光伏發(fā)展現(xiàn)狀及應用探討

孫紅光

【摘 ?要】我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，人類社會不斷進步，各種能耗大和污染大的能源造成了很嚴重的環(huán)境問題，為了減少對環(huán)境的污染，需要不斷開發(fā)利用各種新的能源，改變傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，從社會長遠發(fā)展的現(xiàn)狀來看，需要不斷開發(fā)可再生資源和能源。我國的太陽能資源十分豐富，對于太陽能資源的開發(fā)和利用是我國當前的一項重要任務，其中可再生資源發(fā)展中，光伏發(fā)電的發(fā)展速度較快，太陽能光伏發(fā)電也是當前發(fā)展較大的一項產(chǎn)業(yè)，是我國當前開發(fā)的新能源的重要組成。

【關鍵詞】光伏發(fā)展;現(xiàn)狀;應用

1 我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

太陽能作為世界上最豐富的可再生資源，其分布廣泛、沒有污染，是一種理想的能源。光伏發(fā)電相對于傳統(tǒng)發(fā)電是一種新的發(fā)電形式，對環(huán)境不會造成任何污染。光伏發(fā)電是依據(jù)光生伏特的發(fā)電原理，通過光電轉(zhuǎn)換的方式將豐富的太陽能轉(zhuǎn)化為光能，通常系統(tǒng)主要由太陽光伏組件、匯流箱、逆變器、變壓器及配電設備構(gòu)成，同時再加上監(jiān)控系統(tǒng)、有功無功控制系統(tǒng)、功率預測系統(tǒng)、五防系統(tǒng)及無功補償裝置等輔助系統(tǒng)與設備，組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

我國的光伏發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)分為分布式和集中式2種，其中分布式的電網(wǎng)在城市屋頂上應用較多，形成光伏建筑一體化，而且該種系統(tǒng)形式占地面積少，安裝較靈活，投資成本較低。該種方式電網(wǎng)的安裝不需要考慮到負載性能，所以會降低系統(tǒng)成本。集中式的光伏電網(wǎng)系統(tǒng)是一種大型的光伏并網(wǎng)電站，通常在戈壁中使用的比較多，能有效輸出電能，該種發(fā)電形式一般都是企業(yè)出資建設，而且建設的成本較高。我國太陽能光伏發(fā)電方面在不斷發(fā)展，與此同時，我國重點發(fā)展太陽能熱利用及與其相關的一些新能源產(chǎn)業(yè)，而且我國在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一些政策較好，所以光伏發(fā)電的道路越來越廣闊。目前，我國光伏發(fā)電水平與國外發(fā)達國家相比，已經(jīng)處于一個高速發(fā)展階段，但也存在一定劣勢，就是在電網(wǎng)發(fā)電占比中，光伏發(fā)電依舊是占比較小的一種發(fā)電形式。

2太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

2.1 太陽光伏發(fā)電技術(shù)原理

光伏發(fā)電技術(shù)是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)中，太陽能電池是其中的核心關鍵設備，最初的光生伏打效應是在1839 年發(fā)現(xiàn)，有效的奠定了太陽能電池發(fā)展的基礎。當太陽光對太陽能電池芯片中PN 結(jié)進行照射之后，電子芯片在高能狀態(tài)下吸收光能，將其中的自由電子激發(fā)，晶體中的自由電子進行移動，調(diào)動剩下的晶體在圍繞其進行移動，N 結(jié)出形成自由電子聚集，P 結(jié)出形成空穴聚集，因此PN 結(jié)之間產(chǎn)生電勢差，提供一定程度的電源。

2.2 太陽能電池

（1）硅基電池。目前的商業(yè)太陽能電池中使用比較普遍的為電池和化學電池。硅基太陽電池中大概可以分為晶體硅和非晶體硅，其中的晶體硅又可以分為單晶硅電池和多晶硅電池。單晶硅光伏電池的優(yōu)勢在于轉(zhuǎn)換的效率比較多、具有較高的穩(wěn)定性，缺點是成本比較高;多晶硅電池中轉(zhuǎn)換的效率雖然比較低，但是其性價比比較高，成本比較低，因此是目前市場中使用率最高的太陽能電池。目前我們將硅薄膜光伏發(fā)電作為晶硅光伏發(fā)電技術(shù)中的主要研究方向，硅薄膜太陽能電池的主要優(yōu)勢是在傳統(tǒng)的玻璃材料等上加裝硅薄膜，做成支持襯底，形成太陽能電池，硅薄膜太陽能電池在材料的消耗上更加節(jié)省，成本比較低，能耗的消耗比較小，但是其制作的工藝流程比較復雜。（2）化合物半導體電池。實際中的半導體硅材料價格十分的昂貴，但是化合物半導體的成本就很低，其中利用化合物半導體制作而成的電池主要有CdTe 電池和CIGS 電池兩種?；衔锇雽w的優(yōu)勢在于能夠通過調(diào)節(jié)之間的體能隙寬度，從而有效的和太陽光譜進行匹配，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男蔬M一步提升。CdTe 電池在理論上能夠?qū)?0%左右的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽哂蟹€(wěn)定性強、成本較低的優(yōu)勢。能源的轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生有毒的金屬Cd，對環(huán)境產(chǎn)生污染，根據(jù)我們的實際研究和分析發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)變電能相同的情況下，CdTe 與石油、晶體硅電池等相比較，產(chǎn)生的重金屬量是最少的。

