太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及應用探討

鐘玲玲　賴國勝

【摘 要】本文論述了太陽能的技術(shù)及應用，介紹了太陽能的發(fā)電原理，綜合光伏發(fā)電現(xiàn)有的應用詳盡的列舉了現(xiàn)有的光伏發(fā)電應用在闡述各種發(fā)電技術(shù)的理論與優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，對太陽能發(fā)電技術(shù)的前景做了探討。同時，也簡要地介紹了我國在太陽能發(fā)電技術(shù)上的發(fā)展現(xiàn)狀，指出了我國大力開發(fā)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的有利條件和自然空間。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電技術(shù)；光伏應用；建筑一體化；太陽能照明

一、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

環(huán)境污染嚴重太陽能屬于綠色能源，但是太陽能的上游組件以及硅原料加工卻能產(chǎn)生很嚴重的污染。許多歐洲國家都無力承擔太陽能制造引起的消極影響，因此，中國才會成為世界太陽能的制造中心.隨著我國出臺了一系列光伏補貼政策，國內(nèi)市場將逐漸被打開，光伏企業(yè)有望擺脫生產(chǎn)過剩的現(xiàn)狀。國家已經(jīng)明確提出鼓勵在中東部地區(qū)建設(shè)和建筑相結(jié)合的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，所以分布式光伏發(fā)電和建筑光伏一體化將是我國未來光伏產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。

二、太陽電池的基本原理

太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一種重要形式，是采用太陽電池將光能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式，而且隨著技術(shù)不斷進步，光伏發(fā)電有可能成為最具發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)之一。太陽電池的基本原理為半導體的光伏效應。當太陽光（或其它光）照射到太陽電池上時，電池吸收光能，產(chǎn)生“光生電子―空穴”對。在電池內(nèi)電場作用下，光生電子和空穴被分離，從而在電池兩端積累起異號電荷，即產(chǎn)生電壓.

三、光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用

中國是光伏產(chǎn)業(yè)大國，中國光伏企業(yè)生產(chǎn)的太陽電池占據(jù)全球市場份額50%以上。但國產(chǎn)太陽電池約98%出口，銷往國內(nèi)市場僅占很小一部分。國內(nèi)光伏系統(tǒng)的應用還處在初步階段，目前主要有通信和工業(yè)應用、農(nóng)村和邊遠地區(qū)應用、太陽能商品、光伏建筑一體化、大型荒漠光伏電站等。今后，按照可再生能源發(fā)展規(guī)劃，將逐步擴大光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機容量。

（一）通信和工業(yè)應用

主要有微波中繼站、光纜通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信和衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)、農(nóng)村程控電話系統(tǒng)、部隊通信系統(tǒng)、鐵路和公路信號系統(tǒng)、燈塔和航標燈電源、氣象和地震臺站、水文觀測系統(tǒng)、水閘陰極保護和石油管道陰極保護等。

（二）農(nóng)村和邊遠地區(qū)應用

主要有獨立光伏電站（村莊供電系統(tǒng)）、小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)、太陽能照明燈、太陽能水泵、農(nóng)村社團。

（三）太陽能水泵

太陽能水泵一般不需要蓄電池，而由太陽能電池板直接帶動水泵工作。大型光伏水泵站通常備有逆變器，首先將太陽能電池板的直流電變?yōu)榻涣麟姡缓笥媒涣麟姍C帶動水泵工作，這樣可以與常規(guī)供電互補。雖然太陽能光伏水泵系統(tǒng)一次性投資較高，但它的運行費用低、維修少，使用壽命比較長，通常來說比小型柴油機抽水更合算。特別是對于太陽輻射強的干旱地區(qū)，發(fā)展光伏水泵具有良好的前景。

（四）太陽能商品

主要有太陽能路燈、太陽能庭院燈、太陽能草坪燈、太陽能噴泉、太陽能城市景觀、太陽能信號標識、太陽能廣告燈箱、太陽能電動汽車、太陽能游艇、太陽能鐘、太陽能帽、太陽能手表、太陽能玩具等。

（五）光伏建筑一體化（BIPV）

BIPV即BuildingIntegratedPhotovoltaic，指的是光伏建筑一體化。BIPV模式這種新能源利用方式，能將太陽能光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合，利用了建筑屋頂?shù)拈e置空間，組裝太陽能光伏發(fā)電模塊，滿足或者補充電力需求?？萍汲晒@示，這種BIPV模式日后將與建筑物幕墻相結(jié)合，以獲得更多的陽光和電力，但目前的BIPV主要以樓頂為主，應用技術(shù)較為成熟。BIPV在建設(shè)初期成本較高，隨著我國財政對BIPV項目的大力支持，我國將大幅擴大BIPV技術(shù)的應用。

