光伏發展現狀及應用探討

孫紅光

【摘 ?要】我國社會經濟不斷發展，人類社會不斷進步，各種能耗大和污染大的能源造成了很嚴重的環境問題，為了減少對環境的污染，需要不斷開發利用各種新的能源，改變傳統的能源結構，從社會長遠發展的現狀來看，需要不斷開發可再生資源和能源。我國的太陽能資源十分豐富，對于太陽能資源的開發和利用是我國當前的一項重要任務，其中可再生資源發展中，光伏發電的發展速度較快，太陽能光伏發電也是當前發展較大的一項產業，是我國當前開發的新能源的重要組成。

【關鍵詞】光伏發展;現狀;應用

1 我國光伏發電產業的現狀

太陽能作為世界上最豐富的可再生資源，其分布廣泛、沒有污染，是一種理想的能源。光伏發電相對于傳統發電是一種新的發電形式，對環境不會造成任何污染。光伏發電是依據光生伏特的發電原理，通過光電轉換的方式將豐富的太陽能轉化為光能，通常系統主要由太陽光伏組件、匯流箱、逆變器、變壓器及配電設備構成，同時再加上監控系統、有功無功控制系統、功率預測系統、五防系統及無功補償裝置等輔助系統與設備，組成一套完整的光伏發電系統。

我國的光伏發電網系統分為分布式和集中式2種，其中分布式的電網在城市屋頂上應用較多，形成光伏建筑一體化，而且該種系統形式占地面積少，安裝較靈活，投資成本較低。該種方式電網的安裝不需要考慮到負載性能，所以會降低系統成本。集中式的光伏電網系統是一種大型的光伏并網電站，通常在戈壁中使用的比較多，能有效輸出電能，該種發電形式一般都是企業出資建設，而且建設的成本較高。我國太陽能光伏發電方面在不斷發展，與此同時，我國重點發展太陽能熱利用及與其相關的一些新能源產業，而且我國在新能源產業發展中的一些政策較好，所以光伏發電的道路越來越廣闊。目前，我國光伏發電水平與國外發達國家相比，已經處于一個高速發展階段，但也存在一定劣勢，就是在電網發電占比中，光伏發電依舊是占比較小的一種發電形式。

2太陽能光伏發電技術

2.1 太陽光伏發電技術原理

光伏發電技術是將太陽能轉變為電能。在太陽能光伏發電技術中，太陽能電池是其中的核心關鍵設備，最初的光生伏打效應是在1839 年發現，有效的奠定了太陽能電池發展的基礎。當太陽光對太陽能電池芯片中PN 結進行照射之后，電子芯片在高能狀態下吸收光能，將其中的自由電子激發，晶體中的自由電子進行移動，調動剩下的晶體在圍繞其進行移動，N 結出形成自由電子聚集，P 結出形成空穴聚集，因此PN 結之間產生電勢差，提供一定程度的電源。

2.2 太陽能電池

（1）硅基電池。目前的商業太陽能電池中使用比較普遍的為電池和化學電池。硅基太陽電池中大概可以分為晶體硅和非晶體硅，其中的晶體硅又可以分為單晶硅電池和多晶硅電池。單晶硅光伏電池的優勢在于轉換的效率比較多、具有較高的穩定性，缺點是成本比較高;多晶硅電池中轉換的效率雖然比較低，但是其性價比比較高，成本比較低，因此是目前市場中使用率最高的太陽能電池。目前我們將硅薄膜光伏發電作為晶硅光伏發電技術中的主要研究方向，硅薄膜太陽能電池的主要優勢是在傳統的玻璃材料等上加裝硅薄膜，做成支持襯底，形成太陽能電池，硅薄膜太陽能電池在材料的消耗上更加節省，成本比較低，能耗的消耗比較小，但是其制作的工藝流程比較復雜。（2）化合物半導體電池。實際中的半導體硅材料價格十分的昂貴，但是化合物半導體的成本就很低，其中利用化合物半導體制作而成的電池主要有CdTe 電池和CIGS 電池兩種。化合物半導體的優勢在于能夠通過調節之間的體能隙寬度，從而有效的和太陽光譜進行匹配，將光能轉變為電能的效率進一步提升。CdTe 電池在理論上能夠將30%左右的光能轉變為電能，具有穩定性強、成本較低的優勢。能源的轉換過程中會產生有毒的金屬Cd，對環境產生污染，根據我們的實際研究和分析發現，在轉變電能相同的情況下，CdTe 與石油、晶體硅電池等相比較，產生的重金屬量是最少的。

