淺析發(fā)展光伏發(fā)電的技術(shù)以及必要性

董瑩

摘要：隨著我國(guó)能源危機(jī)的加劇，環(huán)境污染形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)逐漸受到人們的關(guān)注。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)具有環(huán)保、無(wú)污染、節(jié)約能源的優(yōu)勢(shì)，是促進(jìn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。文章首先分析了光伏發(fā)電技術(shù)，然后闡述了發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)的必要性及其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電技術(shù)；必要性；太陽(yáng)能；新能源；能源危機(jī) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM914 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.044

光伏發(fā)電技術(shù)是一種能夠利用可再生資源實(shí)現(xiàn)發(fā)電的技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的燃料能源技術(shù)來(lái)說(shuō)，更能夠減少我國(guó)環(huán)境污染，促進(jìn)人與生態(tài)環(huán)境和諧相處。尤其是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制條件下，利用可再生的太陽(yáng)能還能實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展，可見光伏發(fā)電技術(shù)對(duì)于緩解我國(guó)能源危機(jī)具有重要作用。

1 光伏發(fā)電技術(shù)

我國(guó)最早的光伏發(fā)電技術(shù)主要是晶體硅光伏發(fā)電，比較常用的晶體硅是單晶硅、多晶硅，后來(lái)材料逐漸發(fā)展為薄膜電池。薄膜電池產(chǎn)品包括非晶納米晶、微晶等。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，單晶體太陽(yáng)能電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化率達(dá)到24%，商業(yè)量化生產(chǎn)效率達(dá)到17%。多晶體硅的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率達(dá)到20%，而商業(yè)批量生產(chǎn)效率達(dá)到了16%。CdTe太陽(yáng)能電池的最高效率達(dá)到了16%，商業(yè)化批量生產(chǎn)效率達(dá)到了10%。CIGS薄膜太陽(yáng)電池的最高生產(chǎn)效率達(dá)到了19%，而商業(yè)化批量生產(chǎn)效率達(dá)到12%。薄膜電池發(fā)電隨雖然具有用量少的特點(diǎn)，但是相比于晶體硅其光電轉(zhuǎn)化率下降了一半。之后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐袁F(xiàn)代光學(xué)技術(shù)為核心的發(fā)電技術(shù)，其核心內(nèi)容是聚光技術(shù)。所謂聚光就是指發(fā)電量與光強(qiáng)度成正比例關(guān)系。

另外，現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)要求聚光必須均勻，而最新研發(fā)的光像自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)就是一種能夠?qū)崿F(xiàn)均勻聚光、提高發(fā)電量的新型光學(xué)技術(shù)。我國(guó)是光伏發(fā)電量增長(zhǎng)最快的國(guó)家，也是光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用最廣泛的國(guó)家之一。在今后的發(fā)展中，我國(guó)將會(huì)由傳統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、城市屋頂發(fā)電系統(tǒng)等，可見我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)是非常大的。除此之外，我國(guó)還出臺(tái)了相關(guān)政策，以支持我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。據(jù)調(diào)查顯示，我國(guó)到2030年光伏裝機(jī)容量將達(dá)1億千瓦，年發(fā)電量可達(dá)1300億千瓦時(shí)。其發(fā)電量相當(dāng)于30多個(gè)煤電廠的發(fā)電量。

2 發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)的必要性

2.1 保護(hù)環(huán)境

無(wú)論火力發(fā)電，還是水力發(fā)電，都需要消耗能源，且容易產(chǎn)生大氣污染廢棄物。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)與其他能源材料最大的不同之處在于在發(fā)電過(guò)程中，產(chǎn)生的CO2量很少。眾所周知，CO2是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的根源，這樣通過(guò)利用光伏發(fā)電技術(shù)就能夠緩解氣候變化。

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，自2007年以來(lái)，過(guò)去幾年是溫度最高的年份；我國(guó)南北半球的冰川和積雪正在融合；最嚴(yán)重的全球干旱地區(qū)增多。可見，發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)是非常必要的。我國(guó)最早利用光伏發(fā)電技術(shù)是在20世紀(jì)70年代，其用途主要包括人造衛(wèi)星、海盜燈塔等。到20世紀(jì)90年代，光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，能夠應(yīng)用在手表、計(jì)數(shù)器、交通標(biāo)志等方面，但是仍無(wú)法普遍應(yīng)用在民用電器中，到近年來(lái)我國(guó)大力發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)已卓見成效。最早利用光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)電的是西藏雙湖光伏電站以及麗江光伏電站。作為可再生的太陽(yáng)能，利用光伏發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)電，不僅能夠緩解石油、煤炭等能源危機(jī)，還能減少環(huán)境污染廢棄物的產(chǎn)生。據(jù)調(diào)查顯示：一個(gè)中國(guó)普通家庭，一個(gè)月大約300度電，這300度電按一年來(lái)算，相當(dāng)于要燒1.44噸煤，排放2.85噸的二氧化碳。如果利用光伏發(fā)電技術(shù)降低煤炭的使用量，也就是每個(gè)家庭能夠減少3噸二氧化碳排放量。

