關(guān)于新能源光伏發(fā)電技術(shù)的思考

宿娟娟

（國電電力新疆新能源開發(fā)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 光伏新能源與可持續(xù)發(fā)展概念的分析

1.1 光伏新能源的分析

光伏能源是指一種太陽能資源。光伏能源與風(fēng)能、水能資源、核能資源相比，太陽能更清潔，并且無噪音污染，因此太陽能的開發(fā)利用是新時(shí)代能源研究的新方向。光伏發(fā)電將太陽能電池串聯(lián)并密封保護(hù)，可以獲得大面積太陽能發(fā)電裝置。一個(gè)光伏系統(tǒng)，無論是連接到電網(wǎng)還是單獨(dú)使用都由三部分組成，用于并網(wǎng)光伏的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括戶用分布式光伏發(fā)電和光伏發(fā)電企業(yè)，主要是通用光伏發(fā)電監(jiān)控裝置和太陽能燈。

1.2 可持續(xù)發(fā)展的分析

可持續(xù)發(fā)展并非獨(dú)立就可以存在的，它現(xiàn)有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)是并存發(fā)展的，我們要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展，應(yīng)該在確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，幫助實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)利益的相互融合。在可持續(xù)發(fā)展的前提下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口、環(huán)境、資源之間的矛盾可以不斷得到調(diào)解，最終保持協(xié)調(diào)的相互支持關(guān)系。我國人口眾多，自然資源稀少，并且目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平與歐美發(fā)達(dá)國家還有一定差距，對(duì)于生態(tài)發(fā)展、控制人口、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是促進(jìn)社會(huì)各方面科學(xué)健康發(fā)展的必由之路。

2 新能源光伏發(fā)電技術(shù)的意義

工業(yè)革命后，人類經(jīng)歷了大規(guī)模的能源革命，不可再生能源的有效利用極大地改善和改變了公眾的生活方式?，F(xiàn)有的自然生態(tài)中已經(jīng)遍布各種的污水，這些污水已經(jīng)對(duì)居民的日常生活造成了許多的不良影響，對(duì)居民的生活體驗(yàn)造成了破壞。雖然可以在一定程度上促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但不能建立以環(huán)境為基礎(chǔ)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)。習(xí)近平總書記提出新發(fā)展思路，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和企業(yè)逐步擺脫過去，發(fā)展模式轉(zhuǎn)向“創(chuàng)新引領(lǐng)”和“要素發(fā)展”。在這種發(fā)展模式中，不可再生資源占比逐漸下降，以創(chuàng)新為代表的高質(zhì)量發(fā)展模式成為未來企業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)方式。隨著我國各大新能源汽車品牌的不斷發(fā)展，新能源技術(shù)不再只存在于理論上，而是已經(jīng)存在于現(xiàn)實(shí)中。

3 新能源光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢

有關(guān)科研部門的研究表明，太陽仍處于“全盛期”，距離太陽進(jìn)入“枯竭期”還有50 萬億年。如果能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電的應(yīng)用，將給人類社會(huì)的進(jìn)步帶來巨大的改變。就我國光伏轉(zhuǎn)換利用現(xiàn)狀來看，在光伏轉(zhuǎn)換利用過程中具有清潔高效的特點(diǎn)，其他有害污染物對(duì)人體無害。于是，又一次能源革命的機(jī)會(huì)來了，新能源光伏技術(shù)的最大優(yōu)勢在于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。能量轉(zhuǎn)換過程消除了現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)中復(fù)雜的中間步驟，最大限度地提高了發(fā)電效率。與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展速度更快、操作技術(shù)更容易；同時(shí)，滿足節(jié)能環(huán)保的新要求、應(yīng)用廣泛、易于開發(fā)和使用，是新能源光能發(fā)電技術(shù)的主要優(yōu)勢之一。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的高壓輸電技術(shù)難度較大，使得資源流失嚴(yán)重，這些問題都可以使用新能源光伏發(fā)電技術(shù)來解決，從而節(jié)省工業(yè)資源。[1]

4 當(dāng)下我國新能源光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的突出問題

4.1 當(dāng)下我國新能源光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)利用現(xiàn)狀

