風(fēng)力和太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王昊宇

【摘要】：伴隨著人類社會生活的持續(xù)發(fā)展，對于各類能源的消耗需求也越來越大，能源危機(jī)的警鐘聲不絕于耳，鑒于此種情況，世界上絕大多數(shù)的國家，都重新審視了對于風(fēng)能和太陽能等可再生能源的開發(fā)利用工作。特別是現(xiàn)代社會對于電力的需求越發(fā)嚴(yán)重，電力供應(yīng)情況愈發(fā)緊迫，采用傳統(tǒng)的火力發(fā)電方式不但會對大氣環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染問題，并且這些火力發(fā)電所應(yīng)用到的化石燃料是相對有限的，因而，就探尋新的可再生清潔能源問題已經(jīng)越來越引起人們的重視與思考，據(jù)此下文將主要就目前風(fēng)力發(fā)電與太陽能發(fā)電，在國際與國內(nèi)的現(xiàn)狀及趨勢展開具體的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力；太陽能光伏發(fā)電；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1、導(dǎo)言

環(huán)境問題、經(jīng)濟(jì)問題、資源問題等是我國發(fā)展急需調(diào)整的問題，同時隨著環(huán)境污染情況的加重以及燃料資源的日益缺乏，使人們逐漸認(rèn)識到再生能源發(fā)電的重要性，如風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電等。本文就風(fēng)力和太陽能的光伏發(fā)電角度分析其未來發(fā)展形勢，但就目前我國光伏發(fā)電現(xiàn)狀來說，比照國外先進(jìn)國家的技術(shù)還有較大的差距，對此加強(qiáng)此方面的研究，增加我國的社會經(jīng)濟(jì)以及科技創(chuàng)新是非常有必要的。

2、風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢

2.1我國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

我國自20世紀(jì)80年代中期引進(jìn)55kW容量等級的風(fēng)電機(jī)投入商業(yè)化運(yùn)行開始袁經(jīng)過二十幾年的發(fā)展袁我國的風(fēng)電市場已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展遙到2009年底袁我國風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到2601萬kW袁位居世界第二遙2009年新增裝機(jī)容量1300萬kW袁占世界新增裝機(jī)容量的36%袁居世界首位。

2.2風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究

我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有發(fā)電土工原動力的風(fēng)力機(jī)和風(fēng)能電能轉(zhuǎn)換的發(fā)電機(jī)兩種，其中風(fēng)力機(jī)采用的有常規(guī)型和新穎型兩種。其技術(shù)發(fā)展特征主要表現(xiàn)在，風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模、單機(jī)容量正在不斷擴(kuò)大，在電力生產(chǎn)行業(yè)占據(jù)一定的地位；正在逐漸向著專業(yè)化和成熟化方向發(fā)展；風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的成本雖然高，但是日常運(yùn)營費(fèi)用卻并不是很高。其中單機(jī)容量，從最初的55kW逐漸發(fā)展到了450kW，目前我國風(fēng)電機(jī)組最大容量是6MW，更有專家向著單機(jī)容量10MW的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行研究，有效地促進(jìn)了我國風(fēng)電場建設(shè)的速度和經(jīng)濟(jì)效益。

功率調(diào)節(jié)的方式包括定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距調(diào)節(jié)、主動失速調(diào)節(jié)等，額定的風(fēng)速是14m/s左右；不同的生產(chǎn)商和風(fēng)力發(fā)電型號的額定功率不同，風(fēng)輪控制的方式、轉(zhuǎn)速控制的方式也不同。其中變速運(yùn)行，其中風(fēng)機(jī)從風(fēng)能中，捕獲到的功率的公式，即Pr=Cρ（β，λ）ρ╧πR2；λ=w╧R/Vw。式中：Pr表示風(fēng)輪吸收的功率；ρ表示風(fēng)的密度；R表示風(fēng)輪的半徑；λ表示葉尖的速比；w表示風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；Cρ（β，λ）表示風(fēng)能利用系數(shù)。同時變速運(yùn)行，還具有高效率、吸收陣風(fēng)能量、高系統(tǒng)效率、功率質(zhì)量改善、運(yùn)行噪聲減少的優(yōu)點(diǎn)。

2.3發(fā)展趨勢

我國風(fēng)能的開發(fā)利用應(yīng)從這幾個方面著手：首先，在繼續(xù)發(fā)展小型風(fēng)力機(jī)組的基礎(chǔ)上，加速發(fā)展大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。目前，我國自行研制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組很少，風(fēng)電機(jī)組的國產(chǎn)化將會使得風(fēng)電成本降低，更為經(jīng)濟(jì)性；其次，快速建設(shè)風(fēng)電場。能夠大規(guī)模利用風(fēng)能、實(shí)現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化的最好方式就是風(fēng)電場；最后，綜合利用其他形式的新能源或常規(guī)能源，例如風(fēng)-光混合系統(tǒng)、風(fēng)-油混合系統(tǒng)等。

