關于新能源光伏發電技術的一些探討思考

文/吳 程

隨著20世紀80年代可持續發展的理念提出以來，探索新型能源就成了引領我國未來經濟發展的重要抓手。煤和石油等化石能源屬于不可再生能源，不可能持續不斷地供給人類，而且傳統能源在開發過程中也對自然環境造成了極大的污染。新能源不僅對環境影響很小，滿足社會各界日常的使用需求，還屬于再生能源，滿足可持續發展的理念，因此開發新能源成了人類社會不可逃避的話題，必須用新能源取代傳統能源。太陽的能量取之不盡，用之不竭。根據天文學相關資料，太陽正處于壯年時期，人類完全不需要擔心太陽能源的枯竭，而且轉化電能的速度相比其它類型的新能源較快，故新能源光伏發電技術將成為21世紀人類開發新能源的最重要手段之一。光伏發電技術若想長期穩定地發展下去，必須在實際應用過程中多角度、全方位、深層次地進行剖析，提出相應的優化策略，助力新能源光伏發電技術長期穩定的發展。

1 光伏發電技術概述

1.1 光伏發電技術原理

光伏發電顧名思義就是光能轉化電能的過程，借助半導體的性質，將太陽能和電能之間構建一個過渡的橋梁，太陽能發電裝置由4個部分組成：電池板、控制器、逆變器和蓄電池。整個裝置中最關鍵的部分就是電池板，它能夠儲存電能供發電裝置使用，是整個系統得以運行的支撐部分；控制器控制系統的運行，太陽能電池內的電池組在白天有足夠多的太陽能時，通過系統內部作用將電能儲存，在夜晚沒有太陽的時候再將電能釋放，而控制器就是調配充放電的關鍵組成部分；逆變器是把直流電轉化為調頻調壓交流電或定頻定壓交流電的一種轉換器，逆變器又由濾波電路、逆變橋和內部控制邏輯組成，光伏發電裝置中的逆變器是通過半導體進行轉換的；蓄電池的作用是儲存暫時不需要的電能，供系統使用。4個部分相互協調和配合，才能順利進行光伏發電。

1.2 光伏發電技術類型

雖然光伏發電屬于一種比較先進的技術，但也由于是新型技術，還存在一系列亟待解決的技術瓶頸。目前，日常可見的地方主要是市政工程的路燈、信號燈等，隨著國家對光伏發電技術的投入不斷增加，越來越多的領域使用到了此技術，如軍事領域、航空航天領域和建筑領域，在未來光伏發電技術還會應用到更廣泛的領域。光伏發電的實際應用主要有以下幾種。

1.2.1 獨立光伏發電技術

獨立光伏發電系統相對于并網發電系統是一種孤立的發電系統。這種技術主要應用于偏遠地區的無電問題，如邊防哨所和基站等，其供電穩定性相對成熟的發電系統較差，加之偏遠地區的惡劣環境，經常會導致系統不能正常工作。但是偏遠地區其他技術應用更為困難，獨立光伏發電技術是最適合這種地區居民的供電技術，能夠保證他們的日常生活。

1.2.2 并網光伏發電技術

并網光伏發電系統連接公共電網，該系統包括太陽能電池組、交流負載、DC或AC的逆變器和變換器等部件。公共電網與并網系統相互協調配合，共同供電，其中光伏發電將直流電轉換成交流電，而公共電網主要負責儲能，代替了蓄電池的作用，節約了蓄電池的經濟成本，而且公共電網相比蓄電池其穩定性也大大增加。以前太陽能電池的成本很高，大部分都是獨立的光伏發電技術，還只能用在航天、邊防等領域，隨著后來原材料價格的下降，光伏并網技術得到發展，如今光伏并網發電系統明顯提高了電能轉化率，是研究新能源光伏發電技術的一個重要方向。

1.2.3 混合光伏發電技術

混合光伏發電技術就是多種發電方式結合的技術，在實際生產中有很廣泛的應用。在河流附近可以采用水力發電和光伏發電結合的方式，達到更好的供電效果；同理在風力充足的地方還可以和風力發電結合，提升能源利用率。這種混合光伏發電技術雖然利用率高，設備不易損壞，但由于水力和風力這兩種因素受到天氣的影響很大，因此穩定性較差，不易控制。

2 光伏發電技術的應用

2.1 光伏發電技術在新能源汽車中的應用

近幾年，油價上漲，電動汽車越來越受到人們的青睞，特斯拉、比亞迪等汽車企業依靠自己的核心技術相繼推出了新型新能源汽車，且銷量在汽車市場也能占有一席之地。但電動汽車相比于傳統燃油汽車，存在著電能存儲不方便和續航時間不長的劣勢，沒有固定的充電站給汽車充能，這是電能汽車沒有得到廣泛使用最重要的原因。光伏發電技術給移動電站的建立提供了技術上的可能，在未來，新能源汽車因其綠色無污染的特性，必將成為汽車市場的主流，而如何把光伏發電技術應用到電動汽車中則是汽車企業需要面臨的一個挑戰。