2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要包括儲電電池、太陽能光伏電池、控制儲存器、逆變器等，光伏電池板將太陽能有效的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，通過逆變器后才能為人們正常使用。主要分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。（1）獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)指的是處理運行的發(fā)電機構(gòu)，是自身獨立的一套發(fā)電系統(tǒng)，不和任何電網(wǎng)進行連接，建設的地點都是在野外邊遠的地區(qū)，經(jīng)常使用在移動式電源中。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)可以將白天儲存的電能存儲在電池中，供沒有接入電網(wǎng)的偏遠地區(qū)的用戶晚上使用。但是在實際的使用過程中，獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)并不是很穩(wěn)定，一般需要建立一個電站與之進行輔助，導致光伏發(fā)電的成本增加，沒有達到清潔能源發(fā)電的目的。（2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)指的是將光伏發(fā)電技術(shù)和電網(wǎng)連接在一起進行使用。能夠有效的為公共電網(wǎng)提供電能和無功電能，起到的作用和微型發(fā)電站是一樣的。在太陽光的照射下，光伏電池將產(chǎn)生的直流電經(jīng)過相關的儀器和設備進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c我們公共電網(wǎng)頻率相同的交流電，然后再將交流電以電流源的方式輸送到電網(wǎng)中，因此并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不需要蓄電池，與獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)相比較成本較低。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)比獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率高，因此具有較高的供電穩(wěn)定性，是目前在太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中理想的發(fā)展方向。

3太陽能光伏發(fā)電發(fā)展的前景分析

3.1太陽能光伏發(fā)電的前景思考

當前太陽能光伏發(fā)電主要有兩種應用類型，一種是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，另一種是獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)。由于我國對太陽能光伏發(fā)電的研究已經(jīng)相對穩(wěn)定，因此未來必將進入大規(guī)模的建設時期，并成功應用于工業(yè)、通信等行業(yè)，同時實現(xiàn)偏遠地區(qū)的項目建設，例如當前在青海、甘肅、寧夏、新疆等省份已經(jīng)核準大規(guī)模的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)建設，從而保障偏遠地區(qū)的供電。由于電能的轉(zhuǎn)換來自于太陽能，因此太陽能光伏發(fā)電的效果與氣象情況具有密不可分的關系，在電網(wǎng)規(guī)劃中應該將氣象預報納入其中，避免太陽能光伏發(fā)電不穩(wěn)定影響電網(wǎng)的運行安全。

3.2太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展建議

太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是有利于國計民生的重要產(chǎn)業(yè)，因此必須制定合理的發(fā)展目標。當前我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題集中于市場需求與產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的不平衡，因此必須加快對市場的刺激，提高市場對太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的認知程度和重視程度，同時對光伏發(fā)電的技術(shù)進行深入研發(fā)，著重在降低成本的前提下提升轉(zhuǎn)換的效率，加快對原材料的研發(fā)，轉(zhuǎn)變從國外進口材料的現(xiàn)狀。例如開發(fā)房頂發(fā)電項目，使太陽能光伏發(fā)電能夠?qū)崿F(xiàn)與建筑一體化的發(fā)電方式，從而刺激市場的需求。另外，還可以綜合應用清潔能源進行發(fā)電，彌補太陽能光伏發(fā)電不連續(xù)、不穩(wěn)定的影響。

結(jié)語

綜上所述，太陽能是一種可再生的能源，而且太陽能的光照充沛，分布相對比較均勻，利用太陽能進行發(fā)電，不會有任何的排放和污染，而且應用技術(shù)成熟、安全可靠。基于我國光伏發(fā)電技術(shù)的研究，產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)展，鑒于其組成科技含量高，需要加強對各種新材料的研發(fā)，提高光伏發(fā)電的效率，降低發(fā)電的成本，推進光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的不斷升級和更新。

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（作者單位：五凌電力有限公司新能源分公司）