生产工艺。
     (1)是并网发电,也就是建设太阳能光伏电站,这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年,中国并网发电还未开始全面推广。不过,2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的;2010年上海世博会的中国馆也是太阳能供电的。
     (2)是为无电场合提供电源,如太阳能信号基站,太阳能公交车站,太阳能充电桩,太阳能车棚等;
     (3)是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等;
     其中最有前途的是太阳能光伏电站,光伏电站是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。
 

   

湖南理工职业技术学院院开设省内首个光伏发电专业

 太阳能光伏电站大体分为两种:(1)太阳能屋顶电站 (2)太阳能荒漠电站  
    太阳能光伏发电的优点是较少受地域限制,因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。
 

太阳能光伏电站

大型光伏电站系统方案
  
 

二、能源危机背景
 
    中国是世界工厂,能源是中国工业的引擎,没有电力,华东、华南、东北京津塘工业密集的地区就没法生产。南京大学闵乃本院士认为,目前所谓的能源危机只能说是化石能源存在危机。化石能源是指石油、天然气和煤。地球花了46亿年时间为我们积累的煤、石油和天然气,我们只用了几百年就差不多开采殆尽。据估计,世界化石能源可维持的年数是:石油46年,天然气65年,煤169年。美国能源部信息局乐观地预计,石油极限产量最早将出现在2021年,最迟是2112年,距今还有105年。
 
    目前,传统的能源主要为烧煤进行火力发电、水力发电为辅助、部分核电,另外还有少量风力发电。
    烧煤进行火力发电污染大,而且化石能源殆尽后无法继续;水力发电中国已开发到了80%,到了极限;而核电技术人类还无法成熟地掌握,日本福岛核电站出事后,各国核电站难以报批。风力发电的转换率则比太阳能光伏发电更低。
 
三、光伏发电产业成熟
    在国际上,光伏发电技术的研究已有100多年的历史。目前这一能源高端产品已经成熟。我国于1958年开始研究太阳电池,1971年首次成功地应用于我国发射的东方红二号卫星上。 

东方红二号应用太阳能电池板供电
 


    1973年太阳能技术开始民用。2002年,国家有关部门启动“送电到乡工程”,在西部七省区的近800个无电乡所在地安装光伏电站,该项目拉动了我国光伏工业快速发展。
    截止到2004年底,我国太阳电池的累计装机已经达到6.5万千瓦。 目前,我国太阳能市场每年以20%以上的速度递增,国家已将太阳能应用产业列为重点支持的新能源产业之一。 
 
四、太阳能光伏电站在国外的市场应用
    
    日本的光伏建筑在实际应用中,用户未必直接用自己发的电,可能白天家里没人,或者用电很少,富余的电就发送到大电网上,晚上就直接用大电网的电。对大电网来说可再生能源进来了,整体上白天工业用电更多,实际上建筑屋顶的光伏发电用在了工业领域等其他功能上,这是算了一个总账。白天卖给大电网的电假如是一度两元,用大电网的电一度只有一元,这样发电户可能是赚钱的。
    日本还出现租赁建筑屋顶进行太阳能发电的业务受到企业和地方政府的热切关注。
    开展公寓建筑承包及出租业务的日本Leopalace21公司9月开始实施“屋顶租赁中介”业务,为公寓所有者和开展太阳能发电业务的企业牵线搭桥。企业可在屋顶上设置太阳能发电系统,利用可再生能源电力固定价格收购制度(FIT),出售所发电力。作为屋顶使用费,将向公寓所有者支付售电收入的3%左右。

西班牙太阳能电站 
 

 
五、太阳能光伏电站在国内的市场应用
 
     对于中国,也有类似的企业,以中科恒源为典型代表。他们利用网络卫星电子地图,考察国内各高新区的大面积工业厂房屋顶或成片的商业街屋顶,与高新区合作开发太阳能光伏屋顶电站。
     相关数据显示,全国既有建筑面积超过400亿平方米,其中,住宅建筑占70%,工业建筑占15%,公共建筑占15%。从数据上看,尽管工业建筑所占比例不大,但结合收益率以及用户的需求来看,工业建筑的光伏屋顶项目却是最具市场爆发力的部分。
     根据业内人士的测算,在不考虑融资成本的情况下,一个2万平米的屋面,如安装2兆瓦光伏电站,按每瓦9元的投资成本计算,投资总额为1800万元。如果年发电210万度,每度电按1元计算,年发电收益是210万元。在无电价补贴的情况下,大约需要8.6年收回投资。如果每度电再补贴0.45元,则不到6年即可收回投资。
    珠海兴业太阳能总工程师罗多则介绍说,我国约拥有国家级开发区131个,省级开发区1500多个,其内部建筑物大多是比较低矮、平整的厂房,非常适合发展光伏项目。“发展光伏对于一些耗能大户而言,可谓是一举多得,既可以解决用电高峰期遭遇的错峰限电问题,又可以通过发电来获得相应的收益。”罗多表示。
 