（六）太陽能照明系統(tǒng)

“光環(huán)境”是指光與顏色建立的生理和心理環(huán)境，它對人的精神狀態(tài)和心理感受具有積極影響?！熬G色照明”是指“節(jié)約能源、保護環(huán)境、促進效率、改善質(zhì)量、有益身心”的照明光環(huán)境，太陽能照明即屬于綠色照明。建筑領(lǐng)域的太陽能燈主要有路燈、草坪燈、庭園燈、樓道燈等。太陽能燈的控制器除了要具備一般光伏系統(tǒng)的防反充、防過充和過放、防短路和反接等功能以外，還要具有自動開關(guān)照明燈的功能。

（七）大型荒漠光伏電站

氣象資料顯示，中國太陽能資源豐富，主要集中在西北地區(qū)。太陽能資源極豐富帶的地區(qū)包括西藏大部、新疆南部以及青海、甘肅和內(nèi)蒙古的西部。這些地區(qū)的年太陽照量超過1750kWh/（m2.a），而且月際最大與最小可利用日數(shù)的比值較小，年變化較穩(wěn)定，是太陽能資源利用條件最佳的地區(qū)。這些地區(qū)大部分為荒漠，很適合利用起來建設(shè)大型荒漠光伏電站。

（八）光伏貯能系統(tǒng)在電動汽車上的應用思路

光伏貯能系統(tǒng)系用太陽光進行發(fā)電，用蓄電池貯存起來，具有光電互補性。這是光伏貯能系統(tǒng)的特點。目前電動汽車的動力源主要是采用蓄電池作為動力，但當蓄電池放完電后，需要利用市電對蓄電池進行充電，特別是當蓄電池到使用壽命后期，電池的容量減少，續(xù)行里程會大大縮短，加之充電條件的限制，制約了其發(fā)展。在冬季環(huán)境溫度較低時，電池的實際放電容量較低，同樣會影響續(xù)行里程。在白天太陽光充足時，利用太陽能板的發(fā)電能量給電動汽車提供動力，同時將多余的電能用蓄電池貯存起來。當光線較弱時或沒有陽光時，利用蓄電池貯存的能量為汽車提供動力，保證汽車的正常行駛，延長電池的續(xù)行里程。光伏貯能系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計可以根據(jù)汽車所需動力負荷及太陽資源情況進行合理配置，通過太陽能與電能互補，既可提高電池動力系統(tǒng)的可靠性，又可降低電動汽車的使用成本。

（九）太陽能光伏技術(shù)在水利應用現(xiàn)狀

太陽能提水泵站已在我國西藏、新疆、甘肅、青海、寧夏、海南、內(nèi)蒙古、河南等省份推廣應用，其中農(nóng)村飲水工程太陽能提水泵站已成功運行。根據(jù)其他省份的研究成果，結(jié)合廣西實際情況，廣西年日照小時數(shù)1063-2263h，桂南沿海和桂東南在2000h以上，桂北則在1400h左右；年太陽輻射總量為90-110kcal/cm2，即年均太陽能輻射總量4190-5016MJ/m2·a。從出水量指標看，推廣光伏提水技術(shù)可行。

四、光伏發(fā)電未來應用前景

《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》確定的光伏發(fā)電裝機目標為：到2015年達1000萬kW，到2020年達5000萬kW。中國光伏發(fā)電技術(shù)的應用潛力巨大.隨著我國出臺了一系列光伏補貼政策，國內(nèi)市場將逐漸被打開，光伏企業(yè)有望擺脫生產(chǎn)過剩的現(xiàn)狀。國家已經(jīng)明確提出鼓勵在中東部地區(qū)建設(shè)和建筑相結(jié)合的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，所以分布式光伏發(fā)電和建筑光伏一體化將是我國未來光伏產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。由此，光伏產(chǎn)業(yè)可能從高端市場向下游市場延伸，專業(yè)從事諸如太陽能照明或者屋頂太陽能的企業(yè)可能得到大力發(fā)展，光伏企業(yè)需要更加重視相關(guān)技術(shù)的開發(fā)與研究，比如光伏并網(wǎng)電路的拓撲結(jié)構(gòu)、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量管理，對系統(tǒng)的顯示和遠程監(jiān)控等，同時也應該提供安裝維護等增值服務。

五、結(jié)束語

太陽能光伏發(fā)電是一種綠色能源，近年來隨著太陽能電池板單晶硅原材料成本的大幅下降，光伏行業(yè)被越來越多的人認識。太陽能電池光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。

【參考文獻】

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