太陽能光伏發(fā)電在我國(guó)的應(yīng)用價(jià)值及相關(guān)技術(shù)問題

鄧連棟

【摘 要】 隨著我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，我國(guó)的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)取得了前所未有的發(fā)展，不僅有效解決了邊遠(yuǎn)地區(qū)供電問題，而且為國(guó)民經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)注入了源源不斷的生機(jī)與活力。本次研究將著重對(duì)太陽能光伏發(fā)電的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行分析，探究了其在我國(guó)的應(yīng)用價(jià)值，并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)做出有效分析，為太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展提供參考。

【關(guān)鍵詞】 太陽能光伏發(fā)電 應(yīng)用價(jià)值 優(yōu)越性 獨(dú)立光伏發(fā)電

改革開放以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了舉世矚目的發(fā)展成就，然而也面臨著嚴(yán)重的資源短缺問題，目前，太陽能技術(shù)已經(jīng)成為未來新能源發(fā)展的研究重點(diǎn)。我國(guó)的太陽能儲(chǔ)量巨大、分布范圍廣泛，不僅能夠滿足能源節(jié)約的技術(shù)需求，而且有利于促進(jìn)資源的循環(huán)利用。當(dāng)前我國(guó)的太陽能光伏發(fā)電仍處于起步階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家有著較大的差距，因此對(duì)太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用價(jià)值及相關(guān)技術(shù)問題的探討有著重要的實(shí)踐意義與應(yīng)用價(jià)值。

1 太陽能光伏發(fā)電概述

1.1 太陽能光伏發(fā)電原理

近年來，光伏發(fā)電技術(shù)在我國(guó)各個(gè)行業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用。其主要利用了光生伏特效原理，在太陽能電池的作用下，將太陽光經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)化處理形成電能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)供電。光伏發(fā)電技術(shù)主要包括太陽能電池板、控制器以及逆變器等多個(gè)部件，不僅能夠獨(dú)立使用發(fā)電，而且能夠通過并網(wǎng)完成發(fā)電。組成光伏發(fā)電的各部分元件均為精良設(shè)備，穩(wěn)定性比較強(qiáng)，擁有較長(zhǎng)的使用使命，為安裝與維護(hù)工作提供了極大的便利。與此同時(shí)，光伏發(fā)電技術(shù)在任何電源場(chǎng)合中均能夠發(fā)揮其功能與作用。通常在光伏發(fā)電過程中，最基本的元件為太陽能電池。隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的不斷推廣、應(yīng)用，目前市場(chǎng)上擁有多種類型的太陽能電池，比較常見的有單晶、多晶用量。一般情況下僅有小部分計(jì)算機(jī)輔助電源中所用的是非晶電池。光伏組件通常由1個(gè)或多個(gè)太陽能電池片構(gòu)成，形成一個(gè)完整的太陽能電池板。

1.2 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)

與常規(guī)的發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能光伏發(fā)電體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)越性。首先該發(fā)電方式主要利用太陽能資源完成發(fā)電，不僅具有一定的安全性，而且對(duì)環(huán)境無任何破壞作用，太陽能發(fā)電全程中不會(huì)產(chǎn)生噪聲，且太陽能資源屬于可再生資源，能夠降低對(duì)資源的浪費(fèi)，有效解決目前存在的資源危機(jī)。其次采用太陽能發(fā)電，能夠打破資源分布地域的限制，在發(fā)電過程中利用建筑屋面，無需消耗任何燃料。另外在這種發(fā)電模式下，無需進(jìn)行傳統(tǒng)的輸電線路架構(gòu)工程，降低了能源利用的資金與人力投入。太陽能能源質(zhì)量高，便于進(jìn)行更深入的建設(shè)與發(fā)展。通常在較短的時(shí)間內(nèi)便能夠獲取到一定的太陽能資源，其在社會(huì)中有著較高的認(rèn)可度。然而，太陽能光伏發(fā)電也存在一定本身的缺陷。首先，季節(jié)、天氣等氣象條件的變化會(huì)在一定程度上影響到太陽能光伏發(fā)電的使用效率。另外，太陽能照射能源的整體分布密度較小，在發(fā)電過程中對(duì)空間面積有著較高的要求。

