我國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電的必要性及技術(shù)分析

郭玉慶

摘 要：不論是從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)走可持續(xù)發(fā)展之路和保護(hù)人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境的高度來(lái)審視，還是從世界上20億無(wú)電人口和一些特殊用途解決現(xiàn)實(shí)的能源供應(yīng)出發(fā)，發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電均具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。基于此，文章主要對(duì)我國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電的必要性進(jìn)行了分析，并對(duì)其技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；必要性；技術(shù)

常規(guī)能源在未來(lái)幾十年內(nèi)將耗盡，人類必須盡快尋找新的清潔能源。其中包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、水能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿龋?yáng)能以其儲(chǔ)量巨大、安全、清潔等優(yōu)勢(shì)使其必將成為2l世紀(jì)最有希望大規(guī)模應(yīng)用的清潔能源之一。太陽(yáng)能具有最理想的可持續(xù)發(fā)展的特征，加大天陽(yáng)能光伏發(fā)電力度，能夠有效調(diào)整我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與能源的可持續(xù)發(fā)展。

一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電的原理

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料，通過(guò)光伏效應(yīng)直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。太陽(yáng)電池的基本原理為半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)電池上時(shí)，電池吸收光能，產(chǎn)生“光生電子—空穴”對(duì)。在電池內(nèi)電場(chǎng)作用下，光生電子和空穴被分離，從而在電池兩端積累起異號(hào)電荷，即產(chǎn)生電壓。光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的直流電通過(guò)一系列逆變、控制、檢測(cè)、保護(hù)等手段并入電網(wǎng)。

二、我國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電的必要性

我國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)。2006年標(biāo)準(zhǔn)煤的消費(fèi)總量約為24.6億噸，比2005年同比增長(zhǎng)了9.3%。2006年各種一次能源的構(gòu)成比例分別為：煤炭約占69.7%、石油約占20.3%、天然氣約占3.0%、水電等約占6.0%、核電約占0.8%。2006年，我國(guó)的原油總進(jìn)口量已達(dá)到1.5億噸，大約是我國(guó)原油總需求量的50%左右。但由于我國(guó)能源開采技術(shù)落后、能源有效利用率低、傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)比重大、單位GDP能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家、甚至比世界平均水平落后并且我國(guó)又是世界上最大發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，能源消耗增長(zhǎng)速度居世界首位等客觀因素，更加劇了我國(guó)能源替代形勢(shì)繼續(xù)轉(zhuǎn)變的嚴(yán)重性和緊迫性。據(jù)電力科學(xué)院的研究表明，在考慮到充分開發(fā)煤電、水電和核電的情況下，2010年～2020年之間，我國(guó)的電力供需缺口仍然為6.4%～10.7%，這個(gè)缺口正是需要用可再生能源發(fā)電進(jìn)行補(bǔ)充的。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電又可能在未來(lái)我國(guó)的新能源供應(yīng)中占據(jù)主要位置。

三、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

（一）太陽(yáng)能照明系統(tǒng)。綠色照明是指節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、有益于身心的照明光環(huán)境，而太陽(yáng)能照明就屬于綠色照明：太陽(yáng)能照明系統(tǒng)是由以下元件組成的：太陽(yáng)能電池板、蓄電池、節(jié)能燈具、燈桿等。我國(guó)建筑行業(yè)也開始引入了太陽(yáng)能燈，比如：路燈、樓道燈等，太陽(yáng)能燈的控制器不僅要具備光伏系統(tǒng)的相關(guān)的功能，而且要具備自動(dòng)開關(guān)照明燈的功能。一般情況下，在控制太陽(yáng)能工作時(shí)間時(shí)，要借助定時(shí)、光控這兩種方式。

（二）太陽(yáng)能、LED光源的結(jié)合。在固體物理、半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展下，科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出了固體光源LED其具有以下的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：較低的功耗、較長(zhǎng)的壽命、較高的光效以及較快的反應(yīng)速度等，與白熾燈相比較，固體光源LED的污染也是非常小的。在不久的未來(lái)，固體光源LED有望占領(lǐng)整個(gè)燈源市場(chǎng)。

（三）太陽(yáng)能水泵。通常情況下，太陽(yáng)能水泵借助太陽(yáng)能電池板來(lái)帶動(dòng)水泵工作：在大型光伏水泵站中都會(huì)備有逆變器、逆變器可以將太陽(yáng)能電池板的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，然后交流電再帶動(dòng)水泵進(jìn)行工作。雖然剛開始要對(duì)太陽(yáng)光伏水泵系統(tǒng)投入較多的資金，但是太陽(yáng)光伏水泵系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用較低、使用壽命長(zhǎng)，所以太陽(yáng)光伏水泵系統(tǒng)仍然具有廣闊的發(fā)展前景。

（四）光伏建筑一體化。在上個(gè)世紀(jì)，太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃被提出來(lái)。具體而言，太陽(yáng)能屋頂是指：在建筑物的屋頂上安裝著太陽(yáng)能電池板，引出端借助控制器與逆變器來(lái)與公共電網(wǎng)連接起來(lái)：戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池板、電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電組成的，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的供電可靠性。通常情況下該系統(tǒng)不使用蓄電池，這就達(dá)到了環(huán)保的目的。太陽(yáng)能屋頂上還可以采用一些新的技術(shù)，來(lái)提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率：光伏器件與建筑材料集成化成為光伏建筑一體化的目標(biāo)。當(dāng)前建筑行業(yè)已經(jīng)用光伏器件代替了部分建材，這不僅促使光伏發(fā)電的成本得以降低，也擴(kuò)大了光伏技術(shù)的應(yīng)用范圍。

四、太陽(yáng)能光伏技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源的消耗將占總能源消耗比例的30%以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占有比也將達(dá)到10%以上；到2040年，可再生能源消耗將占總能耗的50%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源消耗將占總能耗的80%以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。以上這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域所占有的重要地位。根據(jù)《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》報(bào)道，到2020年，我國(guó)將力爭(zhēng)使太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.8GW（百萬(wàn)千瓦），到2050年將達(dá)到600GW（百萬(wàn)千瓦）。預(yù)計(jì)，到2050年，我國(guó)可再生能源的電力裝機(jī)將占全國(guó)總電力裝機(jī)容量的25%，其中光伏發(fā)電裝機(jī)將占到5%。未來(lái)十幾年，將是我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展繼續(xù)迅猛的一個(gè)階段。

五、結(jié)語(yǔ)

在新常態(tài)下，我國(guó)能源消耗比較嚴(yán)重，環(huán)境污染也在不斷加劇，制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。太陽(yáng)能光伏發(fā)電社會(huì)中的應(yīng)用，能夠降低發(fā)電污染，實(shí)現(xiàn)綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。所以，我國(guó)相關(guān)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能光伏技術(shù)的研究力度，保證太陽(yáng)能光伏技術(shù)的應(yīng)用水平，推動(dòng)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的生態(tài)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛亮.我國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電的必要性及技術(shù)分析[J].科技傳播，2011，20：66+68.