太陽能光伏發(fā)電技術現(xiàn)狀分析

季健翔

國投新能源投資有限公司（國投敦煌光伏發(fā)電有限公司），甘肅敦煌 736200

我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，人類社會不斷進步，各種能耗大和污染大的能源造成了很嚴重的環(huán)境問題，為了減少對環(huán)境的污染，需要不斷開發(fā)利用各種新的能源，改變傳統(tǒng)的能源結構，從社會長遠發(fā)展的現(xiàn)狀來看，需要不斷開發(fā)可再生資源和能源。我國的太陽能資源十分豐富，對于太陽能資源的開發(fā)和利用是我國當前的一項重要任務，其中可再生資源發(fā)展中，光伏發(fā)電的發(fā)展速度較快，太陽能光伏發(fā)電也是當前發(fā)展較大的一項產(chǎn)業(yè)，是我國當前開發(fā)的新能源的重要組成。

1 我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

太陽能作為世界上最豐富的可再生資源，其分布廣泛、沒有污染，是一種理想的能源。光伏發(fā)電相對于傳統(tǒng)發(fā)電是一種新的發(fā)電形式，對環(huán)境不會造成任何污染。光伏發(fā)電是依據(jù)光生伏特的發(fā)電原理，通過光電轉換的方式將豐富的太陽能轉化為光能，通常系統(tǒng)主要由太陽光伏組件、匯流箱、逆變器、變壓器及配電設備構成，同時再加上監(jiān)控系統(tǒng)、有功無功控制系統(tǒng)、功率預測系統(tǒng)、五防系統(tǒng)及無功補償裝置等輔助系統(tǒng)與設備，組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

我國的光伏發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)分為分布式和集中式2種，其中分布式的電網(wǎng)在城市屋頂上應用較多，形成光伏建筑一體化，而且該種系統(tǒng)形式占地面積少，安裝較靈活，投資成本較低。該種方式電網(wǎng)的安裝不需要考慮到負載性能，所以會降低系統(tǒng)成本。集中式的光伏電網(wǎng)系統(tǒng)是一種大型的光伏并網(wǎng)電站，通常在戈壁中使用的比較多，能有效輸出電能，該種發(fā)電形式一般都是企業(yè)出資建設，而且建設的成本較高。我國太陽能光伏發(fā)電方面在不斷發(fā)展，與此同時，我國重點發(fā)展太陽能熱利用及與其相關的一些新能源產(chǎn)業(yè)，而且我國在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一些政策較好，所以光伏發(fā)電的道路越來越廣闊。目前，我國光伏發(fā)電水平與國外發(fā)達國家相比，已經(jīng)處于一個高速發(fā)展階段，但也存在一定劣勢，就是在電網(wǎng)發(fā)電占比中，光伏發(fā)電依舊是占比較小的一種發(fā)電形式。

2 我國太陽能光伏發(fā)電技術的實際應用

2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是大電網(wǎng)中重要的組成部分，能夠將各種功率傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)中，而且光伏并網(wǎng)系統(tǒng)分為有無儲能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)的發(fā)電將光伏系統(tǒng)連接到大電網(wǎng)中，來進行電能的有效傳輸，由電網(wǎng)進行分配，而且光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為當前社會民用發(fā)電最多的一種發(fā)電方式。

2.2 光伏電網(wǎng)在建筑中的應用

光伏電網(wǎng)的應用越來越廣泛，通過在建筑物的屋頂安裝光伏器件，能夠實現(xiàn)電網(wǎng)與光伏陣列的聯(lián)系，構成一體化的系統(tǒng)，通過在建筑物屋頂設置光伏電池板，有效提高對屋頂太陽能的吸收，能夠控制光伏發(fā)電的成本，通過利用太陽能光伏發(fā)電的原理，把建筑物和光伏電網(wǎng)聯(lián)系在一起。

2.3 太陽能電源的廣泛應用

光伏發(fā)電的研究和發(fā)展已經(jīng)被廣泛應用到一些偏遠的地區(qū)，應用在小型家用電源上和人們?nèi)粘５纳钣秒娭?，比如，照明燈、電視機等方面。在我國的公共交通領域方面，應用到航標燈、鐵路信號燈和交通警示燈方面。在能源勘測方面，主要應用到石油、海洋和氣象勘測方面，使用的范圍也是越來越廣泛，推動了人類社會的進步和發(fā)展。

3 太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術的現(xiàn)狀

太陽能光伏發(fā)電的成本是普通發(fā)電站的數(shù)倍，成本相對較高，需要通過產(chǎn)業(yè)補貼使太陽能發(fā)電更加經(jīng)濟實惠，受政策影響，部分地區(qū)也開始出現(xiàn)“0”補貼的光伏項目，這也體現(xiàn)著我國光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，同時，我國也在太陽能的利用方面實現(xiàn)規(guī)?；蜕虡I(yè)化發(fā)展，太陽能的利用和發(fā)展已經(jīng)成為當前社會發(fā)展的主流趨勢。當然，除此之外，太陽能光伏發(fā)電還存在一些難題需要解決。

