關(guān)于太陽能光伏發(fā)電發(fā)展趨勢的分析

嵇尚海

(南京中核二三能源工程有限公司,江蘇南京　210008)

關(guān)于太陽能光伏發(fā)電發(fā)展趨勢的分析

嵇尚海

(南京中核二三能源工程有限公司,江蘇南京210008)

隨著能源緊缺問題的不斷嚴(yán)重,全世界都在關(guān)注綠色能源的發(fā)展。近年來,隨著太陽能電池光伏單晶硅原材料成本的下降,太陽能光伏發(fā)電得以受到越來越多的重視。不僅能夠替代部分常規(guī)能源,而且在開始在世界能源消費(fèi)中占據(jù)重要的位置,并將成為未來世界能源供應(yīng)的主體。文章分析了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用,并進(jìn)一步對太陽能光伏發(fā)電的前景進(jìn)行了闡述。

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增加，能源面臨著供應(yīng)不足，各國都在努力尋求穩(wěn)定充足的能源供應(yīng)，可再生能源的開發(fā)利用尤為引人注目。光伏發(fā)電指利用太陽能電池組件將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能，具有轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)少、資源蘊(yùn)含量取之不盡、能源質(zhì)量高、建設(shè)周期短、發(fā)電方式接近零排放等優(yōu)勢。

1　太陽能光伏發(fā)電概述

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著人類工業(yè)化文明的日趨發(fā)展，能源問題越來越受到重視和關(guān)注，電力的需求量也隨之增長，其中火電、水電、核電等占了很大的比重。我國發(fā)電的主要來源仍是火力發(fā)電，但火力發(fā)電需要燃燒大量的煤炭、石油等化石燃料，造成了資源的匱乏和環(huán)境的破壞。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)逐漸興起，這是一種將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能的新型發(fā)電技術(shù)。目前中國的太陽能發(fā)電尚處于起步階段，由于技術(shù)問題，中國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)成本高，競爭力弱，這不僅需要技術(shù)的引進(jìn)、開發(fā)，產(chǎn)業(yè)的管理模式，這更是政府的政策引導(dǎo)和扶持作用。

2　太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1光伏并網(wǎng)發(fā)電

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)通常可以看作是大電網(wǎng)的組成部分，它可以傳輸有功功率和無功功率到與之相連接的電力系統(tǒng)中。按照有無儲能裝置，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)可分為有儲能裝置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和無儲能裝置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)功率級別和光伏陣列的分布情況，可將光伏并網(wǎng)系統(tǒng)分為集中型大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和分布式小型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電就是利用并網(wǎng)逆變器將光伏系統(tǒng)連接到大電網(wǎng)中，將光伏系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能傳輸?shù)酱箅娋W(wǎng)中，由電網(wǎng)進(jìn)行分配，為當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷供電。隨著對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行要求的逐步升高，光伏并網(wǎng)發(fā)電已成為當(dāng)今社會光伏發(fā)電系統(tǒng)主要采用的運(yùn)行方式。

2.2獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的建立

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)由于不與公共電網(wǎng)相連接，因此其建設(shè)地點(diǎn)一般選在與電網(wǎng)隔離的偏遠(yuǎn)地區(qū)，比如海島、移動通訊站及邊防哨所等。儲能元件是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的，這是由于太陽能發(fā)電一般選擇在白天，然而負(fù)荷用電是全天24h實施，這就需要在光伏系統(tǒng)中設(shè)置必要的儲能元件。在氣象環(huán)境影響下，其供電可靠性很難得到保障，然而對于偏遠(yuǎn)無電地區(qū)而言這一系統(tǒng)的建立已然產(chǎn)生十分重要的社會價值。

2.3光伏建筑一體化應(yīng)用

關(guān)于光伏建筑的一體化應(yīng)用主要表現(xiàn)為兩個方面: 通過在建筑物屋頂安裝光伏器件的方式實現(xiàn)電網(wǎng)與光伏陣列的并聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)成光伏建筑一體化系統(tǒng); 通過建筑和光伏器件集成化的方式于屋頂位置設(shè)置光伏電池板，利用光伏玻璃幕墻替代原有幕墻，提高墻面積屋頂?shù)奶柲芪樟?，這就同時實現(xiàn)了建材功能與發(fā)電功能，是對光伏發(fā)電成本的有效控制。與此同時，在墻體外飾材料研究方面也出現(xiàn)了全新的彩色光伏模塊，這在充分利用太陽能光伏發(fā)電原理的同時也使得建筑物外觀更具美學(xué)欣賞價值。