2.2 光伏發電技術在城市軌道交通中的應用

新能源光伏發電技術在城市軌道交通主要應用于光導照明系統當中，以廣州地鐵21號線為例，在地鐵運營中心上方安裝了該系統，為地鐵隧道和運用庫提供照明；此外光伏發電技術還應用到了軌道交通車輛的運行中，中車唐山機車開發了一種可以搭載光伏發電系統的新能源車輛，這種車輛的動力來源就是車身上的光伏發電系統。但由于新能源光伏發電技術在軌道交通中的應用還屬于探索階段，光伏發電所提供的能源只能作為輔助電源使用，而且地鐵光伏電站主要建設在北京、上海、廣州、深圳等大城市進行初步應用，并未廣泛普及。

3 我國新能源光伏發電技術發展過程中的問題

綜上所述，光伏發電技術雖然發展迅速，但需要攻克的技術和管理問題還有很多，其中最突出且最關鍵的問題主要有以下幾個。

3.1 光伏發電技術不完善

光伏發電最主要的能源就是太陽能，在我國的西北地區日照時間較長、太陽能充足，但光伏發電技術并未得到充分的應用，致使項目建設進度緩慢，居民普及度不高；另外，我國電網系統的構建已經很多年，電網接入能力已經趨于飽和，這就造成了光伏發電設備無法接入城鎮電網，而大部分城鎮工業園又面臨著耗電量巨大的窘迫局面。

3.2 新能源光伏發電技術及項目建設方面存在缺陷

對比我國傳統電力項目，新能源發電項目中的核心技術還不夠成熟，項目團隊對項目管理流程的把控還不到位，如在并網發電技術中，光伏系統并網之后，相關部門對項目區域內光照強度等數據的收集和整理不夠仔細，應對工程突發事件的能力不足。在技術方面，光伏發電技術在絕大多數地區會受制于天氣的影響，不僅新能源技術的發展受限，而且項目管理團隊難以把控項目建設的整體進度，不利于光伏發電產業實現進一步的飛躍。

3.3 光伏發電技術公眾認可度不高。

目前，我國能對新能源產品接受并認可的群體只是一小部分，大部分人可能了解過新能源技術，但由于長期以來在生活中一直接觸的都是傳統能源相關的產品，形成了固有的思維模式，對新能源開發技術心存疑慮，還有另外一部分人甚至根本沒接觸過新能源方面的知識，這種情況導致某些商家在產品銷售的過程中打著新能源產品的旗號以次充好，蒙騙消費者，造成了惡劣的影響。

4 新能源光伏發電技術發展的優化措施

4.1 光伏發電系統的技術優化

首先，應該精確的計算太陽能資源。這是提高發電站工作效率的基礎，技術人員應該在計算過程中選擇科學的計算方法和合理的計算模型，保證數據的準確性，還要結合所在區域內太陽能的實際變化情況做出相應的調整，并對結果加以驗證和分析。其次，要選擇最優的安裝方式，在這里選擇光伏陣列的安裝角度很重要，設計團隊應該詳細收集該項目區域中發電量對應的傾角數據，全年內的數據做對比，在技術支持的前提下選擇最優的角度，能夠提升光伏發電系統的效能和減少一定的經濟成本。最后，系統中各部分的連接方式也會影響發電的效率，設計人員應該依據當地的氣候條件和太陽輻射變化，合理調整系統內部的串聯、并聯方式，并把輸出電壓控制在逆變器的承受范圍之內。

4.2 構建專業的項目管理團隊

人才是發展的原動力。新能源光伏發電技術屬于未來最重要的能源技術之一，國家和政府應該予以一定的扶持供電力企業培養新能源人才，提升項目建設團隊的整體專業水平。相關部門還要定期在企業內部展開理論知識和實踐技能的培訓，讓一線建筑人員也能掌握新能源光伏發電技術的知識，以便于項目進行中能第一時間發現技術方面的問題，減少處理的時間。除此之外，針對技術性較強且比較危險的工種需要持證上崗，確保上崗人員有比較強的專業素養，對危險有一定的預防能力，杜絕安全事故的發生，從而有效保障光伏發電站的項目建設進程。

4.3 加強對新能源光伏發電技術的宣傳

新能源目前還不被群眾所熟知，大部分群眾對于新能源光伏發電的認知只是停留在了解階段，電力企業和政府有關部門要加強對光伏發電技術的宣傳力度。途徑如制作新能源知識海報，通過網站、公眾號等進行宣傳；也可以在線下和社會組織相互配合，消除群眾對新能源產品使用過程中的擔憂。另外國家可以對購買新能源產品設立一些補貼和優惠政策，提升大眾對新能源產品的購買欲望，能夠有效增加新能源光伏發電技術的普及程度。

5 結語

發展新能源光伏發電技術切合人與自然和諧發展的理念。但如要把新能源完全融入到人們的日常生活當中，應以技術創新為核心，政府和社會協調配合，才能不斷完善和深化新能源光伏發電技術。