周雯(湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

0 引言

太陽能是具有非常高應(yīng)用價值的能源，不僅綠色環(huán)保、并且太陽能還是一種可再生的能源。通過對太陽能的開發(fā)和利用，我國的光伏發(fā)電技術(shù)逐漸被普及應(yīng)用，迎來了全新的機遇和挑戰(zhàn)。光伏產(chǎn)業(yè)市場隨著現(xiàn)代化社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，正在進行積極的革新，從市場、技術(shù)、設(shè)備等方面強化自身的綜合實力，在國際市場中提高競爭力，促進我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)未來的進一步發(fā)展，為我國的綜合國力建設(shè)夯實基礎(chǔ)。

1 太陽能光伏發(fā)電的原理和優(yōu)勢

1.1 太陽能光伏發(fā)電的原理分析

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)作為可再生技術(shù)的一種，具有非常大的潛力，太陽能光伏發(fā)電是在太陽能電池中儲存太陽能輻射光能后，產(chǎn)生電能。在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)中，應(yīng)用到的原理主要是半導(dǎo)體光伏發(fā)電光能原理，通過聚集太陽能輻射光到太陽電池中形成電能。具體的太陽能輻射光轉(zhuǎn)換為電能的過程是太陽能電池中存在電場，而在光能中存在“光生電子-空穴”，在電子和空穴之間形成了互相分析作用，最終有電荷形成在電池的兩側(cè)出現(xiàn)電壓。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)中，最為典型的應(yīng)用就是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多個部分組成，包括電纜、蓄電池組、交直流逆變器、光伏電池組、光伏系統(tǒng)電池控制器等，每個不同的組成部分都發(fā)揮著不同的功能作用[1]。在這其中，發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是太陽能光伏電池組，它是由一系列各種材料的太陽能電池排列組合形成的，主要負責(zé)能量轉(zhuǎn)換。太陽能電池使用材料各有不同，常常是以以下四類為主，分別是聚合物光伏電池、化合物光伏電池、硅基光伏電池和納米晶光伏組件。其中納米晶光伏組件和聚合物光伏電池中，起作用的主要材料是成本較低的聚合物光敏活性層和納米染料增感材料，目前此兩種材料的能量轉(zhuǎn)換效率并不高，無法保證良好的穩(wěn)定性，因此仍舊處于探究初期階段[2]。

1.2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的特點

光伏產(chǎn)業(yè)是一種綠色、環(huán)保的能源產(chǎn)業(yè)，受到了國家和社會的高度重視和支持，其中遵循著綠色、環(huán)保理論，被稱作是戰(zhàn)略性朝陽產(chǎn)業(yè)。在各國政府積極開發(fā)和應(yīng)用的清潔型能源中，其中就包括太陽能，太陽能在減少溫室氣體排放等各個方面，發(fā)揮出了關(guān)鍵的作用，為了保證長期的能源供應(yīng)，各國政府大力開發(fā)包括太陽能在內(nèi)的各個可再生能源，保持穩(wěn)定的能源供應(yīng)。尤其是在目前我國的礦物能源日益緊缺的形勢下，包括石油、煤炭等在內(nèi)的資源正在逐漸減少，國家只有不斷開發(fā)和加強對太陽能等可再生能源的充分利用，才能夠保證未來長期的能源供應(yīng)效果。部分發(fā)達國家逐漸制定和開始推廣太陽能屋頂計劃、大型國家光伏發(fā)展計劃等，推動綠色環(huán)?？稍偕茉吹某浞掷?，促進光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要應(yīng)用到兩個關(guān)鍵的核心技術(shù)，分別是大功率點追蹤技術(shù)和孤島檢測技術(shù)，這兩項技術(shù)都是在控制器設(shè)計中完成的。大功率點追蹤技術(shù)和孤島檢測技術(shù)中的不同方法具有不同的優(yōu)缺點，需要控制器設(shè)計人員結(jié)合實際的具體情況選擇合適的應(yīng)用技術(shù)進行設(shè)計[3]。最大功率點追蹤技術(shù)是用來實施對光伏電池組件的控制，保證光伏電池組件能夠以最大的功率輸出其所吸收的能量。通常情況下，針對最大功率點的追蹤算法主要分為恒定電壓法、擾動觀測法、電導(dǎo)增量法三種。以恒定電壓法為例，主要是通過穩(wěn)壓控制使光伏系統(tǒng)的電壓在最大功率點上固定，這樣的算法具有控制簡單的優(yōu)點，但是在追蹤效果方面卻不太理想，并且很容易被環(huán)境所影響，因此恒定電壓法被單獨使用的機會并不多。

