太陽能光伏發電系統現狀及前景分析

蔣　雷（國網商丘供電公司，河南省 商丘市 476000）

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太陽能光伏發電系統現狀及前景分析

蔣雷（國網商丘供電公司，河南省 商丘市 476000）

在1893年、法國科學家貝克勒爾發現“光生伏打效應”即“光伏效應”。1930，朗格首次提出用“光伏效應”制造太陽能電池，使太陽能變成電能。1954年恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶太陽電池。同年，韋克爾首次發現了砷化鎵有光伏效應，并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜，制造出第一塊薄膜太陽能電池。太陽能是一種清潔的可再生資源，隨著太陽能開發利用的巨大潛力推動著太陽能光伏發電技術不斷提高，可再生資源的不斷減少。所以太陽能的利用和開發被人們越來越重視。所以本文是對太陽能光伏發電系統簡單的介紹，并且對現狀和前景進行簡單的分析。

太陽能；光伏發電；現狀；前景

因為世界經濟和人類社會的不斷發展，使全球能源斷缺、環境污染等問題日益嚴重。為了可以確保有可持續利用的資源、減輕對環境的污染。現在的能源結構已經不再適合當今社會使用了，應把目光放在新能源的開發和利用上。在可再生資源里太陽光伏發電作為可再生能源利用的重要組成部分，而且光伏發電最快。是繼風力發電后發展最大、最快的產業。全世界都非常重視太陽能光伏發電的進展。又因為中國擁有著豐富的太陽能資源，對太陽能的開采有著非常大的優勢，所以我國把太陽能光伏發電作為開發新能源的重要點。

1　太陽能光伏發電的優勢

1.1資源本身

太陽是一個巨大、永久的能量源，每秒輻射到地球的能量相當于使用500萬t的標準煤，相當于每年就要使用130萬億t標準煤。世界上可以開發的能源當中太陽是最大的。而且太陽照射大地時不會受到地域的限制，所以可以直接開發和使用，在開發時不會用到開采和運輸。在隨著煤、石油、天然氣……大量的消耗，能源的供應會越來越緊張。

1.2地理優勢

我國太陽能資源非常豐富，理論上來說太陽能的儲量達到了每年的17000億t標準煤，太陽能的開發利用的潛力是巨大的。中國處于北半球，南北距離和東西距離都在5000km以上。在這遼闊的土地上有著豐富的太陽能資源。大多數地區年平均輻射量都在4kWh/m2以上，西藏的日輻射量更是達到了7kWh/m2。年日照時數多于2000h，和同一緯度的國家相比，比歐洲、日本具有優勢，和美國相似。

1.3其他優勢

光伏發電在大量供應電力的時候，為避免占用多的土地資源，光伏發電就可以安裝在只要有光地方。這就說明在公共、私人和工業建筑的屋頂或墻面上都有安裝的可能。在運行中，光伏發電系統還能減少建筑對熱量的吸收，增加通風。光伏還可以當作隔聲板安裝在光路兩側。

2　太陽能光伏發電技術

光伏發電和光熱發電都是太陽能發電，把太陽能直接轉化為電能的技術稱為光伏發電技術。通常所說的太陽能發電指的是太陽能光伏發電，簡稱“光電”“光伏”。發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的的一種技術。該技術的關鍵元件是太陽能電池，太陽能電池經過串聯后在進行封裝保護就可以形成大面積的電池組件，再配上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。光伏發電產品主要運用在三大方面：①在無電場所提供電源；②太陽能日用電子產品；③并網發電。

3　光伏發電系統的組成

平常的光伏發電系統主要由這幾個主要部件組成，交直流逆變器、蓄電池、光伏系統電池控制器、光伏電池組件等。第一，太陽能通過光伏電池組件轉變成電能，之后用交直流逆變器把直流電轉變成交流電，與此同時逆變器還可以自動穩定電壓，提高光伏發電系統的質量。用蓄電池把多余的電能儲存起來，在需要用電的時候再釋放出來。光伏發電系統的核心組成部分是放電控制器，它可以防止太陽能光伏電源系統的儲能電池組過放電和過充電的設備。