2.4混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建

所謂的混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)是將多種發(fā)電方式相互融合并應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的過程，混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建旨在發(fā)揮不同發(fā)電模式的技術(shù)優(yōu)勢，揚(yáng)長避短，從而更加有效地提高電能的利用率。例如光伏發(fā)電經(jīng)常會受到天氣狀況的影響，在冬季風(fēng)力較大地區(qū)，就可通過光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的混合模式，盡可能減少天氣變化對發(fā)電系統(tǒng)的影響，進(jìn)而達(dá)到控制負(fù)載發(fā)電率的目的。

2.5光伏發(fā)電在LED照明中的應(yīng)用

作為半導(dǎo)體材料制作而成的組件，LED與光伏發(fā)電的結(jié)合可實現(xiàn)電能至光能的轉(zhuǎn)化。這一半導(dǎo)體照明技術(shù)不僅有著環(huán)保、節(jié)能、高效的技術(shù)優(yōu)勢，并且照明周期較長，且易于維護(hù)。光伏發(fā)電在LED照明系統(tǒng)中的應(yīng)用突出了光生伏特效應(yīng)的技術(shù)原理，通過太陽能電池實現(xiàn)對太陽能至電能的轉(zhuǎn)化，再借助LED照明系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為最終的光能。

3　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的前景展望

目前在太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用，通常是通過建立集中式大型并網(wǎng)光伏電站及一些分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)來實現(xiàn)光伏發(fā)電。此外，光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)也不斷發(fā)展，其投資小，而且不需要占有多大的面積，建設(shè)周期較短，發(fā)展較快?？傮w來看，當(dāng)前光伏發(fā)電的主流還是大型并網(wǎng)電站和分布式電站，而分布式發(fā)電具有廣闊的發(fā)展前景。

首先，太陽能光伏發(fā)電與常規(guī)的發(fā)電系統(tǒng)相比具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)，由于其是利用太陽能來進(jìn)行發(fā)電，不僅安全可靠，而且無污染，沒有噪音產(chǎn)生，同時太陽能資源也不會存在枯竭的危險。利用太陽能進(jìn)行發(fā)電不用受到資源分布地域的限制，而且可以充分的利用建筑屋面，不需要消耗燃料，同時也不需要架設(shè)輸電線路，能源質(zhì)量較高，而且易于建設(shè)，可以在較短時間內(nèi)即可獲取到能源，使用者對太陽能光伏發(fā)電更易于接受。其次，隨著不可再生能源的大量開采與利用，使人類面對的能源危機(jī)問題日趨嚴(yán)重。太陽能取之不盡、用之不竭，低成本、高效益，尤其具有極高的清潔性，越來越受到關(guān)注。合理利用太陽能等可再生能源發(fā)電是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的一種有效方法，對可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，光伏組件材料的價格也隨之不斷降低，光伏發(fā)電越來越明顯地顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)效益和可利用的社會價值，使其作為緩解能源壓力和改善環(huán)境的重要戰(zhàn)略引起發(fā)達(dá)及發(fā)展中國家重視。此外，目前我國太陽能光伏發(fā)電項目已經(jīng)取得了大量的成功經(jīng)驗，近年來國家也針對光伏電站的前期核準(zhǔn)備案、電價補(bǔ)貼、電力接入以及稅收等方面出臺了一系列的支持政策，這對于太陽能光伏發(fā)電的建設(shè)起到極為重要的作用，而且隨著各項目的建設(shè)和投產(chǎn)，我國光伏發(fā)電的裝機(jī)總量將不斷增加，根據(jù)國家能源局發(fā)布的“太陽能發(fā)電十二五規(guī)劃”，2015年中國光伏累計裝機(jī)容量可達(dá)35GW。

4　結(jié)語

近年來，我國太陽能光伏發(fā)電行業(yè)得以快速的發(fā)展，無論是太陽能電池的產(chǎn)量還是太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)容量都得以不斷增加，相信在不久的將來，太陽能光伏發(fā)電將取代常規(guī)的發(fā)電系統(tǒng)，成為能源的主體。

[1]吳理博.光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實現(xiàn)[D].清華大學(xué),2006.

[2]馬寧.太陽能光伏發(fā)電概述及發(fā)展前景[J].智能建筑電氣技術(shù), 2011(2).