2 大力推廣和發(fā)展光伏發(fā)電的重要意義

2.1 有利于貫徹精準扶貧戰(zhàn)略

太陽能光伏發(fā)電主要是應(yīng)用太陽能作為發(fā)電的原料，不僅具有清潔、綠色、環(huán)保的特點，并且太陽能光伏發(fā)電帶來的收益相對比較穩(wěn)定。將光伏扶貧工程建設(shè)和開發(fā)在具備豐富太陽能資源的地區(qū)，剛好與我國的低碳能源開發(fā)策略和精準扶貧戰(zhàn)略相互契合。太陽能光伏發(fā)電被全面推廣和應(yīng)用到我國的光伏發(fā)電市場中，為我國的部分貧困地區(qū)發(fā)展增加了收入、推動了該地區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)。國內(nèi)的電力企業(yè)應(yīng)針對部分貧困、偏遠地區(qū)，加強電網(wǎng)建設(shè)、不斷完善電網(wǎng)設(shè)施，利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)為貫徹精準扶貧戰(zhàn)略提供支持，促進光伏扶貧計劃的開展和實施[4]。

2.2 有利于促進電力企業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展

在傳統(tǒng)的發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)和運行過程中，生產(chǎn)電能通常是采取火力發(fā)電的方式，在生產(chǎn)電能時對空氣會形成嚴重的污染，形成大量的有毒氣體和二氧化碳氣體，增加了溫室效應(yīng)等問題的嚴重程度。另外，生產(chǎn)電能的過程中采用火力發(fā)電的方式需要應(yīng)用到的發(fā)電原料是不可再生資源，隨著火力發(fā)電原料的日益消耗，這種能源也逐漸出現(xiàn)了供應(yīng)不足的局面。在發(fā)電生產(chǎn)過程中使用太陽能，消除了環(huán)境污染問題，降低了對不可再生火力發(fā)電原料的消耗，有效避免了發(fā)電企業(yè)在生產(chǎn)電能過程中對環(huán)境造成的污染，對電力企業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展起著重要的推動作用。

3 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢和前景展望

3.1 太陽能光伏電池的發(fā)展前景

太陽能光伏電池未來的應(yīng)用中，主要以染料敏化太陽電池、高效低價硅絲光電池、太陽能煉硅技術(shù)、高效聚光硅基電池為主。染料敏化太陽能電池是由多層結(jié)構(gòu)組成，通過類似光合作用的過程形成太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率也比較理想。硅金屬絲太陽能電池能夠大范圍吸收太陽能光譜，借助硅絲自身的結(jié)構(gòu)特點，節(jié)省了高純度硅的消耗量，高效低價硅絲光電池的轉(zhuǎn)換效率較高、成本低廉。太陽能煉硅技術(shù)借助太陽能爐應(yīng)用，在直徑為2.6cm左右的球體范圍內(nèi)聚集一萬倍以上的太陽光，得到充足的能量進行高純度硅冶煉，該技術(shù)大大提高了光電池的電力，以此技術(shù)為基礎(chǔ)的高效聚光硅基電池電池的轉(zhuǎn)換效率較高。以上各項技術(shù)手段是太陽能電池未來的應(yīng)用趨勢，目前需要持續(xù)不斷的探究和發(fā)展[5]。

