太陽能光伏發(fā)電技術現(xiàn)狀分析

摘要：目前開發(fā)新的能源已經成為世界上的焦點，太陽能作為世界上最為豐富的可再生能源，存在著分布廣泛、對環(huán)境無污染以及可再生等特點，是一種理想的替代能源。光伏發(fā)電是將太陽能直接轉換成電能的一種新的發(fā)電方式，不僅綠色環(huán)保，也能提高生活篇品質。本文全面分析研究了太陽能光伏發(fā)電技術的應用現(xiàn)狀，并在此基礎上提出下文內容，希望可為同行提供一定的參考價值。

關鍵詞：太陽能；光伏；發(fā)電技術

光照能使半導體材料的不同部位之間產生電位差，這種現(xiàn)象稱為光生伏特效應。光伏發(fā)電就是以其為依據(jù)，是將太陽光中的光子轉化為光電流的一種能量轉換技術。不管是獨立發(fā)電還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電的主要構成器件是太陽能電池板、控制器和逆變器，大部分是電子元件，具有低噪音、耐磨耐用等優(yōu)點。目前廣泛應用的太陽能電池板主要采用單晶硅、多晶硅等半導體材料，利用半導體界面的光生伏特效應，將一個個小的太陽能電池進行串聯(lián)，封裝后組成大范圍電池組合件，一塊塊的太陽能電池板可以構成光伏發(fā)電陣列，通過功率控制器就可以將太陽能轉化成電能直接供家庭使用或者通過逆變器將產生的電能供給輸電網(wǎng)。

1 光伏發(fā)電的優(yōu)點分析

一是光伏發(fā)電是將光能直接轉換成為電能的能量轉換技術，是一種直接的能量轉化，不像水力發(fā)電、火力發(fā)電和風力發(fā)電等需要渦輪轉動，光伏發(fā)電在發(fā)電過程中沒有機械做工，故而損耗小。二是太陽能作為一種可再生能源，無枯竭危險，分布區(qū)域廣、光照時間長且可再生，不需運輸燃料，就地生產、就地消耗，是一種理想的能源。三是光伏發(fā)電在整個發(fā)電過程中，綠色安全，不會產生污染氣體，也幾乎沒有噪音，是一種理想的發(fā)電技術。四是光伏發(fā)電設備相對簡單，其安裝和拆卸都很方便，運行中不需值守，很少需要維護，維護成本非常低。

2 太陽能光伏發(fā)電技術的現(xiàn)狀分析

1958年我國便開始進行太陽能技術的開發(fā)，1971年將光伏發(fā)電應用于衛(wèi)星，到九十年代，在西藏、青海等地已建有太陽能光伏發(fā)電站，開始進行民用開發(fā)。進入21世紀，我國在太陽能發(fā)電技術的研發(fā)、運用和生產等方面全速發(fā)展，釋放出其巨大潛能。2000年，為了解決國際邊防和偏遠地區(qū)公、鐵路運營無法用電等問題，我國制定了光明項目計劃，在這個項目中大力提倡采用風電、光電技術，引領著我國的光伏發(fā)電的研發(fā)和生產。至2007年，我國已成為世界上第二大光伏發(fā)電生產制造基地，同時光伏電池產量達到1000MW，但是我國自己的使用量只有20MW，累計使用裝機量才100MW，累計使用量僅占全球的0.8%。2011年后，因歐美國家的貿易保護，光伏由出口轉內銷，隨著國家一系列光伏補貼扶持政策的引導，國內光伏市場得到迅速發(fā)展，光伏使用量急劇增加。截至2016年，我國新增裝機容量為34.2GW，光伏總裝機達到了78.12GW，占世界的19.4%，已躍居為全球第一，成為全球光伏發(fā)電裝機容量最大的國家。根據(jù)國家能源局最新公布的十三五規(guī)劃，到2020年，我國光伏裝機量完成105GW，每年將新增裝機量1236GW。因常規(guī)能源的日漸枯竭，預計到2030年，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中占10%以上，到2040年，這一比重上升到20%以上。