2.3 太陽能光伏發電系統

太陽能光伏發電系統中主要包括儲電電池、太陽能光伏電池、控制儲存器、逆變器等，光伏電池板將太陽能有效的轉變為電能，通過逆變器后才能為人們正常使用。主要分為獨立光伏發電系統和并網光伏發電系統。（1）獨立光伏發電系統。獨立光伏發電系統指的是處理運行的發電機構，是自身獨立的一套發電系統，不和任何電網進行連接，建設的地點都是在野外邊遠的地區，經常使用在移動式電源中。獨立光伏發電系統可以將白天儲存的電能存儲在電池中，供沒有接入電網的偏遠地區的用戶晚上使用。但是在實際的使用過程中，獨立的光伏發電系統并不是很穩定，一般需要建立一個電站與之進行輔助，導致光伏發電的成本增加，沒有達到清潔能源發電的目的。（2）并網光伏發電系統。并網光伏發電系統指的是將光伏發電技術和電網連接在一起進行使用。能夠有效的為公共電網提供電能和無功電能，起到的作用和微型發電站是一樣的。在太陽光的照射下，光伏電池將產生的直流電經過相關的儀器和設備進行轉換，轉變為與我們公共電網頻率相同的交流電，然后再將交流電以電流源的方式輸送到電網中，因此并網光伏發電系統不需要蓄電池，與獨立光伏發電系統相比較成本較低。并網光伏發電系統比獨立光伏發電系統的轉換效率高，因此具有較高的供電穩定性，是目前在太陽能光伏發電產業中理想的發展方向。

3太陽能光伏發電發展的前景分析

3.1太陽能光伏發電的前景思考

當前太陽能光伏發電主要有兩種應用類型，一種是并網光伏發電系統，另一種是獨立光伏發電系統。由于我國對太陽能光伏發電的研究已經相對穩定，因此未來必將進入大規模的建設時期，并成功應用于工業、通信等行業，同時實現偏遠地區的項目建設，例如當前在青海、甘肅、寧夏、新疆等省份已經核準大規模的并網光伏發電系統建設，從而保障偏遠地區的供電。由于電能的轉換來自于太陽能，因此太陽能光伏發電的效果與氣象情況具有密不可分的關系，在電網規劃中應該將氣象預報納入其中，避免太陽能光伏發電不穩定影響電網的運行安全。

3.2太陽能光伏發電的發展建議

太陽能光伏發電產業是有利于國計民生的重要產業，因此必須制定合理的發展目標。當前我國產業發展的主要問題集中于市場需求與產業發展之間的不平衡，因此必須加快對市場的刺激，提高市場對太陽能光伏產業的認知程度和重視程度，同時對光伏發電的技術進行深入研發，著重在降低成本的前提下提升轉換的效率，加快對原材料的研發，轉變從國外進口材料的現狀。例如開發房頂發電項目，使太陽能光伏發電能夠實現與建筑一體化的發電方式，從而刺激市場的需求。另外，還可以綜合應用清潔能源進行發電，彌補太陽能光伏發電不連續、不穩定的影響。

結語

綜上所述，太陽能是一種可再生的能源，而且太陽能的光照充沛，分布相對比較均勻，利用太陽能進行發電，不會有任何的排放和污染，而且應用技術成熟、安全可靠。基于我國光伏發電技術的研究，產業也在不斷發展，鑒于其組成科技含量高，需要加強對各種新材料的研發，提高光伏發電的效率，降低發電的成本，推進光伏發電產業的不斷升級和更新。

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（作者單位：五凌電力有限公司新能源分公司）