太陽(yáng)能光伏技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

馬熠程 徐雨萱

摘 要：近年來，隨著石油、煤炭等不可再生能源的日益枯竭，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源領(lǐng)域的重要組成部分，在各國(guó)產(chǎn)業(yè)政策的積極支持下發(fā)展迅速。本文主要通過分析論述世界上太陽(yáng)能光伏技術(shù)的原理、應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合陜西省太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實(shí)際，對(duì)陜西省太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了深入分析，根據(jù)其在陜西省優(yōu)勢(shì)及風(fēng)險(xiǎn)提出相應(yīng)的發(fā)展對(duì)策。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能光伏；技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展對(duì)策

1 太陽(yáng)能光伏技術(shù)概述

光伏發(fā)電：是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。其基本原理就是“光伏效應(yīng)”。光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。

不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置[1]。

2太陽(yáng)能光伏技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用

2.1微粒收集路燈

以光伏發(fā)電為供電源收集空氣中細(xì)顆粒物的路燈裝置，屬于環(huán)境保護(hù)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。太陽(yáng)能電池在陽(yáng)光的照射下產(chǎn)生電流，電流經(jīng)導(dǎo)電線輸入光伏控制器調(diào)整，接著輸入儲(chǔ)能電池儲(chǔ)存；需要進(jìn)行收集顆粒物作業(yè)時(shí)，儲(chǔ)能電池輸出的電流經(jīng)配電裝置輸入吸附控制裝置，吸附控制裝置向氣泵和電流控制裝置供電；氣泵開始工作，外部空氣被吸進(jìn)靜電吸附裝置，同時(shí)，電流控制器將輸入的電流按設(shè)定的要求變壓后輸往靜電吸附裝置，進(jìn)入靜電吸附裝置的空氣在電離室被電離，使空氣中的顆粒物荷電，在靜電吸附裝置中形成的電場(chǎng)力及氣流的作用下，荷電顆粒物趨向吸附室，因放電而吸附在吸附室中的吸附極上，凈化后的空氣隨氣流經(jīng)路燈桿上的出氣口排出[2]。

2.2光伏發(fā)電與建筑一體化

保定電谷錦江國(guó)際酒店是一座利用太陽(yáng)能可以并網(wǎng)發(fā)電的1.5MWBIPV五星級(jí)酒店。承擔(dān)單位：保定源盛投資發(fā)展有限公司項(xiàng)目。技術(shù)依托單位：英利綠色能源控股有限公司[3]。

在電谷錦江國(guó)際酒店的裙樓南立面2-4層、雨棚、東南角圓形構(gòu)筑物的外圍及頂部、平臺(tái)、大堂透明天窗的頂棚；主樓南立面5-24層、西立面6-17層、東立面24層的幕墻及裙樓雨棚為光電幕墻。尤其是主樓南立面5-24層采用的是呼吸式太陽(yáng)能玻璃幕墻（太陽(yáng)能電池片的溫度高于25攝氏度時(shí)，電池組件的功率會(huì)下降，特別在幕墻底部和頂部設(shè)置了大量的百葉窗，通過空氣對(duì)流為幕墻降溫，這就是“呼吸式太陽(yáng)能玻璃幕墻”）。整個(gè)立面體現(xiàn)出了線路板的設(shè)計(jì)理念，不銹鋼板代表著線路板上的電氣元件，太陽(yáng)能玻璃組件代表導(dǎo)體，導(dǎo)體將元件連接起來就把線路板的理念體現(xiàn)得淋漓盡致，與“中國(guó)電谷”相呼應(yīng)。采用不同的結(jié)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能全玻組件與建筑一體。所有位置安裝的光伏發(fā)電組件，都有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，記錄并顯示太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)即時(shí)發(fā)電量、總發(fā)電量及太陽(yáng)能輻照度，風(fēng)速等天氣參數(shù)。

3太陽(yáng)能光伏技術(shù)優(yōu)勢(shì)

無(wú)論從世界還是從中國(guó)來看，常規(guī)能源都是很有限的，中國(guó)的一次能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世界總儲(chǔ)量的10%。太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對(duì)的安全性、相對(duì)的廣泛性、確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。