3 我國光伏發(fā)電技術的發(fā)展歷程

我國于1958年提出光伏發(fā)電技術的研發(fā)開始，20世紀70年代起步，90年代進入穩(wěn)步發(fā)展，21世紀迎來快速發(fā)展的新階段。在光明工程項目和送電到鄉(xiāng)工程的帶動下，我國光伏發(fā)電產業(yè)迅猛發(fā)展。在1971年我國光伏發(fā)電已經成功應用到東方紅二號衛(wèi)星上，在1973年開始轉向地面工程的應用，例如微波中繼站和部隊通信系統(tǒng)，當時的太陽能電池成本相對來說比較高，年產量也比較低，這段時期，光伏發(fā)電主要應用于軍事工業(yè)上。在20世紀90年代中期，我國開始將光伏發(fā)電由軍用轉向民用開發(fā)，研究開發(fā)了大量民用光伏發(fā)電技術，在晶體硅高效的電池和非晶薄膜電池等方面取得了巨大成就，光伏發(fā)電設備生產向規(guī)模化擴大，光伏發(fā)電技術取得比較大的成就，縮小了我國和世界在太陽能發(fā)電水平之間差距。這個時期，是我國光伏發(fā)電轉向民用的初步發(fā)展時期，這個時期我國的生產技術和生產能力得到了穩(wěn)步發(fā)展，但在國內的使用還依舊很稀有。在2010年后，我國的光伏發(fā)電總產能過剩，在國家一系列補貼政策的扶持下，我國國內光伏市場得以釋放并迅速發(fā)展。分布式光伏發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電技術的開發(fā)，使光伏發(fā)電進入多元化格局，在公共建筑以及企業(yè)廠房等方面都得到相對比較廣泛的應用，并且為光伏發(fā)電創(chuàng)造一條新的道路。在新農村建設、光伏扶貧等項目的領跑下，太陽能光伏發(fā)電真正進入尋常百姓家。

4 中國光伏發(fā)電技術的使用范圍分析

4.1 關于軍事工業(yè)上的應用分析

在通訊領域的應用，如無人值守的微波中繼站、士兵GPS供電、衛(wèi)星、電信塔和廣播等；在能源勘探方面應用，如石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、鉆井平臺生活及應急電源、海洋監(jiān)測設備、天文水文觀測設備等；在光伏電站方面，如：獨立光伏電站、風光互補電站、各種大型停車場充電站等。

4.2 關于太陽能電源的公共用途

在交通領域，如航標燈、交通信號燈、鐵路信號燈、高空障礙燈等；在道路亮化領域，如太陽能路燈、太陽能廣告燈等；在汽車領域，如太陽能汽車、電動車、充電樁等；在建筑領域，光伏發(fā)電與建筑材料相結合，實現(xiàn)電力自給。

4.3 關于太陽能電源的民用分析

一是作為小型家用電源，如10W到100W的小型家用電源，可提供照明、電視機、洗衣機、空調等用電，普遍應用于環(huán)境偏遠惡劣的地區(qū)；二是作為中型家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電，如3-5KW中型家庭屋頂發(fā)電，發(fā)出的電除供自家用外還可供給電網(wǎng)；三是作為光伏水泵，在水電站、水泵站當大型電源使用，主要應用于深水井和灌溉。

5 總結

通過對上文分析研究可知，雖然我國太陽能光伏發(fā)電行業(yè)經過多年的發(fā)展取得豐碩的成果，但是光伏發(fā)電技術水平依然和國外存在一定差距，特別在技術研發(fā)方面，需要進一步投入，降低發(fā)電成本，提高太陽能利用效率。

參考文獻：

[1]李定海.有關天然染料敏化納米晶太陽能電池的探究[J].中國科技信息，2012.

[2]王玲霞.太陽能光伏發(fā)電技術及其發(fā)展前景分析[J].硅谷，2013.

[3]辛培裕.太陽能發(fā)電技術的綜合評價及應用前景研究[D].華北電力大學，2015.

基金項目：湖北省教育廳，項目編號B2017071