光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展與前景分析

彭科翔，郭少臣，李智毅，鄭寰，陳秀偉，高天宇

（貴州烏江水電新能源有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們對(duì)美好生活的需求不斷提高，為了追求更好的生活品質(zhì)，越來(lái)越多高端、智能的電器走入了人們?nèi)粘Ｉ钪?，成為我們生活起居必不可少的一部分。家用電器，必不可少的就是電源，若是沒(méi)有電源的維持，不僅對(duì)我們的家庭生活產(chǎn)生負(fù)面影響，我們的出行和工作也會(huì)受到很大的影響。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，我們對(duì)電能的需求越來(lái)越多，為了維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，需要獲取更多的電能才能滿(mǎn)足發(fā)展的需要。太陽(yáng)能發(fā)電以其取之不盡、清潔干凈的顯著優(yōu)勢(shì)成為人們獲取電能的主要方式之一。

1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電

1.1 光伏電池

光伏電池是太陽(yáng)能光伏發(fā)電中必不可少的組成部分，它是將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件，是太陽(yáng)能發(fā)電的核心零件。光伏電池的工作原理就是光子能量轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。隨著我國(guó)不斷發(fā)展和完善光伏發(fā)電技術(shù)，2007 年年底，全國(guó)從事太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的企業(yè)已經(jīng)達(dá)到50 多家，太陽(yáng)能電池的年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了1188MW，尤其是多晶硅材料生產(chǎn)取得重大突破，為我國(guó)大規(guī)模發(fā)展光伏發(fā)電打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由此，2007年是我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速的一年，也是我國(guó)整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)投資熱潮的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。但是，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的大范圍使用，光伏電池的缺點(diǎn)和不足逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，例如太陽(yáng)能電池的下效率和速度較低，并且成本高，獲得的經(jīng)濟(jì)效益與投資不成正比。太陽(yáng)能光伏電池開(kāi)發(fā)初期，都是用硅片作為太陽(yáng)光伏發(fā)電的基礎(chǔ)，雖然該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，但是，成本一直都很高，因此，很多企業(yè)都在努力開(kāi)發(fā)新一代的光伏電池以作替代。隨著各家企業(yè)的共同努力，光伏電池的電池組件發(fā)展得越來(lái)越先進(jìn)，不管是薄膜技術(shù)、自動(dòng)跟蹤技術(shù)或是疊瓦技術(shù)，光伏電池的轉(zhuǎn)換效率和速度越來(lái)越快，成本越來(lái)越低。我國(guó)是太陽(yáng)能產(chǎn)品的制造大國(guó)，不過(guò)目前我國(guó)的產(chǎn)品基本只用于出口，但是，我國(guó)太陽(yáng)能資源十分豐富，其中，青藏高原、內(nèi)蒙古高原等高原地區(qū)是大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能的地區(qū)。我國(guó)在開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能電池上主要運(yùn)用疊瓦技術(shù)和PERC 技術(shù)，研究人員緊跟科技發(fā)展腳步，不斷更新新技術(shù)增強(qiáng)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換速度和效率，并盡可能的減少成本，以此保證更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 追蹤光電排列的最大發(fā)電效率

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)設(shè)備受自然環(huán)境的影響較大，季節(jié)、海拔、天氣、晝夜等都會(huì)影響太陽(yáng)輻射度，從而對(duì)光伏設(shè)備產(chǎn)生非常大的影響。光伏設(shè)備接受到的太陽(yáng)輻射小，能轉(zhuǎn)換成電能的能源就少，發(fā)電效率就會(huì)大大降低，因此，需要有針對(duì)性地改良光伏設(shè)備，在最大程度上接受更多的太陽(yáng)輻射。