4 陜西太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思考

4.1優(yōu)勢(shì)分析

陜西省發(fā)展太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在傳統(tǒng)能源、優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源、裝備制造能力等方面。

1）傳統(tǒng)能源：陜西省擁有豐富的電力資源，能夠充分的為多晶硅材料的生產(chǎn)等大生產(chǎn)企業(yè)的用電需求提供保障。

2）優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源：陜西省是中國(guó)的礦產(chǎn)資源大省，已查明的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量達(dá)93種，約占全國(guó)總量的三分之一。陜北蘊(yùn)藏優(yōu)質(zhì)鹽、煤、石油、天然氣等礦產(chǎn)；關(guān)中有煤、鉬、金、非金屬建材、地?zé)岬鹊V產(chǎn)；陜南有貴金屬、有色金屬、黑色金屬及各類非金屬礦產(chǎn)。太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的相關(guān)金屬、化工等原料都能在陜西省找到相應(yīng)的配給。其中，在硅礦資源方面，陜西省商洛、漢中、安康的硅礦儲(chǔ)量超過3億噸。

3）裝備制造能力：陜西省是我國(guó)裝備制造、化工、冶金等領(lǐng)域的重要產(chǎn)業(yè)基地，在專用電子設(shè)備制造領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。西安理工大學(xué)在上個(gè)世紀(jì)60年代就已經(jīng)制造出我國(guó)首臺(tái)單晶硅拉制爐。而陜西電子信息集團(tuán)西北機(jī)器有限公司作為我國(guó)最早的半導(dǎo)體設(shè)備專業(yè)廠，因其擁有多年微電子工藝設(shè)備和半導(dǎo)體材料加工設(shè)備的研制經(jīng)驗(yàn)，近年來也加大了光伏相關(guān)設(shè)備的開發(fā)生產(chǎn)力度。

4.2風(fēng)險(xiǎn)分析

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要是指技術(shù)本身存在的缺陷或者是被更加先進(jìn)的技術(shù)所替代，可以從技術(shù)的成熟度、技術(shù)的可替代性、技術(shù)的生命周期、技術(shù)的適用性和技術(shù)的保密性等方面來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。而太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括硅材料的提純、晶體硅片制造、太陽(yáng)能電池組件制造、光伏電站建設(shè)等環(huán)節(jié)[4]。國(guó)內(nèi)發(fā)展太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要在于產(chǎn)業(yè)鏈的上游，我國(guó)還未完全掌握多晶硅的核心生產(chǎn)技術(shù)，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，這給我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展埋下了嚴(yán)重的安全隱患[4]。

4.3政策對(duì)策

加強(qiáng)與高校的產(chǎn)學(xué)研合作，加大科研投入力度。建議由陜西省或教育部牽頭，積極引導(dǎo)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的相關(guān)企業(yè)與省內(nèi)具有雄厚學(xué)科實(shí)力的高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，由國(guó)家、企業(yè)和高校共同提供科研經(jīng)費(fèi)，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以高校人才資源為依托，并通過積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)吸收消化并進(jìn)行創(chuàng)新，重點(diǎn)攻克太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的薄膜電池技術(shù)、高純度多晶硅提純技術(shù)等技術(shù)難題[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]孟強(qiáng).太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)轉(zhuǎn)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].安徽科技，2010（1）：17-18.

[2]肖斌，范小苗，鄭嵐.陜西省太陽(yáng)能資源的開發(fā)利用[J].西北水電，2011（5）：89-98.

[3]張雪松.太陽(yáng)能光電板在建筑一體化中的應(yīng)用[J].建筑，2005（2）.

[4]許立國(guó).太陽(yáng)能光伏發(fā)電存在的問題及促進(jìn)措施[J] .低碳世界，2013（12）：15-16.3

[5]沈輝，舒碧芬，聞立時(shí).我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與戰(zhàn)略對(duì)策[J].電池，2005（12）：430-432.

（作者單位：1.西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)；

2.西北大學(xué)附屬中學(xué)）