2.2 拓寬經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域

光伏發(fā)電技術(shù)促進(jìn)了我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)其衍生行業(yè)的發(fā)展。通過(guò)光伏發(fā)電技術(shù)能夠有效調(diào)整我國(guó)發(fā)電行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)國(guó)家資源條件的合理利用，同時(shí)對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有很重要的作用。實(shí)踐證明，我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電行業(yè)還有效拉動(dòng)了其他行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，如家庭燈具電源行業(yè)、交通行業(yè)、與汽車配套相關(guān)的太陽(yáng)能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等。

據(jù)調(diào)查顯示光伏電站項(xiàng)目的開發(fā)和建設(shè)，可促進(jìn)地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，如建材、交通運(yùn)輸業(yè)的大力發(fā)展，對(duì)擴(kuò)大就業(yè)和發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)將起到顯著作用。例如太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)促進(jìn)了綠色照明行業(yè)的發(fā)展，其中有關(guān)綠色照明系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板、蓄電池、節(jié)能燈具等都是主要產(chǎn)品。而且綠色照明系統(tǒng)還被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)中，如路燈等。可見光伏發(fā)電技術(shù)不僅影響了我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制，還推動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

另外，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)還能降低發(fā)電項(xiàng)目投資成本，如目前常規(guī)火電的造價(jià)大約每千瓦5000元，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的每千瓦造價(jià)約10000元。與此同時(shí)，常規(guī)火電的年有效發(fā)電時(shí)間多在6000小時(shí)以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效發(fā)電時(shí)間僅2000小時(shí)，可見太陽(yáng)能光伏發(fā)電的效率是非常高的。

2.3 緩解能源危機(jī)

顯然我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)使用可再生太陽(yáng)能提供了可能。尤其是減少了煤礦資源的損耗，不僅保證了我國(guó)生態(tài)平衡，還實(shí)現(xiàn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示：一個(gè)裝機(jī)容量為10MWp，首年發(fā)電量為1891.7萬(wàn)度電的光伏電站，首年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤6621噸，減排CO2為17214噸，整個(gè)光伏電站壽命周期內(nèi)共節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤150567噸，總減排CO2為391473噸。如果我國(guó)大面積普及光伏發(fā)電站之后，相信我國(guó)煤炭資源使用量將會(huì)大大減少。如果光伏發(fā)電進(jìn)入民用發(fā)電行業(yè)，不僅能夠大幅度緩解我國(guó)資源短缺問(wèn)題，還能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)平衡。如某發(fā)電站的光伏發(fā)電項(xiàng)目主要是在上層鋪設(shè)光伏發(fā)電面板用于太陽(yáng)能發(fā)電、下層鋪設(shè)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的新型光伏系統(tǒng)工程。實(shí)踐證明：2016年上半年，已發(fā)電1408.25萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5600噸，有效減少了煤炭資源的使用量，而且提高了發(fā)電站的效率，更重要的上下層的綜合利用，減少了資源浪費(fèi)。

3 我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)越性使其逐漸成為能源使用的重要途徑。而光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展不僅使太陽(yáng)能代替了傳統(tǒng)能源，還使太陽(yáng)能逐漸成為能源消耗的主體。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2030年，可再生能源的消耗將會(huì)占到能源消耗比例的30%，截至2040年，將會(huì)上升到50%。到21世紀(jì)末，可再生能源消耗會(huì)成為主要的能源消耗方式。可見太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)對(duì)于我國(guó)可再生能源的發(fā)展具有很重要的作用，同時(shí)從中也看出了光伏發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新的重要性。

另外，我國(guó)也將會(huì)大力推動(dòng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，并減輕我國(guó)能源危機(jī)問(wèn)題。據(jù)《可再生能源中期發(fā)展規(guī)劃》指出，截至2020年，我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電量會(huì)達(dá)到60億千瓦。簡(jiǎn)單地說(shuō)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)將會(huì)成為我國(guó)主流行業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，光伏發(fā)電是一種能夠?qū)崿F(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的新型發(fā)電技術(shù)。在資源短缺和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的當(dāng)下，大力發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)是十分重要的。因而，國(guó)家以及企業(yè)應(yīng)該通力配合，開拓太陽(yáng)能光伏發(fā)電市場(chǎng)，創(chuàng)新光伏發(fā)電技術(shù)，從而促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，并進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：王 波）