太陽能光伏發電在我國的應用價值及相關技術問題

鄧連棟

【摘 要】 隨著我國社會主義現代化建設的不斷發展，我國的太陽能光伏發電技術取得了前所未有的發展，不僅有效解決了邊遠地區供電問題，而且為國民經濟經濟增長注入了源源不斷的生機與活力。本次研究將著重對太陽能光伏發電的工作原理、優缺點等進行分析，探究了其在我國的應用價值，并對其中的關鍵技術做出有效分析，為太陽能光伏發電技術的發展提供參考。

【關鍵詞】 太陽能光伏發電 應用價值 優越性 獨立光伏發電

改革開放以來，我國的經濟建設取得了舉世矚目的發展成就，然而也面臨著嚴重的資源短缺問題，目前，太陽能技術已經成為未來新能源發展的研究重點。我國的太陽能儲量巨大、分布范圍廣泛，不僅能夠滿足能源節約的技術需求，而且有利于促進資源的循環利用。當前我國的太陽能光伏發電仍處于起步階段，與發達國家有著較大的差距，因此對太陽能光伏發電應用價值及相關技術問題的探討有著重要的實踐意義與應用價值。

1 太陽能光伏發電概述

1.1 太陽能光伏發電原理

近年來，光伏發電技術在我國各個行業中得到了廣泛地應用。其主要利用了光生伏特效原理，在太陽能電池的作用下，將太陽光經過一系列的轉化處理形成電能，進而實現供電。光伏發電技術主要包括太陽能電池板、控制器以及逆變器等多個部件，不僅能夠獨立使用發電，而且能夠通過并網完成發電。組成光伏發電的各部分元件均為精良設備，穩定性比較強，擁有較長的使用使命，為安裝與維護工作提供了極大的便利。與此同時，光伏發電技術在任何電源場合中均能夠發揮其功能與作用。通常在光伏發電過程中，最基本的元件為太陽能電池。隨著太陽能光伏發電技術的不斷推廣、應用，目前市場上擁有多種類型的太陽能電池，比較常見的有單晶、多晶用量。一般情況下僅有小部分計算機輔助電源中所用的是非晶電池。光伏組件通常由1個或多個太陽能電池片構成，形成一個完整的太陽能電池板。

1.2 太陽能光伏發電的優缺點

與常規的發電系統相比，太陽能光伏發電體現出了明顯的優越性。首先該發電方式主要利用太陽能資源完成發電，不僅具有一定的安全性，而且對環境無任何破壞作用，太陽能發電全程中不會產生噪聲，且太陽能資源屬于可再生資源，能夠降低對資源的浪費，有效解決目前存在的資源危機。其次采用太陽能發電，能夠打破資源分布地域的限制，在發電過程中利用建筑屋面，無需消耗任何燃料。另外在這種發電模式下，無需進行傳統的輸電線路架構工程，降低了能源利用的資金與人力投入。太陽能能源質量高，便于進行更深入的建設與發展。通常在較短的時間內便能夠獲取到一定的太陽能資源，其在社會中有著較高的認可度。然而，太陽能光伏發電也存在一定本身的缺陷。首先，季節、天氣等氣象條件的變化會在一定程度上影響到太陽能光伏發電的使用效率。另外，太陽能照射能源的整體分布密度較小，在發電過程中對空間面積有著較高的要求。

2 太陽能光伏發電在我國的應用價值

近年來，我國以豐富的太陽能資源成為光伏產業大國。據有關調查資料顯示，目前我國光伏企業所產的太陽電池占領全球市場份額的50%左右，然而其中約98%太陽電池銷往世界各地，僅有小部分在國內市場銷售，可見當前我國的太陽能光伏發電的發展情況。近年來，太陽能光伏發電在通信、工業以及邊緣地區得到了有效的應用，首先，其在通信與工業領域中的應用主要體現在光纜通信系統、衛星通信、鐵路信號系統、燈塔、地震臺站、水文觀測等系統的構建。其次目前農村與邊遠山區普遍建立了太陽能照明燈、太陽能水泵等，有效解決了邊遠地區的用電問題。另外目前市場上還出現了大量了以太陽能為核心的玩具、手表、電動汽車等，太陽能光伏發電在我國的應用價值得到了深刻的體現。太陽能發電有著廣闊的發展前景。太陽輻射到地球表面的能量十分巨大，相當于目前全世界一年能源總消耗量的 3.5 萬倍。從長遠看，太陽能光伏發電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體。據預測，到2030年太陽能光伏發電在世界總電力的供應中將達到10%以上；2040年太陽能光伏發電將占總電力的20%以上；到21世紀末太陽能發電將占到60%以上，顯示出重要戰略地位。

3 太陽能光伏發電的相關技術探討

3.1 太陽能電池技術

作為太陽能光伏發電系統的重要組成部分，光伏電池的光電轉換效率以及生產成本是目前太陽能電池技術面臨的兩個重要問題。第一代光伏電池盡管已經達到成熟階段，然而由于成本較高，并未在市場中推廣開來。第二代光伏電池采用了薄膜技術，不僅降低了對半導體材料的消耗，而且有利于實現大批量的自動化生產，節約了生產成本。國際上所開發的第二代電池組件效率達到10%以上，使用壽命延長至15年，無論從使用性能還是生產成本方面均得到了較大的提升。目前研究者已經將目光投向了第三代太陽能電池的研究，力圖將光電轉換效率提升至93%以上，主要涉及到量子點、有機聚合物電池、納米結構電池等，有著廣闊的應用前景。

3.2 聚光光伏技術

聚光光伏技術能夠將太陽光聚集到一定面積的聚光電池上，增強太陽輻射的能量密度，而且采用價格低廉的聚光器代替價格相對較高的太陽能電池，降低太陽能光伏發電的整體運行成本。作為聚光光伏技術的重要組成部件，熱光伏聚光器類型多樣。通常太陽將輻射器加到高溫，實現光熱之間的有效轉換，然后輻射器再將輻射反送到太陽電池，實現光電轉換。目前我國已經研制出了“4倍聚光+跟蹤”光伏發電技術，兼顧廉價、高效、輕巧等多種優越性。

3.3 孤島效應檢測技術

孤島效應檢測技術是太陽能光伏發電技術的核心。當電網受電氣故障、停電維修等多種因素影響出現斷電時，自給供電孤島的光伏并網發電系統仍能夠提供負載供電，保障用電功能的實現。光伏并網發電的孤島運行狀態往往存在著較大的安全隱患，其電壓與頻率具有不穩定性，且無法實現控制，容易損壞設備，因此可實施孤島效應檢測。檢測方法主要包括被動式與主動式兩種，前者多用于負載功率穩定、與逆變器輸出不匹配的場合；后者則多用于電網故障場合。

4 結語

目前，太陽能光伏發電以其可再生、能源質量高、清潔環保等特點成為世界各國研究的重點，必須加強對太陽能光伏發電技術的優化、改進，擴大其在國內的應用范圍，推動我國可再生能源利用的有效發展。

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