光伏發電技術應用現狀與發展前景分析

關鍵詞：能源結構轉型；可再生能源；光伏發電技術；發展前景中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)07-0150-03DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.043

Analysis on the Application Status and Development Prospects of Photovoltaic Power Generation Technology

LYU Qianmei (Linfen PetroChina Kunlun Gas Co.，Ltd.，LinfenO41Ooo， China)

Abstract:Solarenergybelongs torenewableenergy，andphotovoltaicpower generation isoneofthemain formsof solar energyutilization，with thecharacteristicsoflowcarbonandenvironmentalprotection.Undertheguidanceof energy structure transformation and carbon peak and carbon neutrality goals，photovoltaic power generation has become an important development direction for global energy structure transformation.Itis necessry to comprehensivelyreview thedevelopment historyof photovoltaic power generation technology，analyze the applicationstatus of photovoltaic powergeneration technology in China，and look forward toitsdevelopmentprospects，inorder toprovidereference for thedevelopmentandapplicationof photovoltaic power generation technology.Inthefuture，itis necessary to increase investment inresearchanddevelopmentof environment-friendlyphotovoltaic power generation materials，improvethe stabilityandagingresistanceof materials，promotethedeep integrationof photovoltaicand energystorage technologies， explorenewenergy storage technologies，andcarryout extensivecooperationathomeandabroad toimprovetheeficiency of photovoltaicpowergeneration，nhancethestabilityandreliabilityofphotovoltaicsystem，andfurtherpromotethehgh quality development of photovoltaic power generation industry.

Keywords:energy structure transformation;renewableenergy;photovoltaic powergeneration technology;development prospects

隨著城鎮化與經濟的快速發展，能源消費水平日益升高，煤炭、石油和天然氣等一次能源的使用使得全球碳排放量逐年升高，環境污染日益加重。為了控制污染，實現人類的可持續發展，全球能源結構正逐步由以化石能源為主體向以清潔能源為主體轉變[1]。隨著我國碳達峰碳中和目標的提出，開發利用可再生能源具有重大的戰略意義。太陽能是可再生能源，近年來，光伏發電技術憑借環保、設備安裝及維護簡單等優勢，在全球范圍內快速發展和應用[2，但目前還存在光電轉換效率低、初期投資成本高、儲能技術水平有限等問題，因此，研發新型光伏材料、提高發電效率以及完善儲能技術對推動光伏發電廣泛應用具有重要意義。

1光伏發電技術發展歷程

光伏發電技術是利用半導體材料的光生伏特效應，將太陽光輻射能轉換為電能。系統主要由光伏電池組件、控制器、逆變器和支架等組成，其中，光伏電池是核心部件，常見類型有晶體硅電池、薄膜電池和鈣鈦礦電池[3。隨著各國對能源轉型的重視和光伏發電技術的不斷進步，光伏產業鏈快速發展，光伏發電技術廣泛應用于國內外大型太陽能電站、交通、通信基站、建筑等領域，大幅提高太陽能利用效率，加速世界能源結構向清潔能源的轉變。

2我國光伏發電技術應用現狀

近年來，我國積極響應全球可持續發展的號召，大力推動可再生能源產業的發展。太陽能作為一種可再生能源，具有清潔、分布廣泛等優勢。據統計，2023年，我國太陽能發電量為5833億 kW?h ，同比增長 36.4% ，近10年來，我國光伏發電裝機容量增長迅猛，如圖1所示，我國光伏發電裝機容量和新增容量分別為 609.5GW 和216GW，分別同比增長約

54.7% 和 147.1% 。

在能源領域，依據應用場景和技術特征，我國光伏發電系統主要分為分布式和集中式兩類，二者在空間布局、運行特性及生態影響方面存在顯著差異。當前，分布式光伏發電主要集中在我國中部、東部地區，借助建筑屋頂、外墻等建筑表面，采用“自發自用、余電上網”的運營模式，所發電力大多可就地消納，避免長距離輸送，有效降低運行成本，并且無須額外占用大面積土地，節省土地資源[4，因此，分布式光伏發電被廣泛應用于各行各業，但受天氣和光照條件影響較大，而且城市區域光伏具有分散性及產電并網的隨機性，增加電網的調節及調度難度。集中式光伏發電依托西部荒漠和戈壁豐富的光照資源，通過大規模集中建設有效降低成本。大型荒漠地面并網光伏電站發電量較大，設備集中，運行監控和日常維護較為方便，然而，由于選址遠離城市，遠距離電力輸送產生輸電損耗，而且輸電系統和線路的建設和維護成本較高，棄光現象嚴重，大面積占用土地資源，對生態環境也帶來沖擊。