4　太陽能光伏發電系統現狀和發展分析

4.1國外的現狀和發展趨勢

從20世紀80年代作為世界上發展最快的高新技術產業之一，太陽能光伏發電產業發展迅猛。從2004年以前算起，世界上的太陽能光伏發電系統的裝機總容納量達到了964.9MW，2006年年底時裝機總容量達到了4961.69MW。隨著太陽能的種類不斷增加、應用范圍愈加廣闊，（多晶硅、非晶硅、帶狀硅、聚光、薄膜、單晶硅電池等太陽能光伏電池可以實用化和商品化。）市場規模也在不斷擴大。國際市場上的太陽能光伏電池價格都在3.15美元上下。并網后的價格是6美元/W，成本在每千瓦時的0.25美元。因為發電效率在不斷的上漲。單晶硅電池的轉化率達到了23.3%，砷化鎵的轉化率達到了最高的25%，而晶體硅的轉換率只有15%。在此時，太陽能光伏電池組件的使用壽命也增加了。直到2006年世界上早已建造了10余座兆瓦級的光伏發電系統，6個兆瓦級的聯網光伏電站。美國是全世界最早制定光伏發電發展計劃的國家，美國在1997年提出了“百萬屋頂”的計劃。日本是在1992年啟動了新陽光計劃，發展到2003年的時候日本生產的光伏組件占世界的50%，世界的是大廠商里面有四家都在日本。現在運用太陽能光伏電系統最多的國家是日本、歐盟和美國。2010年意大利和德國成為全球安裝量最大的國家。在以后，太陽能光伏發電系統將會向低成本、高效率、使用時間長的道路上發展，以后的發電量也占重要部分。還有些國家和地區已經實現了光電平價上網，德國的新可再生能源法規定了光伏發電上網的電價，大力的推動了光伏發電產業的發展。這讓德國成為了繼日本之后世界光伏發電發展最快的國家。意大利、瑞士、法國等也紛紛制定光伏計劃。

4.2在國內的光伏發電現狀和發展前景

我國的太陽能資源豐富，太陽能的儲量達到了每年的17000億t標準煤，太陽能的開發利用的潛力是巨大的。中國處于北半球，南北和東西距離都在5000km以上。在這遼闊的土地上太陽能的資源是非常豐富的。平常的地域一年均輻射量都在4kWh/m2以上，西藏的日輻射量更是達到了7kWh/m2。一年的日照時間數不少于2000h，和同一緯度的國家相比較，會比日本、歐洲更具有優勢，和美國相似。因此我國開發太陽能的前景是非常廣闊的。

我國的光伏發電產業是在20世紀70年代開始發展的，太陽電池的地面應用是在1973年開始的，單晶硅太陽電池是在1979年開始生產。在20世紀90年代中期，那時的光伏發電已經在穩固發展。太陽電池和組件的產量在逐年穩固增加。經過長達三十多年的努力，在20世紀初我國光伏發電產業進入了快速發展的新階段，在這30年里我國光伏產業經歷了兩次跳躍性的發展。

2007年底，我國光伏系統裝機的總量達到了100MW，生產太陽能電池的企業多達五十余家。太陽能電池生產能力達到了2900MW，太陽能年產量達到了1188MW，超過日本和歐洲成為生產太陽能電池的最大國家。

現在，我國的太陽能發電技術的光電轉換效率與國外相關技術先比還是有一定的差距，根據國家發改委、科技部共同提出的可再生能源發展的總目標，我國太陽能發電技術今后的發展方向主要是向提高轉換效率、生產成本降低。根據《可再生能源中長期發展規劃》，到2020年，我國力爭使太陽能發電裝機能量達到1.8GW，2050年達到將達到600GW，同年里我國可再生能源力裝機將占全世界裝機的25%。其中光伏發電裝機會占到5%，預計在2030年之前我國太陽能裝機容量的復合增長率將高達25%以上。

5　結束語

在我國對太陽能開發和利用時，我國光伏發電的應用還在不斷摸索前進中，太陽能光伏發電系統與常用的火力發電系統相對比光伏發電的優點體現在：安全可靠、沒有噪聲、無污染、無公害；無枯竭危險；不受資源分布地域的限制，可以利用建筑屋面。因為受到材料的限制所以人們對光伏發電系統的使用率還是不高。就必須研究新的材料來提高發電率，降低成本。把光伏發電系統廣泛的運用在國內。希望在不久的未來，我國的光伏發電整體競爭力能夠達到國際領先水平。

2016-3-12

TM615

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2095-2066（2016）09-0027-02