太陽能光伏發電技術現狀與發展探討

宋濤

摘要：隨著我國科學技術的發展，太陽能光伏發電產業已相對成熟，并對我國的能源與環境問題有著重要的影響。但從當前的太陽能光伏發電工作的實際情況來看，仍然存在許多問題，包括制造成本高以及轉換效率低等。依托當前現代化的科學技術，對太陽能光伏發電各環節進行強化管理與控制，不僅僅能夠使光伏發電過程更加穩定，同時，能夠使發電系統的作用得到全面發揮，對我國能源以及電力事業的健康發展起到至關重要的作用。

關鍵詞：太陽能;光伏發電技術;現狀;發展

引言

隨著社會的飛速發展，世界逐漸向經濟全球化方向發展，人民群眾的生活質量和水平越來越高，在為人們高質量生活帶來更多幫助的同時，能源不足和環境污染問題也日漸突出，對社會的進一步發展產生了嚴重的不良影響。而因為太陽能取之不盡用之不竭，幾乎所有地區都能夠獲取到太陽能，其已經成為了當前的一種必要的新能源，是人類發展、使用不可或缺的一部分。

1太陽能光伏發電技術重要性

我國處于經濟快速發展的一個時代，各項工程的開展對于能源的需求量越來越大，而傳統的煤炭等化石能源不斷減少，加劇了能源危機的出現，2020年我能源缺口達到8億噸標準煤，我們必須找出新型能源來彌補能源缺口。與此同時，空氣污染和全球升溫等環境問題也給人類帶來了嚴重威脅，我國是世界上最大的能源消費國，絕大多數能源來自于燒煤，2020年我國燒掉了40.4億噸煤，比其他國家加起來還要多，二氧化碳排放量占全世界的30.7%，位居世界第一，我國的熱電廠每年要燒掉20多億噸煤，也就是每年要排放至少50億噸二氧化碳和0.32億噸空氣污染物。太陽光在每平米地面實際功率是0.3千瓦左右，現在光伏電池的效率保守估計為15%，也能保證每平方米地表每天提供約0.3度電，每年提供約100度電，2020年我國總發電量是74170億度電，理論上7.4萬平方公里的光伏電站就可以給全國供電了，所以目前看來，解決以上問題最可靠的方法就是光伏發電。

2太陽能光伏發電技術現狀

光電池，是光伏發電技術的核心領域。作為一種以太陽光直接發電的光電半導體薄片，各國政府均高度重視太陽能電池的研發與生產應用，因此，在本世紀，光電池取得突破性進展，成為太陽能發展應用的主要趨勢?，F階段太陽能電池仍然以高效晶體硅電池為主，以光電效應為原理，存在一定的局限性。

2.1光伏電池轉換效率

我國雖然燒掉了全世界近一半的煤炭，但是光伏電池產量光伏電池的裝機容量和太陽能發電量都已經以絕對優勢位居世界第一。近幾年，我國光伏企業利用國內的補貼政策，從多晶硅向單晶硅升級，快速開發了一大批核心技術，比如說單晶硅棒拉晶，單晶爐熱屏，金剛線切割，硅碳分離等，目前市場的光伏電池光電轉化效率普遍在18%以上，P型RERC單晶光伏電池，理論轉化效率可以達到24%，隨著光伏電池制造技術的飛速升級，光伏的發電效率還有進一步提高的潛力，這樣能使光伏發電提供平價電力，不靠國家補貼也能和傳統電廠競爭。

2.2光伏電池制造成本

光伏產業既是發電行業也是耗電行業，生產光伏電池，首先需要制備純度達到99.999999%的硅原料，為了提高轉換效率，現在的很多光伏電池對原料的要求已經達到了電子級，也就是小數點后面11個9，意味著制造電池的能耗成本將更大，生產光伏組件消耗的電力主要就用于提純硅原料制造單晶硅片和生產硅元件，一旦光伏發電成本低于市場電價，就會帶來成本下降的良性循環效果，從而可以持續取代傳統的發電模式。