風(fēng)力發(fā)電能夠滿足能源的有序利用，將會是世界能源利用及發(fā)電發(fā)展的趨勢，而中國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展前景也是十分可觀及廣闊，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)應(yīng)及時把握住這次機(jī)會，規(guī)劃出一個系統(tǒng)可行的風(fēng)電全面發(fā)展的計(jì)劃，逐步解決掉風(fēng)電發(fā)展中的遇到的困難和出現(xiàn)的問題，在科研基礎(chǔ)上完善風(fēng)電機(jī)制，使風(fēng)能真正得到大范圍和高效率的利用。

3、太陽能發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢

3.1太陽能光伏發(fā)電的原理與優(yōu)點(diǎn)分析

太陽能光伏發(fā)電原理最基本體現(xiàn)為：通過太陽能電池把來自于太陽的輻射光能變成電能，現(xiàn)代科技的持續(xù)發(fā)展使得太陽能發(fā)電技術(shù)成為最具潛能的一項(xiàng)技術(shù)。主要是發(fā)揮半導(dǎo)體的光伏發(fā)電光能，來自于太陽輻射出的光，聚集于太陽電池中，電池吸收這些光能，對應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為電能。

太陽能光伏發(fā)電體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為：不同于普通的電力系統(tǒng)發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電主要是利用太陽光能，將光子變成電子，光能轉(zhuǎn)化為電能，這其中省略掉了一系列的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，電能轉(zhuǎn)化更為簡單，同普通發(fā)電對比起來，其效率高、簡單、便捷，同時又節(jié)能環(huán)保；太陽能是一種來自于大自然的能源，具有清潔、環(huán)保、可再生等特點(diǎn)，太陽光的廣泛分布為其開發(fā)與利用帶來了巨大便利，充分利用太陽光能就可以減少對其他常規(guī)能源的開發(fā)，從而減少對環(huán)境的污染與破壞。

3.2發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

當(dāng)前，我國的太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用日漸增多，光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的增長，然而在實(shí)際的發(fā)展過程當(dāng)中卻也存在有諸多的問題，太陽能發(fā)電的價(jià)格一直居高不下。太陽能光伏發(fā)電的成本要遠(yuǎn)超風(fēng)能發(fā)電成本，且為風(fēng)能發(fā)電的7倍之多。并且又以光伏電池組件成本最大。然而伴隨著近些年來國內(nèi)相關(guān)科研單位及企業(yè)，在開展了一系列的科技攻關(guān)后在相關(guān)技術(shù)手段方面取得了突破性的發(fā)展，致使其成本出現(xiàn)了大幅度下降的趨勢。

經(jīng)過多年的實(shí)踐，我國太陽能資源的開發(fā)已經(jīng)逐步進(jìn)入到規(guī)模實(shí)用階段，我國太陽能的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、光熱產(chǎn)業(yè)居世界第一。在2015年我國太陽能光熱發(fā)電技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與火電廠合作發(fā)電，同時電站的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，大型的太陽能光熱發(fā)現(xiàn)也支持了海水淡化工程的發(fā)展，并且分布式發(fā)電系統(tǒng)的建立有效地解決了偏遠(yuǎn)山區(qū)發(fā)電問題。雖然我國已經(jīng)具有了15WM的太陽能發(fā)電容量，為我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

未來可以將風(fēng)力和太陽能光伏發(fā)電進(jìn)行結(jié)合，使其綜合利用對于其發(fā)電起到互補(bǔ)的作用；中小型風(fēng)力發(fā)電以及風(fēng)光互補(bǔ)新能源市場的發(fā)展也會有效地推動光伏產(chǎn)業(yè)的完善以及技術(shù)的成熟。

結(jié)論

總而言之，與傳統(tǒng)能源相比，風(fēng)能與太陽能不僅清潔、無污染，而且分布十分廣泛。將風(fēng)能與太陽能進(jìn)行綜合利用，能夠發(fā)揮出極大的互補(bǔ)性價(jià)值，其發(fā)電效用要顯著優(yōu)于單一性的風(fēng)力發(fā)電亦或是太陽能發(fā)電方式。當(dāng)前，風(fēng)力與太陽能發(fā)電的互補(bǔ)性研究依然還不甚成熟，因而應(yīng)當(dāng)由法律、政策以及相關(guān)的研究工作中進(jìn)行共同努力，推動其發(fā)展的步伐，從而為新型清潔能源的開發(fā)與利用做出不懈的努力。

【參考文獻(xiàn)】：

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