3.1 并網(wǎng)發(fā)電存在的難題

太陽能的發(fā)電具有不可準確預測性，所以光伏電站在電能供應上可靠性較低，因此，電網(wǎng)的電能質(zhì)量和安全運行也面臨著新的挑戰(zhàn)，我國在光伏發(fā)電工作方面不斷進行研究，逐漸將風電和光伏發(fā)電等相關的電能有機結合起來，來解決光伏發(fā)電存在的問題。在一般情況下，我們所了解的太陽能主要在白天發(fā)電，晚上除去儲能光伏電站及光熱電站外，夜間不會發(fā)電，但是風電在晚上的發(fā)電量大，兩者正好相反，如果能夠將兩者有機結合起來，也就能夠實現(xiàn)發(fā)電的均衡發(fā)展。另外，太陽能電站的發(fā)電規(guī)模較大，需要通過安裝“無功補償”設備，減少發(fā)電站對公共電網(wǎng)造成的影響，只有對公共電網(wǎng)進行調(diào)整，才能實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

3.2 逆變方面存在的難題

逆變器的功能是將太陽能光伏組件產(chǎn)生的直流電轉換成交流電，能夠提供和電網(wǎng)公司相同的電壓和頻率，逆變器主要通過IGBT模塊完成電流逆變工作，但在逆變過程中會產(chǎn)生電壓紋波，目前采取的措施是使用濾波器，解決這一問題。

3.3 我國光伏發(fā)電技術存在的安全隱患

我國的光伏發(fā)電網(wǎng)具有很完備的保護措施，電站從電網(wǎng)解列時，光伏發(fā)電系統(tǒng)很容易造成孤島效應，雖然系統(tǒng)針對該問題采取了防孤島保護的措施，但在實際應用中，還是出現(xiàn)過孤島效應造成的設備故障，所以，要針對該種安全隱患，采取有效的措施進行解決，其中主動頻移法是一種有效的檢測方法，能夠對斷電的情況進行量測，對電壓頻率、相位等進行檢測，當斷電檢測指標增加時，可以通過智能控制的方法，檢測出變電站存在的安全保護隱患，采取保護措施，

4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

我國太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展較晚，但是發(fā)展相對比較快速，市場不斷擴大，生產(chǎn)能力也逐漸提升，而且我國太陽能光伏發(fā)電技術也在不斷發(fā)展和完善，光伏市場也在發(fā)生巨大的變化，我國西北地區(qū)的太陽能資源尤為豐富，需要我國在財政方面加大支持，加大發(fā)電系統(tǒng)的有效利用。

4.1 不斷提高轉換的效率，降低成本

在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，運用到的電池表面結構相對比較大，開發(fā)的電池也分為不同種類，當太陽光輻射比較集中的時候，能夠利用光電效應，使轉換率達到較高水平，其中需要使用到很多材料。例如，在單晶硅中摻入稀土金屬制造太陽電池，測試其轉換效率的影響，該種方式是采用光刻照相技術進行表面結構的構織，能夠改進電鍍寬度和高度的比例，實現(xiàn)對太陽能電池的轉換。

4.2 提高光伏發(fā)電的面積

需要充分利用我國大部分建筑物的屋頂，來建立并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，其中主要應用到城市屋頂上，我國當前的一些發(fā)達省份用電量大，而且對于光伏的發(fā)電能力需求強，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能夠促進當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展和進步，在城市中的屋頂上建設并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，對城市的供電和節(jié)能起到很好的作用。而且光伏發(fā)電的應用范圍相對比較廣泛，在我國的沙漠和荒漠中已經(jīng)被大面積地利用，其中我國的光伏發(fā)電工程主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū)，我國很多靠近電力線路和負荷中心的地區(qū)，也同樣是很好的旅游資源。

4.3 降低光伏電池材料的應用成本

對于光伏電池材料的應用，需要降低硅材料的應用價格，當前使用的太陽電池材料主要是硅材料，其中的多晶硅材料的投入大，而且市場風險相對較高，需要對硅材料的提純技術不斷進行研究，而且需要采用各種新技術，在能夠保證獲得同樣電能的基礎上減少對硅材料的用量，其中使用的薄膜電池在效率和成本方面改善的空間較大，多晶硅價格的上漲，使得在一定程度上增加了薄膜電池的成本優(yōu)勢。通過有關的研究發(fā)現(xiàn)，砷化鎵電池的轉化率達到25%，太陽能光伏電池組件的使用壽命較長，一般可以達到30年之久。我國太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用效率高，成本相對較低，我國需要從政策方面加強對光伏發(fā)電的支持，不斷開發(fā)國內(nèi)市場，將光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應用，不斷推進產(chǎn)品的更新和升級。

5 結語

綜上所述，太陽能是一種可再生的能源，而且太陽能的光照充沛，分布相對比較均勻，利用太陽能進行發(fā)電，不會有任何的排放和污染，而且應用技術成熟、安全可靠?；谖覈夥l(fā)電技術的研究，產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)展，鑒于其組成科技含量高，需要加強對各種新材料的研發(fā)，提高光伏發(fā)電的效率，降低發(fā)電的成本，推進光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的不斷升級和更新。