太陽能光伏發(fā)電發(fā)展及應(yīng)用綜述

鞏贊超　鞠振河

摘 要：隨著工業(yè)化的進(jìn)程，煤炭、石油等資源被大量開采應(yīng)用，但其缺陷也日漸暴露。一方面，此類化石燃料不可再生，難以維系人類社會發(fā)展的龐大需求 ；在此背景下，可再生能源進(jìn)入人們視野。太陽能作為一種重要的可再生能源以其可再生、無污染的優(yōu)點(diǎn)受到各界的廣泛關(guān)注。太陽能光伏發(fā)電就是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，是我國新能源發(fā)展道路的重要組成部分。本文基于太陽能光伏的現(xiàn)狀，對太陽能光伏發(fā)電進(jìn)行詳細(xì)介紹，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電；成本；光電轉(zhuǎn)換

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.051

1 前言

上世紀(jì)中期，太陽能光伏發(fā)電才開始獲得研發(fā)者的關(guān)注。它依靠太陽光來獲得能量，并通過半導(dǎo)體電子器將太陽能轉(zhuǎn)化為可以被我們使用的電能。由于太陽能發(fā)電無污染的特征，以及太陽能的用之不竭，使得各國都將其放在研發(fā)的首要位置上[2]。二十世紀(jì)后，由于科技的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的提高，各種零件的價(jià)格普遍下降，使得光伏發(fā)電同燃燒能源相比更具有競爭性和持續(xù)性。

2 光伏發(fā)電技術(shù)的組成、分類及運(yùn)行方式

光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，其中的太陽能電板是較為重要的部分。光伏發(fā)電也憑借這其使用安全，安裝簡便而獲得大眾的青睞[3]。

光伏發(fā)電以太陽能電池為核心進(jìn)行運(yùn)作的，太陽能電池的種類較多，大體可以分為結(jié)晶系與非結(jié)晶系薄膜式。二十世紀(jì)后，科技突飛猛進(jìn)，這使得太陽能電池的研發(fā)技術(shù)也有了較大的飛躍。就目前為止，多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化率最高可到達(dá)百分之十五以上；薄膜電池發(fā)展迅速，其轉(zhuǎn)化率在幾年內(nèi)有望超過多晶硅電池。薄膜電池對光良好的轉(zhuǎn)化性，使其在傍晚，清晨及陰天這些光照較弱的時(shí)間段也能對太陽光進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生電能。因此，薄膜電池備受科學(xué)家們的關(guān)注，相信在不久的將來，薄膜電池會成為太陽能光伏發(fā)電的首選產(chǎn)品。

3 我國光伏發(fā)電的應(yīng)用歷程與現(xiàn)狀

二十世紀(jì)五十年代，我國開啟了對于光伏發(fā)電的研究之門。并在中國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上第一次成功的使用。這是我國光伏發(fā)電的一大突破。但我國的光伏發(fā)電行業(yè)起步較晚，技術(shù)水平較低，每年的電池產(chǎn)量都比較低，無法有大的突破，因此其價(jià)格較高，無法在國內(nèi)大面積推廣。大部分的電池用于航空產(chǎn)業(yè)，余下用于其他行業(yè)的電池功率都比較小[4]。

我國幅員遼闊，人口眾多，對于電的需求量很大，因此建立大規(guī)模的光伏發(fā)電有利于緩解國內(nèi)電力供應(yīng)緊張的局面。在我國的西北地區(qū)擁有大面積的荒漠，有關(guān)專家推斷，在此處建立大規(guī)模的光伏發(fā)電站足以解決全中國的用電需求。而且在荒漠建設(shè)光伏發(fā)電站有土地成本低，光照條件好等一系列優(yōu)點(diǎn)。為此，我國政府經(jīng)過實(shí)地調(diào)查，科學(xué)規(guī)劃之后，決定在2020年前，對荒漠電站進(jìn)行推廣擴(kuò)建，力爭將光伏發(fā)電這一綠色新興產(chǎn)業(yè)推向更加廣闊的市場中去。

