太陽能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀分析

摘要：目前開發(fā)新的能源已經(jīng)成為世界上的焦點，太陽能作為世界上最為豐富的可再生能源，存在著分布廣泛、對環(huán)境無污染以及可再生等特點，是一種理想的替代能源。光伏發(fā)電是將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種新的發(fā)電方式，不僅綠色環(huán)保，也能提高生活篇品質(zhì)。本文全面分析研究了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出下文內(nèi)容，希望可為同行提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：太陽能；光伏；發(fā)電技術(shù)

光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。光伏發(fā)電就是以其為依據(jù)，是將太陽光中的光子轉(zhuǎn)化為光電流的一種能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。不管是獨立發(fā)電還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電的主要構(gòu)成器件是太陽能電池板、控制器和逆變器，大部分是電子元件，具有低噪音、耐磨耐用等優(yōu)點。目前廣泛應(yīng)用的太陽能電池板主要采用單晶硅、多晶硅等半導(dǎo)體材料，利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，將一個個小的太陽能電池進(jìn)行串聯(lián)，封裝后組成大范圍電池組合件，一塊塊的太陽能電池板可以構(gòu)成光伏發(fā)電陣列，通過功率控制器就可以將太陽能轉(zhuǎn)化成電能直接供家庭使用或者通過逆變器將產(chǎn)生的電能供給輸電網(wǎng)。

1 光伏發(fā)電的優(yōu)點分析

一是光伏發(fā)電是將光能直接轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，是一種直接的能量轉(zhuǎn)化，不像水力發(fā)電、火力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等需要渦輪轉(zhuǎn)動，光伏發(fā)電在發(fā)電過程中沒有機(jī)械做工，故而損耗小。二是太陽能作為一種可再生能源，無枯竭危險，分布區(qū)域廣、光照時間長且可再生，不需運輸燃料，就地生產(chǎn)、就地消耗，是一種理想的能源。三是光伏發(fā)電在整個發(fā)電過程中，綠色安全，不會產(chǎn)生污染氣體，也幾乎沒有噪音，是一種理想的發(fā)電技術(shù)。四是光伏發(fā)電設(shè)備相對簡單，其安裝和拆卸都很方便，運行中不需值守，很少需要維護(hù)，維護(hù)成本非常低。

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀分析

1958年我國便開始進(jìn)行太陽能技術(shù)的開發(fā)，1971年將光伏發(fā)電應(yīng)用于衛(wèi)星，到九十年代，在西藏、青海等地已建有太陽能光伏發(fā)電站，開始進(jìn)行民用開發(fā)。進(jìn)入21世紀(jì)，我國在太陽能發(fā)電技術(shù)的研發(fā)、運用和生產(chǎn)等方面全速發(fā)展，釋放出其巨大潛能。2000年，為了解決國際邊防和偏遠(yuǎn)地區(qū)公、鐵路運營無法用電等問題，我國制定了光明項目計劃，在這個項目中大力提倡采用風(fēng)電、光電技術(shù)，引領(lǐng)著我國的光伏發(fā)電的研發(fā)和生產(chǎn)。至2007年，我國已成為世界上第二大光伏發(fā)電生產(chǎn)制造基地，同時光伏電池產(chǎn)量達(dá)到1000MW，但是我國自己的使用量只有20MW，累計使用裝機(jī)量才100MW，累計使用量僅占全球的0.8%。2011年后，因歐美國家的貿(mào)易保護(hù)，光伏由出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷，隨著國家一系列光伏補(bǔ)貼扶持政策的引導(dǎo)，國內(nèi)光伏市場得到迅速發(fā)展，光伏使用量急劇增加。截至2016年，我國新增裝機(jī)容量為34.2GW，光伏總裝機(jī)達(dá)到了78.12GW，占世界的19.4%，已躍居為全球第一，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國家。根據(jù)國家能源局最新公布的十三五規(guī)劃，到2020年，我國光伏裝機(jī)量完成105GW，每年將新增裝機(jī)量1236GW。因常規(guī)能源的日漸枯竭，預(yù)計到2030年，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中占10%以上，到2040年，這一比重上升到20%以上。