光伏電池排列的好壞在光電技術(shù)中有非常重要的影響，光伏電池排列的好，可以有效提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的速度和效率。為了找到光伏電池更好地排列方式，需要在轉(zhuǎn)化效率最高的地區(qū)進(jìn)行跟蹤研究，在太陽(yáng)能光伏發(fā)電的整個(gè)場(chǎng)地，對(duì)輻射和電流進(jìn)行必要的檢查，以此找出發(fā)電效率最好的電池，對(duì)其進(jìn)行追蹤監(jiān)測(cè)，找出發(fā)電效率高的原因并與其他光伏電池進(jìn)行分析對(duì)比，并實(shí)地考察該電池與其他電池的位置、光照角度和輻射強(qiáng)度等的不同，通過(guò)細(xì)致的分析，找出該電池轉(zhuǎn)化率最高的原因。由此可以對(duì)比改善其他光伏電池轉(zhuǎn)化率低的問(wèn)題，提高經(jīng)濟(jì)效益。不僅如此，還可以對(duì)太陽(yáng)光伏電池的整體發(fā)展起到很好的推進(jìn)作用，為我國(guó)光電技術(shù)發(fā)展作出重大貢獻(xiàn)。

1.3 聚光光伏技術(shù)

聚光光伏，簡(jiǎn)稱(chēng)CPA，該技術(shù)主要是將太陽(yáng)能聚集后通過(guò)光伏電池轉(zhuǎn)換成電能，為了使太陽(yáng)輻射更多地聚集到光伏電池上，提高這一區(qū)域的輸電率，需要在光伏發(fā)電的過(guò)程中，依據(jù)最新的聚光光伏發(fā)電技術(shù)，將能量充足的太陽(yáng)輻射聚集在光伏電池上，使更多的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，以此提高光伏發(fā)電效率。CPA 是聚光太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中最典型的代表。

2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 先進(jìn)性

隨著太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，很多國(guó)家都已經(jīng)非常注重該產(chǎn)業(yè)的投資前景，通過(guò)各國(guó)的努力，太陽(yáng)能光伏技術(shù)發(fā)展逐漸步入正軌，產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越好，成本也在逐漸降低。目前，我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)通過(guò)多年努力，已經(jīng)得到了較好的成果，甚至可以參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，并有望達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的行業(yè)。作為我國(guó)發(fā)電產(chǎn)業(yè)中較為先進(jìn)的技術(shù)，光伏發(fā)電直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，中間不需要經(jīng)過(guò)任何其他過(guò)程，現(xiàn)在，電能轉(zhuǎn)換率較高，發(fā)電的形式也簡(jiǎn)單、快捷。由于建設(shè)一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所需周期較短、干凈環(huán)保，因此，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在我國(guó)發(fā)電技術(shù)中占有很重要的地位。

2.2 廣泛性和無(wú)限性

太陽(yáng)光照射地球表面，不限地域，無(wú)論陸地、海洋、高山或是平地，都可以開(kāi)發(fā)利用，雖然照射時(shí)間和強(qiáng)度不同，但其分布廣泛，不會(huì)因?yàn)榈赜蚧蛱鞖獾仍驘o(wú)法獲取，目前，太陽(yáng)輻射能總想屬現(xiàn)金人類(lèi)可以開(kāi)發(fā)的最大能源。太陽(yáng)能資源取之不盡用之不竭，不同于其他化學(xué)能源，太陽(yáng)能是一種可再生的清潔能源，具有無(wú)限性和再生性，在生態(tài)污染愈加嚴(yán)峻的今天，不會(huì)污染環(huán)境的太陽(yáng)能資源極其寶貴，太陽(yáng)能光電技術(shù)的有效運(yùn)用使社會(huì)及人類(lèi)進(jìn)入一個(gè)節(jié)約能源減少污染的時(shí)代。

3 光電技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在通信、工業(yè)、交通上的應(yīng)用

隨著我國(guó)太陽(yáng)能光伏技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用該技術(shù)提供能源。在通信領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域和交通領(lǐng)域都離不開(kāi)光電技術(shù)的應(yīng)用，例如，太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、光纜維護(hù)站、通信機(jī)、農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、水閘陰極保護(hù)、鐵路和公路信號(hào)、士兵GPS 供電、航標(biāo)燈、無(wú)人值守道班供電、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、氣象和地震臺(tái)站、石油管道陰極保護(hù)、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭等，都得到了廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用極大地加快了我國(guó)通信、工業(yè)、交通領(lǐng)域的發(fā)展。