3.2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在未來的應(yīng)用和發(fā)展中，通過對可再生能源的充分利用，大大降低了對環(huán)境的污染和對化石能源的消耗，體現(xiàn)了我國建設(shè)所遵循的可持續(xù)發(fā)展理念。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景體現(xiàn)在分布式光伏電站的推廣應(yīng)用、光伏建筑一體化應(yīng)用、混合式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計、太陽能商品四個方面。光伏發(fā)電站的推廣使用結(jié)合社會用電的需求最大限度的豐富了發(fā)電的類型，將獨立的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)立在偏遠地區(qū)，降低了發(fā)電成本，解決了電網(wǎng)延伸不足的問題。光伏建筑一體化指的是將光伏發(fā)電技術(shù)和建筑結(jié)合在一起，不僅體現(xiàn)了清潔環(huán)保的設(shè)計理念，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障無法正常運行時，光伏建筑內(nèi)的供電將會不受到異常故障的影響，例如太陽能光伏屋頂、墻壁、窗戶的設(shè)計就是該應(yīng)用下的重要產(chǎn)物。混合式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一項組合設(shè)計，結(jié)合了光伏發(fā)電系統(tǒng)和其它發(fā)電系統(tǒng)，將多種發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢結(jié)合在一起，把單個發(fā)電系統(tǒng)中的缺點規(guī)避和消除。太陽能商品應(yīng)用廣泛，形式多樣，設(shè)計簡單，為人們的生活體驗帶來全新的改變[6]。

4 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展過程中存在的問題

4.1 技術(shù)資金等條件限制

現(xiàn)階段的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)正在進行不斷的更新和創(chuàng)新，針對傳統(tǒng)的光伏發(fā)電技術(shù)中存在的不足缺陷展開了全面的突破，是當(dāng)前時代較為先進的一種發(fā)電手段，發(fā)展前景一片大好。但是目前在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展進程中，其優(yōu)勢特征被限制在一定的框架內(nèi)，無法充分發(fā)揮出其重要的價值，間接影響著我國的電力行業(yè)發(fā)展。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)不僅僅需要從技術(shù)和理念方面著手更新和創(chuàng)新，更需要行業(yè)內(nèi)的工作人員具備長遠的發(fā)展眼光，根據(jù)目前的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展情況來看，關(guān)于先進技術(shù)的引進、資金支持方面存在嚴重的不足，無法切實有效的將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢發(fā)揮到社會生產(chǎn)的各個行業(yè)領(lǐng)域中，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的未來發(fā)展缺少切實的推動力。

4.2 多方阻礙因素

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)推動了我國電力產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展，是電力行業(yè)運行和發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)手段。從市場視角出發(fā)，若是要在市場上提高太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的綜合競爭實力，需要將這一發(fā)電技術(shù)手段從各個角度普及推廣和應(yīng)用，發(fā)揮出其關(guān)鍵的作用。但是就目前的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，由于行業(yè)內(nèi)涉及到的部門和人員較多、組成復(fù)雜，常常覆蓋了廣泛的范圍，并且需要投入其中的資金數(shù)額較大，以上均是限制了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的阻礙性因素，只有將多方阻礙因素各個擊破，才能夠促進太陽能光伏發(fā)電技術(shù)未來的可持續(xù)發(fā)展。

5 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展優(yōu)化策略分析

發(fā)展太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)從意識層面首先將技術(shù)作為行業(yè)發(fā)展的核心，結(jié)合社會和市場的實際發(fā)展需求，對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的各個環(huán)節(jié)進行積極的革新，為后期的良好發(fā)展夯實基礎(chǔ)。與政府部門加強溝通和交流，消除市場上的阻礙性因素和干預(yù)作用，發(fā)揮出太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢。構(gòu)建和完善系統(tǒng)的智能化發(fā)電技術(shù)，彌補傳統(tǒng)技術(shù)中的缺陷和不足，制定切實有效的制度規(guī)章，在已有的技術(shù)手段之上不斷拓展。加強資金引入，合力把控計劃環(huán)節(jié)和決策環(huán)節(jié)，根據(jù)相關(guān)規(guī)章法律落實太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的各個項目內(nèi)容。

6 結(jié)語

綜上所述，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用是目前我國社會經(jīng)濟發(fā)展中，不可或缺的重要技術(shù)手段，光伏發(fā)電技術(shù)推動了我國現(xiàn)代化社會的建設(shè)，為我國社會人們的生產(chǎn)生活提供保障。應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)不僅緩解了能源短缺的現(xiàn)狀，針對偏遠地區(qū)存在的電能供應(yīng)不足問題，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)更是發(fā)揮了自身的優(yōu)勢作用，給我國社會人們的生活帶來了全新的改變。未來太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將會持續(xù)突破、擁抱廣闊的發(fā)展前景。