2 太陽能光伏發(fā)電在我國(guó)的應(yīng)用價(jià)值

近年來，我國(guó)以豐富的太陽能資源成為光伏產(chǎn)業(yè)大國(guó)。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料顯示，目前我國(guó)光伏企業(yè)所產(chǎn)的太陽電池占領(lǐng)全球市場(chǎng)份額的50%左右，然而其中約98%太陽電池銷往世界各地，僅有小部分在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售，可見當(dāng)前我國(guó)的太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展情況。近年來，太陽能光伏發(fā)電在通信、工業(yè)以及邊緣地區(qū)得到了有效的應(yīng)用，首先，其在通信與工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在光纜通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、鐵路信號(hào)系統(tǒng)、燈塔、地震臺(tái)站、水文觀測(cè)等系統(tǒng)的構(gòu)建。其次目前農(nóng)村與邊遠(yuǎn)山區(qū)普遍建立了太陽能照明燈、太陽能水泵等，有效解決了邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電問題。另外目前市場(chǎng)上還出現(xiàn)了大量了以太陽能為核心的玩具、手表、電動(dòng)汽車等，太陽能光伏發(fā)電在我國(guó)的應(yīng)用價(jià)值得到了深刻的體現(xiàn)。太陽能發(fā)電有著廣闊的發(fā)展前景。太陽輻射到地球表面的能量十分巨大，相當(dāng)于目前全世界一年能源總消耗量的 3.5 萬倍。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中將達(dá)到10%以上；2040年太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末太陽能發(fā)電將占到60%以上，顯示出重要戰(zhàn)略地位。

3 太陽能光伏發(fā)電的相關(guān)技術(shù)探討

3.1 太陽能電池技術(shù)

作為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率以及生產(chǎn)成本是目前太陽能電池技術(shù)面臨的兩個(gè)重要問題。第一代光伏電池盡管已經(jīng)達(dá)到成熟階段，然而由于成本較高，并未在市場(chǎng)中推廣開來。第二代光伏電池采用了薄膜技術(shù)，不僅降低了對(duì)半導(dǎo)體材料的消耗，而且有利于實(shí)現(xiàn)大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，節(jié)約了生產(chǎn)成本。國(guó)際上所開發(fā)的第二代電池組件效率達(dá)到10%以上，使用壽命延長(zhǎng)至15年，無論從使用性能還是生產(chǎn)成本方面均得到了較大的提升。目前研究者已經(jīng)將目光投向了第三代太陽能電池的研究，力圖將光電轉(zhuǎn)換效率提升至93%以上，主要涉及到量子點(diǎn)、有機(jī)聚合物電池、納米結(jié)構(gòu)電池等，有著廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 聚光光伏技術(shù)

聚光光伏技術(shù)能夠?qū)⑻柟饩奂揭欢娣e的聚光電池上，增強(qiáng)太陽輻射的能量密度，而且采用價(jià)格低廉的聚光器代替價(jià)格相對(duì)較高的太陽能電池，降低太陽能光伏發(fā)電的整體運(yùn)行成本。作為聚光光伏技術(shù)的重要組成部件，熱光伏聚光器類型多樣。通常太陽將輻射器加到高溫，實(shí)現(xiàn)光熱之間的有效轉(zhuǎn)換，然后輻射器再將輻射反送到太陽電池，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。目前我國(guó)已經(jīng)研制出了“4倍聚光+跟蹤”光伏發(fā)電技術(shù)，兼顧廉價(jià)、高效、輕巧等多種優(yōu)越性。

3.3 孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)

孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的核心。當(dāng)電網(wǎng)受電氣故障、停電維修等多種因素影響出現(xiàn)斷電時(shí)，自給供電孤島的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仍能夠提供負(fù)載供電，保障用電功能的實(shí)現(xiàn)。光伏并網(wǎng)發(fā)電的孤島運(yùn)行狀態(tài)往往存在著較大的安全隱患，其電壓與頻率具有不穩(wěn)定性，且無法實(shí)現(xiàn)控制，容易損壞設(shè)備，因此可實(shí)施孤島效應(yīng)檢測(cè)。檢測(cè)方法主要包括被動(dòng)式與主動(dòng)式兩種，前者多用于負(fù)載功率穩(wěn)定、與逆變器輸出不匹配的場(chǎng)合；后者則多用于電網(wǎng)故障場(chǎng)合。

4 結(jié)語

目前，太陽能光伏發(fā)電以其可再生、能源質(zhì)量高、清潔環(huán)保等特點(diǎn)成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)，必須加強(qiáng)對(duì)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)化、改進(jìn)，擴(kuò)大其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用范圍，推動(dòng)我國(guó)可再生能源利用的有效發(fā)展。

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