    不少人觉得太阳能光伏电站这是未来产业,其实在资本运作化的今天,太阳能高科技已不算稀奇了,不必说大的案例,就拿湖南来说吧。
    2011年11月5日,太阳能光伏地下通道项目:此项目在长沙市岳麓大道市政府大楼附近,全国首条由太阳能供电、LED照明的地下通道正式供电亮灯。该项目由湖南神州光电能源有限公司设计建造完成,其中核心的太阳能供电系统曾为世博会中国馆立下汗马功劳,从而引起了世界范围内的广泛关注。
    2012年5月21日,世界上最大的光伏屋顶电站项目:此项目是湖南兴业太阳能投资5亿元在湖南湘潭九华建设的20MW屋顶光伏电站,2011年12月22日并网运行,2012年5月21日通过验收。
 

湖南兴业太阳能屋顶电站
 

    2013年4月,湖南安沙武警营房光伏发电项目,此项目是2011年金太阳示范工程项目,由中科恒源科技股份有限公司承建。
    2013年10月,湖南省内最大光伏发电示范项目:2011年7月,株洲国家高新技术产业开发区决定利用标准厂房及所有行政办公和商业用房,建设50MW光伏发电项目。去年,该项目一期集中连片20MW光伏发电示范项目列入国家“2012年金太阳示范工程目录”,国家财政补贴1.1亿元。该项目总投资2.36亿元,于6月6日开始建设,建设完成后将成为湖南省内最大光伏发电示范项目。
    2013年5月14日,长沙岳麓区悦禧国际山庄分布式屋顶电站:湖南神州光电能源有限公司承建的一座装机容量3千瓦的太阳能分布式光伏电站,将太阳能电池板安装在了别墅群屋顶的南面发电,太阳能电池板发的电通过专用线路,输送到地下室的蓄电池组,地下室安装了切换电源,可以实现太阳能电源和市网电源的自动切换。
    2013年6月8日,湖南首个家庭光伏电站:湘潭市民刘锐在湘潭岳塘区湖工花园屋顶上建设的。
    2013年8月2日,湖南理工职业技术学院承接湖南省语言文字培训测试中心(简称“语委办”)的太阳能屋顶电站项目的设计和施工,2013年8月26日竣工发电。
    2013年11月15日,岳阳首个家庭光伏电站:岳阳平江县东塔乡红星村村民曾英雄投资建设的光伏发电站通过1周试运行,成功并网发电。每年能发电约2000千瓦时左右,能实现用电自给自足。
    2013年11月25日,湖南高校首个自建太阳能屋顶电站项目:湖南理工职业技术学院光伏教学团队带领学生在其实训楼上建设了200KV的太阳能光伏屋顶电站。

 

太阳能光伏电站 
 

 

 
六、专业学习内容
 
主干课程:太阳能技术与应用、光伏建筑一体化、太阳能发电原理与应用、LED设计与应用、半导体硅材料基础、光伏系统设计与施工、太阳能光伏发电系统级应用、太阳能在建设领域推广与应用、并网太阳能光伏发电系统、太阳能光伏发电技术、单片机原理与应用、光伏电池生产及检测、光伏系统概论等。
 
培养目标:培养适应光伏发电产品发展需要,具有光伏发电基础理论知识,系统掌握荒漠太阳能电站、太阳能屋顶电站的建设项目的招投标、设计、建设和运行维护,具有现代企业管理意识、能在光伏发电及应用领域、包括电能检测、设备控制、发电技术管理等方面能够胜任岗位需要的应用技术型人才。
 

湖南理工职业技术学院逐日:太阳能光伏人才培养摇篮

 

 
七、就业前景
 
光伏产业是朝阳产业,目前在中国西北地区,大量的太阳能光伏电站地建设中,内地也有不少。2012-2014这几年,我国每年都有上百个大中型太阳能光伏电站在建设中,需要大量光伏人才。据长沙晚报道,2013年,光伏人才缺口达30万。
 
就业岗位:光伏发电产品的研发、营销、光伏电站的设计、招投标、施工、监理、运行、维护、管理、产品质量检测等。
 
就业单位:
目前,如下公司大量要光伏人才:
皇明洁能控股有限公司、中国兴业太阳能技术控股有限公司、湖南神州光电能源有限公司、湖南天利恩泽太阳能科技有限公司、尚德电力控股有限公司、浙江正泰太阳能科技有限公司、中科恒源科技股份有限公司、湖南共创光伏科技有限公司、湖南天赐阳光太阳能有限公司、晶澳太阳能科技有限公司、九江市旭阳光电科技有限公司、保利协鑫能源控股有限公司、江西开昂科技股份有限公司、常州天合光能有限公司、江西日普升能源科技有限公司、昱洲新能源有限公司、苏州阿特斯阳光电力科技有限公司、英利绿色能源控股有限公司、中电集团第四十八研究所、苏州晶能科技有限公司。
 
2014年,国字号的建设大军(如华能、中电投等)开始进入光伏市场,华能、大唐等传统电力建设国企也需要大量光伏人才。
 

湖南理工职业技术学院太阳能科技馆照片——光伏专业部分校企合作单位 
 

光伏专业部分校企合作单位 
 

 
八、点评
 
太阳能光伏行业,新兴行业,就业压力很少,而发展前景十分广阔。2010年上海世博会更是给我们指明了方向——未来的城市是太阳能型的!国外又有预言:下一个“比尔·盖茨”将诞生在光伏界!
 

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