4 光伏發(fā)電的成本問題

相對成本直接決定了光伏發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電的相對市場份額。較低的成本是搶占市場的決勝法寶。雖然隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展其制造成本顯著降低，但是較之傳統(tǒng)發(fā)電模式，仍然沒有優(yōu)勢。數(shù)據(jù)顯示，光伏發(fā)電成本為每千瓦時(shí)3.5-5 元，其成本是傳統(tǒng)火力發(fā)電成本的10倍有余。高昂的成本大大削弱了光伏發(fā)電在電力市場的競爭力。但是近年來光伏發(fā)電技術(shù)水平快速提升，光伏發(fā)電設(shè)備迅速升級，光伏發(fā)電成本已經(jīng)顯著下降。結(jié)合國家可持續(xù)發(fā)展的政策導(dǎo)向，我們可以預(yù)見我國的光伏產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步擴(kuò)大，對光伏發(fā)電的需求也將逐步提升。市場日益完善，低成本的光伏發(fā)電技術(shù)必將應(yīng)運(yùn)而生。

5 太陽能光伏行業(yè)發(fā)展存在的問題

（1）產(chǎn)能相對過剩。近年來，多硅產(chǎn)業(yè)被我國歸為產(chǎn)能過剩的行列，究其根本是為了促進(jìn)多硅行業(yè)的合理競爭，實(shí)現(xiàn)發(fā)展可持續(xù)。政府利用看得見的手對多硅市場進(jìn)行調(diào)控可以有效避免產(chǎn)量過多造成浪費(fèi)。全國范圍內(nèi)大部分的地區(qū)開始著眼于綠色能源的開發(fā)利用，合理規(guī)劃研發(fā)場所。以此避免幾年前由于企業(yè)間的惡性競爭和過度生產(chǎn)而造成的多硅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩的情況再次發(fā)生[5]。

（2）市場和原料在國外。與部分國外市場相比，我國的市場較為狹小且發(fā)展較慢。我國生產(chǎn)的太陽能電池九成以上銷往海外，用于國內(nèi)使用的電池?cái)?shù)量極少。多晶硅是光伏生產(chǎn)的重要原材料，我國的多晶硅受到技術(shù)以及產(chǎn)權(quán)等多方面的限制，在品質(zhì)遠(yuǎn)低于美日等發(fā)達(dá)國家。因而我國光伏生產(chǎn)所需的多晶硅近八成依賴進(jìn)口，然而所生產(chǎn)的絕大多數(shù)光伏產(chǎn)品又銷往國外，兩頭在外，這就造成了我國光伏行業(yè)受制于人的尷尬局面[6]。 與此同時(shí)，發(fā)展光伏行業(yè)在一定程度上對我國的環(huán)境造成污染，且耗費(fèi)了較多的能源和人物力，因此大部分國人對光伏行業(yè)的發(fā)展并沒有信心。

（3）綜合能耗較大。雖然光伏發(fā)電是綠色節(jié)能的發(fā)電方式，可是其主要原料之一的多硅在提煉時(shí)所要消耗的電量極大，這使得采用光伏發(fā)電有些得不償失。由于我國光伏產(chǎn)業(yè)起步較晚，各項(xiàng)技術(shù)同國際先進(jìn)水平相比還有一段比較大的差距，提煉多硅的耗電量則是海外領(lǐng)先技術(shù)的一倍左右。除了提煉多硅，光伏電池在其余生產(chǎn)環(huán)節(jié)的耗電量也較大。

6 結(jié)束語

二十一世紀(jì)以后，我國為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，加快了對可再生能源的研發(fā)速度，太陽能作為可再生能源中的一種，被放在了研發(fā)的首要位置。想要實(shí)現(xiàn)發(fā)展可持續(xù)，就必須使用清潔能源。大力支持太陽能光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展是大勢所趨，只有利用諸如太陽能一類的清潔能源來發(fā)電，才能從根本上改變電力行業(yè)高消耗、高污染的現(xiàn)狀。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙晶，趙爭鳴，周德佳.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].電氣應(yīng)用，2007.

[2]唐征岐，虞輝.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用[J].上海電力，2008.

[3]張興然.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)研究[J].天津工程師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009.

[4]朱偉鋼，林燕梅，周蕾.太陽能光伏發(fā)電在中國的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電力，2005.

[5]鄧贊高，胡立偉，杜長權(quán).淺析我國太陽能光伏發(fā)電市場發(fā)展的趨勢[J].珠江現(xiàn)代建設(shè)，2009.

[6]龔華.太陽能光伏發(fā)電在上海電網(wǎng)中的應(yīng)用與展望[J].上海電力，2009.endprint