3.2 在商品上的應(yīng)用

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在商品上的使用，尤其是家庭燈具電源和一些日常用品上，在很大程度上增加了太陽(yáng)能光電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。目前，在家庭燈具電源上的應(yīng)用主要用于庭院燈、路燈、手提燈、節(jié)能燈等。在一些日常用品上，通常有太陽(yáng)能玩具、太陽(yáng)能手表、太陽(yáng)能電池等。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在商品上的應(yīng)用，大大地方便了我們的日常生活，這些商品很多都已經(jīng)成為我們的生活必需品，因此，太陽(yáng)能在商品上的使用極大地提高了太陽(yáng)能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用

農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)往往是經(jīng)濟(jì)較為落后的地區(qū)，但是，近年來(lái)，國(guó)家加大了對(duì)農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)的開(kāi)發(fā)力度，不斷加大新農(nóng)村的建設(shè)，加快了農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。太陽(yáng)能光電技術(shù)在村級(jí)扶貧電站的應(yīng)用可有效解決貧困地區(qū)的用電問(wèn)題，但是，限于農(nóng)村的交通發(fā)展還不完善，導(dǎo)致扶貧電站的供應(yīng)還跟不上農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)的腳步，需要對(duì)其進(jìn)一步完善。

3.4 光伏建筑一體化

光伏建筑一體化，顧名思義，就是將太陽(yáng)能光電技術(shù)與建筑相結(jié)合。一般建筑物的屋頂上都是閑置空間，將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)安裝在建筑屋頂上，可有效利用該空間，通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電獲取電能來(lái)滿(mǎn)足建筑物內(nèi)的用電需求，可以大大緩解電能的不足。光伏建筑一體化系統(tǒng)還可以與建筑物的幕墻相結(jié)合，以此獲取更多的閑置空間用來(lái)安裝光伏電池，得到的陽(yáng)光越多，通過(guò)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成的電能就越多。目前，我國(guó)光伏建筑一體化主要應(yīng)用在建筑屋頂上，技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但是，因建設(shè)成本高的問(wèn)題，還未得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)撥出越開(kāi)越多的財(cái)款進(jìn)行新能源的開(kāi)發(fā)和使用，因此，光伏建筑一體化的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。

3.5 大型光伏發(fā)電站

我國(guó)太陽(yáng)能資源最充裕的地方主要集中在高原、戈壁、沙漠等，從地域上看，這些地方幅員遼闊，氣候多為干旱，雨水少，很難開(kāi)發(fā)這些土地資源種植農(nóng)作物。為了更好地利用這些地區(qū)，不造成資源浪費(fèi)，很多企業(yè)在這些領(lǐng)域建設(shè)了很多發(fā)電站，進(jìn)行太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的投資，與此同時(shí)，這些發(fā)電站還解決了這些偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電不足問(wèn)題，大大提高了當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)率，對(duì)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了很大的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展，已經(jīng)成為我國(guó)重要的發(fā)電技術(shù)之一，但是，雖然該技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，有很大的發(fā)展前景，卻與國(guó)外相關(guān)技術(shù)還有較大差距，不僅在技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域方面，我國(guó)光伏發(fā)電的材料也稍遜色于國(guó)外，整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈還不夠成熟。對(duì)此，我國(guó)應(yīng)學(xué)習(xí)外國(guó)太陽(yáng)能光電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，吸取產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)中出現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，盡快完善太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，擺脫對(duì)化石能源的依賴(lài)，盡力開(kāi)發(fā)利用可再生資源，因地制宜，使太陽(yáng)能成為21 世紀(jì)發(fā)展過(guò)程中取之不盡用之不竭的清潔能源，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展和與自然和諧共生。只有將太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)更好地應(yīng)用在建設(shè)人民美好生活中，才能緩解人類(lèi)目前面臨的能源緊缺問(wèn)題，保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)，還可以大大改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)和生態(tài)共贏。