繼十九屆五中全會(huì)和“愿景2036”成功召開后，生態(tài)文明建設(shè)再創(chuàng)歷史新高?；诖?，必須修改和摒棄傳統(tǒng)的過度開發(fā)自然資源、過度使用不可再生能源的“粗暴”發(fā)展模式。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，過度獲取自然資源和不可再生能源不可避免地會(huì)對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響，給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，導(dǎo)致自然資源枯竭，從而危害生態(tài)環(huán)境。為促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，必須摒棄“能源消耗大戶”的固有印象，走“創(chuàng)新之路”，引領(lǐng)我國技術(shù)發(fā)展。我國幅員遼闊，人口眾多，太陽能資源位居世界第二，公眾對(duì)環(huán)保概念的認(rèn)識(shí)不斷提高，這一現(xiàn)象為新能源光能發(fā)電技術(shù)的推廣提供了良好的基礎(chǔ)。

4.2 當(dāng)下我國新能源光伏發(fā)電技術(shù)存在的突出問題

由上可知，我國新能源太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮?，但事物的發(fā)展已充分證明彎曲與統(tǒng)一感并存。煤炭光伏發(fā)電技術(shù)手段有許多并未解決的挑戰(zhàn)，其中最重要的有以下幾點(diǎn)：

一是新能源光伏技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施不完善。在我國，在新能源太陽能發(fā)電技術(shù)普及的地區(qū)，家庭用電量完全得到滿足。但除家庭用電量外，還沒有對(duì)太陽能進(jìn)行有效的收集和利用。該地區(qū)雖然有“缺電”的傳統(tǒng)，但是，由于與推廣新能源太陽能發(fā)電技術(shù)的“初衷”背道而馳，并未使得新能源太陽能發(fā)電得到全面推廣，是亟待改善的問題之一。

二是我國發(fā)展緩慢，基于幅員遼闊的現(xiàn)實(shí)，我國太陽能供應(yīng)已經(jīng)“分散”。在部分太陽能資源豐富、國家重點(diǎn)推廣新能源發(fā)電技術(shù)的地區(qū)，如西北等太陽能資源豐富的地方開辟新能源光能發(fā)電技術(shù)示范區(qū)，該地域不同區(qū)域，還有其他項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，延遲影響我國新能源太陽能技術(shù)示范區(qū)數(shù)據(jù)采集進(jìn)度，導(dǎo)致我國新能源太陽能技術(shù)數(shù)據(jù)受到真實(shí)性和客觀性影響，準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)采集情況也是亟待解決的任務(wù)之一。

三是由于國家對(duì)新能源技術(shù)認(rèn)識(shí)存在偏差，公眾對(duì)新能源光伏發(fā)電技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足。目前我國對(duì)新能源技術(shù)的研究已經(jīng)如火如荼地開展起來，新能源汽車的出現(xiàn)就是一個(gè)很好的例子，但人們對(duì)新能源的擔(dān)憂和質(zhì)疑還比較多，在一定程度上削弱了公眾對(duì)發(fā)電技術(shù)的認(rèn)知，“不使用、不適用、不認(rèn)同”這類現(xiàn)象造成公眾對(duì)新能源光能發(fā)電技術(shù)的誤解，不利于發(fā)電。新能源光能發(fā)電技術(shù)的普及也是值得考慮的問題之一。[2]

四是門檻和標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步提高?，F(xiàn)有能源規(guī)模過大，無法以個(gè)人投資的形式進(jìn)入。但太陽能新能源規(guī)模較小，投資相對(duì)較少，準(zhǔn)入門檻和標(biāo)準(zhǔn)都非常低，普通大眾很容易參與到太陽能新能源的利用中。但由于我國政府人力、財(cái)力、物力的不足，太陽能新能源應(yīng)用形成了規(guī)模小、容量大、分散的格局，難以對(duì)太陽能新能源應(yīng)用進(jìn)行綜合監(jiān)管。沒有監(jiān)管，太陽能新能源的應(yīng)用就會(huì)存在很多隱患和風(fēng)險(xiǎn)。