3 我國光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程

我國于1958年提出光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)開始，20世紀(jì)70年代起步，90年代進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展，21世紀(jì)迎來快速發(fā)展的新階段。在光明工程項目和送電到鄉(xiāng)工程的帶動下，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。在1971年我國光伏發(fā)電已經(jīng)成功應(yīng)用到東方紅二號衛(wèi)星上，在1973年開始轉(zhuǎn)向地面工程的應(yīng)用，例如微波中繼站和部隊通信系統(tǒng)，當(dāng)時的太陽能電池成本相對來說比較高，年產(chǎn)量也比較低，這段時期，光伏發(fā)電主要應(yīng)用于軍事工業(yè)上。在20世紀(jì)90年代中期，我國開始將光伏發(fā)電由軍用轉(zhuǎn)向民用開發(fā)，研究開發(fā)了大量民用光伏發(fā)電技術(shù)，在晶體硅高效的電池和非晶薄膜電池等方面取得了巨大成就，光伏發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)向規(guī)模化擴(kuò)大，光伏發(fā)電技術(shù)取得比較大的成就，縮小了我國和世界在太陽能發(fā)電水平之間差距。這個時期，是我國光伏發(fā)電轉(zhuǎn)向民用的初步發(fā)展時期，這個時期我國的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)能力得到了穩(wěn)步發(fā)展，但在國內(nèi)的使用還依舊很稀有。在2010年后，我國的光伏發(fā)電總產(chǎn)能過剩，在國家一系列補(bǔ)貼政策的扶持下，我國國內(nèi)光伏市場得以釋放并迅速發(fā)展。分布式光伏發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的開發(fā)，使光伏發(fā)電進(jìn)入多元化格局，在公共建筑以及企業(yè)廠房等方面都得到相對比較廣泛的應(yīng)用，并且為光伏發(fā)電創(chuàng)造一條新的道路。在新農(nóng)村建設(shè)、光伏扶貧等項目的領(lǐng)跑下，太陽能光伏發(fā)電真正進(jìn)入尋常百姓家。

4 中國光伏發(fā)電技術(shù)的使用范圍分析

4.1 關(guān)于軍事工業(yè)上的應(yīng)用分析

在通訊領(lǐng)域的應(yīng)用，如無人值守的微波中繼站、士兵GPS供電、衛(wèi)星、電信塔和廣播等；在能源勘探方面應(yīng)用，如石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋監(jiān)測設(shè)備、天文水文觀測設(shè)備等；在光伏電站方面，如：獨立光伏電站、風(fēng)光互補(bǔ)電站、各種大型停車場充電站等。

4.2 關(guān)于太陽能電源的公共用途

在交通領(lǐng)域，如航標(biāo)燈、交通信號燈、鐵路信號燈、高空障礙燈等；在道路亮化領(lǐng)域，如太陽能路燈、太陽能廣告燈等；在汽車領(lǐng)域，如太陽能汽車、電動車、充電樁等；在建筑領(lǐng)域，光伏發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，實現(xiàn)電力自給。

4.3 關(guān)于太陽能電源的民用分析

一是作為小型家用電源，如10W到100W的小型家用電源，可提供照明、電視機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)等用電，普遍應(yīng)用于環(huán)境偏遠(yuǎn)惡劣的地區(qū)；二是作為中型家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電，如3-5KW中型家庭屋頂發(fā)電，發(fā)出的電除供自家用外還可供給電網(wǎng)；三是作為光伏水泵，在水電站、水泵站當(dāng)大型電源使用，主要應(yīng)用于深水井和灌溉。

5 總結(jié)

通過對上文分析研究可知，雖然我國太陽能光伏發(fā)電行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展取得豐碩的成果，但是光伏發(fā)電技術(shù)水平依然和國外存在一定差距，特別在技術(shù)研發(fā)方面，需要進(jìn)一步投入，降低發(fā)電成本，提高太陽能利用效率。

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基金項目：湖北省教育廳，項目編號B2017071