在建筑領域，主要應用是光伏建筑一體化模式。這種模式主要分為光伏方陣與建筑結合、光伏方陣與建筑集成兩種類型，在實際工程應用中，主要借助屋頂、幕墻等結構進行安裝，安裝時對建筑屋頂的朝向和傾角有一定要求，多適用于南北朝向且屋頂坡度適中的工業廠房。若這類廠房采用跟蹤支架技術，則能根據太陽運行軌跡自動調整光伏組件角度，從而顯著提高發電效率。光伏幕墻多應用于城市高層建筑，可以根據不同建筑風格進行材料選擇和設計，使建筑外觀更具特色，同時減少傳統玻璃幕墻產生的光污染。光伏建筑一體化不僅節約投資，節省土地資源，還能起到節能作用，但弊端是造價較高，受天氣影響較大，而且如何高效儲電也是需要進一步解決的問題。

在交通領域，隨著電動汽車的普及，高速服務區、停車場等場所的光伏充電站和充電樁數量不斷增加，這些區域利用建筑屋頂、墻面等空間鋪設光伏電池板，將太陽能轉化為電能為電動汽車充電。為了應對光伏發電的間歇性和充電需求的波動性，大型光伏充電站通常配備儲能設施。太陽能汽車的應用也在不斷深入，可在車頂和引擎蓋等部位安裝薄膜太陽能電池直接充電。這不僅實現屋頂及土地資源的高效利用，也有效減少二氧化碳等溫室氣體的排放，節約購電成本。然而，光伏設備易受天氣和其他環境因素的干擾，設備故障和損壞率較高，維護成本較高，為了保證供電穩定，需要配備儲能設備或對電網進行改造，這不僅增加系統的復雜性，也對儲能設備的安全性和壽命提出更高要求。

3光伏發電技術發展前景

3.1光伏發電材料研發

目前，晶體硅電池面臨材料、工藝等方面的瓶頸。生產過程中，晶體硅電池能耗高，會對環境造成污染，太陽能電池板較厚重，在加工、運輸、安裝過程中，受碰撞時容易破裂。因此，研發新型材料至關重要，如鈣鈦礦材料，同時應優化生產工藝，進一步降低成本，延長設備使用壽命。此外，研發新型電池結構、優化電池封裝技術十分關鍵，這能夠增強電池在不同環境下的穩定性和抗老化性。另外，通過不同材料的組合，將光伏功能與建筑材料相結合，開發具有隔熱、隔音、防火等多功能的光伏建筑一體化產品，能夠進一步提升建筑物材料利用率和節能水平。

3.2光伏與儲能技術的融合

光伏發電存在能量密度低、間歇性及不穩定性等特點，需要借助高效的儲能技術來保障電力持續供應，然而，目前的儲能技術在能量密度、充放電效率、成本以及使用壽命等關鍵指標上還無法滿足實際應用要求。因此，要探索新型儲能技術，開發更加智能的儲能控制系統，通過儲能設備的在線故障診斷、監測與預警機制，根據實時用電負荷和光伏發電量動態調整充放電策略，達成光伏電力的高效存儲與精準釋放，從而提升整個分布式光伏系統的穩定性和可靠性。

3.3政策與市場推動發展

未來，持續推動光伏發電技術發展，政策與市場雙輪驅動必不可少。應結合政府相關補貼、優惠等扶持政策，持續加大研發投入、拓寬應用場景，積極開展國內外合作，加速技術成果轉化，這不僅能優化能源結構，提升環保水平，而且對構建更加穩定、可持續的能源安全體系具有重要意義。

4結論

在全球能源結構加速轉型、我國有序推進碳達峰碳中和的背景下，光伏發電技術在能源領域的重要性愈發凸顯，市場需求持續增長。本文結合中國實際，剖析光伏發電技術在我國能源、建筑和交通領域的應用實踐。當前，我國光伏發電領域發展勢頭良好，但也面臨一系列挑戰。集中式光伏輸電成本較高，電池材料污染亟待處理，儲能技術尚不成熟，發電穩定性不足，光伏發電效率亟待提高。未來，應加大對環保光伏發電材料的研發投入，提升材料的穩定性和抗老化性，促進光伏與儲能技術深度融合，探索新型儲能技術，廣泛開展國內外合作。這些舉措對于提高光伏發電效率、增強光伏系統的穩定性和可靠性，進而推動光伏發電產業高質量發展具有重要意義。

參考文獻

1 LIY，CHIUY，LINTY.Researchonnewandtra-ditional energy sources in OECD countries[J].Interna-tionalJournalofEnvironmentalResearchandPublicHealth，2019（7）：1122.

2 陳建國，朱雅文，洪凌.基于雙面組件的可調支架光伏發電系統仿真研究[J].新能源進展，

2020（5）:356-365.

3 黃堅堅，覃貴芳.太陽能發電技術探討[J].能源電力，2022（10）：42-44.

4 陳思源.城市光伏利用評估及其空間規劃研究[D].天津：天津大學，2021.