3太陽能光伏發電技術的發展措施

3.1提高太陽能光伏發電功率轉換效率

對于太陽能光伏發電來講，在體現發電功能的過程中會受到光照強度以及外在環境等相關因素的影響，這也就導致光伏發電的相關電能輸出功率會處于較大的波動狀態。有關數據調查當中顯示，太陽能本身的電壓和電流是非線性關系的，所以輸出功率的變化和外界日照以及環境溫度變化具有密切聯系。正因如此，在進行太陽能光伏發電的過程中，需要根據電能自動調節輸出功率，保證電能可以和負載進行全面的結合，達到最大效率的功率轉化。在實際改進的過程中，需要尋找并且確定最大功率點，然后進行最優化的比較，從而使能源效率應用最大化得到真正的實現?；诋斍暗膶嶋H情況來看，在解決這一問題的過程中，所提出的方法包括行壓跟蹤法以及爬山改進法，等等。

3.2發電監控系統設計中的運用

光伏發電監控系統的優劣能夠在一定程度上決定整個系統是否能夠安全運行，保障生產電能的質量。通過對系統總功能的分析，能夠使通信功能在接收監控器采集的時候進行實時記錄，實現對各個參數的實際控制;數據的處理記錄功能則能夠對必要的實時數據或歷史數據進行計算處理;安全監控功能則能夠通過收集到的數據進行監控，若是在實際運行的時候出現了意外，則能夠及時發現和維護，記錄相關的信息數據供工作人員進行數據分析。

3.3加強太陽能電池開發技術得突破

相比而言，基于光化學效應的薄膜電池有著更為廣泛的應用優勢，如生產成本低，能量利用率高。當前，薄膜電池仍然處于研發階段，存在一定的技術瓶頸，但各國政府以及科研機構均將薄膜電池的研發作為太陽能應用的重點內容，因此，在投入力度不斷加強的前提條件下，薄膜電池最終將取得突破性進展，徹底改寫太陽能在電池領域應用的局面，提升太陽能的經濟效益。有相關報告提出，2025年我國光伏發電新增裝機成本將普遍低于每度0.3元，到了2035年光伏電站投資可以再壓縮37%，如果真的可以實現，不用環保政策提供壓力，市場會自發選擇光伏發電，淘汰傳統的火力發電廠。

3.4全面加強運營維護與管理

對于太陽能光伏發電產業的發展來講，在實際建設過程中，建設工作是保證項目能夠完成的主體工作內容也是最重要的工作內容，但是在整個項目實際運營的過程中運營維護與管理對于整個項目來講才是保障項目穩定的最主要因素。所以針對運營維護管理工作需要進行全面的加強，這樣才能夠保證整個太陽能光伏發電系統實現長久的運行。為全面提升太陽能光伏發電項目的運營維護與管理水平，需要就當前的運營維護工作進行全面的分析，并基于現代化的運營維護管理工作要求，對工作隊伍、工作方法和工作理念進行創新，培養一支高素質以及高水平的運營管理工作人員隊伍，使各項工作的完成都能夠真正基于相關的標準得以實現。同時，在進行光伏發電項目建設的過程中，還需要在項目建設的服務內容當中，將運營與維護納入建設項目的主體工作內容當中。

結語

我國有大片的中緯度干旱土地適合光伏電站，另外人口數量大，人均資源遠遠不夠用，又要考慮全球性的氣候與環境惡化問題，所以國家政策傾向于新能源企業能頂住傳統能源集團的壓力并向新能源企業提供補貼來發展光伏產業，國家相關報告指出，預計到2050年我國的光伏裝機規模將達到5，000億吉瓦，將成為我國的第一大能源，提供當年全國用電量的40%。在這一背景下，光伏發電的發展運用可謂是前途一片光明。但另一方面，光伏發電雖然屬于一種綠色無污染的新能源，且我國光伏發電技術已經處于世界前列，卻依然存在很多問題，如容易受到天氣影響，流密度不是很好，轉換效率依舊偏低，參與電網調峰、調壓、調頻困難等，同時隨著國家補貼逐步取消，生產規模、材料使用和技術升級等方面的問題在未來光伏發電技術的運用中亟需解決。

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