5 新能源光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用以及監(jiān)管分析

5.1 在單體用戶中的應(yīng)用

在我國大部分地區(qū)，光伏能源的應(yīng)用已經(jīng)被廣泛地接受，但小規(guī)模光能發(fā)電技術(shù)已顯示出10W 到1000W的性能范圍，可見光能發(fā)電技術(shù)在偏遠(yuǎn)地區(qū)仍無法建設(shè)電網(wǎng)，例如島嶼或高地地區(qū)和邊界點(diǎn)。由于電能轉(zhuǎn)換后的一臺(tái)太陽能水泵可以同時(shí)產(chǎn)生5-9KW 的家庭電力提供支持，太陽能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)凈化可以有效支持用戶家庭電源用電和用水需求。此外，太陽能動(dòng)力水泵系統(tǒng)技術(shù)凈化發(fā)展的長期滯后趨勢，可能會(huì)在早期減少一些農(nóng)村地區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)深井和農(nóng)田灌溉的電力需求。同時(shí)，太陽能水泵凈水器的未來發(fā)展方向是不斷地利用傳統(tǒng)太陽能飲用水進(jìn)行節(jié)能凈化系統(tǒng)技術(shù)。對(duì)于用戶的家庭電源和水需求必須重新設(shè)計(jì)并提出小型化的太陽能水泵技術(shù)凈化系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)應(yīng)用理念，為構(gòu)建太陽能系統(tǒng)提供技術(shù)支持。總之，只有真正完成小規(guī)模太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)整體電力需求的基本覆蓋。

5.2 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)以及并網(wǎng)逆變器技術(shù)

應(yīng)用太陽能系統(tǒng)連接逆變器技術(shù)。在新能源太陽能并網(wǎng)系統(tǒng)中，并網(wǎng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容和核心技術(shù)必須通過并網(wǎng)型逆變器來實(shí)現(xiàn)。然而，并網(wǎng)逆變器將從一個(gè)階段發(fā)展到幾個(gè)階段。在這個(gè)過程中，隨著功率轉(zhuǎn)換級(jí)數(shù)的增加，集成結(jié)構(gòu)的數(shù)量也隨之增加。這時(shí)，要充分提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用效率，就需要對(duì)多臺(tái)逆變器進(jìn)行綜合控制。

5.3 在建筑物一體化中的應(yīng)用分析

首先，技術(shù)人員在整棟建筑物頂部墻上安裝新型太陽能光伏電池板，并通過使用新型太陽能光伏電池板對(duì)其進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換。這種技術(shù)形式可以并行化、系統(tǒng)化，實(shí)現(xiàn)將用戶收集后得到的大量太陽能能源轉(zhuǎn)化后成為其他電能源并提供給其他用戶解決問題，也被簡稱為“太陽能屋頂計(jì)劃”。其次，除了在屋頂初步安裝和應(yīng)用光伏板外，還需要使用可以產(chǎn)生光伏的玻璃幕墻，而不是普通的玻璃幕墻。建筑屋頂和墻壁可以吸收和轉(zhuǎn)換太陽能，這種材料的使用代表了太陽能技術(shù)與建筑的融合。

5.4 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，我國城市電力系統(tǒng)始終處于相對(duì)緊張的狀態(tài)，總體而言，城市供電的電能供應(yīng)高峰期不可避免地會(huì)產(chǎn)生電力需求過?，F(xiàn)象，這可能會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是，在應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)時(shí)，光伏發(fā)電技術(shù)可以有效滿足高峰使用期的公共用電需求，從而保證供電的穩(wěn)定性。一些沒有人在運(yùn)力系統(tǒng)上工作的公路隊(duì)，可以利用太陽能技術(shù)為電能使用提供基礎(chǔ)支持，所以在電池容量增大過程中仍然可以一直保持通電。由于太陽能發(fā)電技術(shù)完全可以應(yīng)用于無線通信，其能夠提供的各種電力傳輸支持功能不可小覷。另一方面，一些用于電信業(yè)的電纜傳輸系統(tǒng)可能沒有足夠的電力能源支持。在這種狀況下，就需要利用太陽能技術(shù)手段的操作便利性，將儲(chǔ)存的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，有效地為電力系統(tǒng)提供雙重保護(hù)。大型太陽能發(fā)電廠可以為我國大部分地區(qū)提供基本電力，解決了這些地區(qū)電力短缺的問題。[3]

5.5 集中式新能源光伏發(fā)電站的應(yīng)用

集中式光伏發(fā)電是指將光伏電力直接接入公共電網(wǎng)，使太陽能由公共電網(wǎng)均勻分配提供給公眾。該過程是一種單向能量交換，輸出到電壓超過10kV 的大型電網(wǎng)。一個(gè)集中式發(fā)電系統(tǒng)通常由數(shù)千個(gè)太陽能組件、太陽能開關(guān)站等組成。利用廣大農(nóng)田和沙漠地區(qū)豐富的太陽能資源，建設(shè)大型太陽能發(fā)電廠，并接入高壓輸電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電。我國西北部正在大規(guī)模建設(shè)新能源太陽能電站，新能源光伏項(xiàng)目建設(shè)普遍密集，具有面積較大、裝機(jī)容量高等特點(diǎn)，建設(shè)于人口稠密地區(qū)和開放空間多的地區(qū)。在新能源光伏電站的日常運(yùn)行中，為了保證光伏發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行，需要派遣相關(guān)方進(jìn)行生產(chǎn)維修，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修。

6 光伏新能源實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展與建設(shè)

我國經(jīng)濟(jì)保持持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，能源消費(fèi)總量逐漸增加，能源問題給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來各種制約。我國政府有關(guān)部門明確指出，要加快能源供給方式改革，積極開發(fā)利用太陽能新能源。新型太陽能也是一種分布式能源，也就是說，通過大規(guī)模電網(wǎng)協(xié)同和分布式生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)太陽能新能源的多層次開發(fā)、多渠道供應(yīng)應(yīng)用。從長遠(yuǎn)來看，傳統(tǒng)化石能源存在局限性，總有一天會(huì)被完全消耗掉，因此我國必須積極開發(fā)和發(fā)展可再生新能源應(yīng)用，以解決能源短缺問題。事實(shí)上，夏季使用空調(diào)是我國可持續(xù)電網(wǎng)建設(shè)面臨的最突出挑戰(zhàn)之一。想要有效解決這些問題，就需要建立一個(gè)以太陽能為重點(diǎn)的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)，并利用其他可再生能源作為輔助能源。另外，控制火力發(fā)電設(shè)施的最大用電量，可促進(jìn)可再生能源的開發(fā)，進(jìn)而促進(jìn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展。

7 完善光伏新能源應(yīng)用監(jiān)管體系的對(duì)策

7.1 政府要對(duì)光伏新能源在電網(wǎng)中的應(yīng)用發(fā)揮出主導(dǎo)作用，轉(zhuǎn)變民眾傳統(tǒng)的用能觀念

為有效促進(jìn)現(xiàn)代太陽能與新能源等多種分散式再生能源更好地融合發(fā)展，政府部門應(yīng)積極引導(dǎo)社會(huì)公眾加快舊一代能源綜合利用管理觀念的新轉(zhuǎn)變，建立新能源利用方式。在水力電網(wǎng)體系建設(shè)中，分布式的新能源必須做到能夠?qū)⑽覈娏﹄娋W(wǎng)用戶從服務(wù)消費(fèi)者方向轉(zhuǎn)變成為服務(wù)生產(chǎn)者。因?yàn)殚_展新能源建設(shè)是能夠使我國能源部門更加民主化的一種工作方式，政府不僅需要積極引導(dǎo)新的能源更好地被應(yīng)用于我國電力電網(wǎng)市場，并且要避免因電網(wǎng)接入過于復(fù)雜集中而大量投資于水力電網(wǎng)系統(tǒng)改造。

7.2 充分發(fā)揮相關(guān)協(xié)會(huì)的輔助作用

我國有很多與綠色電力相關(guān)的產(chǎn)業(yè)。這些非政府國際組織的積極參與，有助于我們發(fā)現(xiàn)并更有效地研究解決太陽能在我國建設(shè)安全可靠和持續(xù)智能電網(wǎng)過程中的實(shí)際應(yīng)用相關(guān)細(xì)節(jié)，有助于在市場價(jià)格和產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制兩個(gè)方面盡快建立合理的太陽能電力產(chǎn)品市場價(jià)格準(zhǔn)入控制原則，這從側(cè)面提供了更大的價(jià)值。

8 結(jié)語

總之，新型光伏技術(shù)在當(dāng)前能源利用中的位置舉足輕重。光伏技術(shù)行業(yè)的應(yīng)用，需要相關(guān)行業(yè)人員不斷探索，不斷深化，在實(shí)踐中彌補(bǔ)不足，使其可以更恰當(dāng)?shù)氐玫綉?yīng)用，以緩解能源短缺的問題。隨著國家建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，未來必然會(huì)更加積極地開發(fā)利用新能源，促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展。