太阳能光伏发电技术的发展与应用

徐文峰

中国电子系统工程第二建设有限公司 江苏省无锡市 214000

摘 要：能源是经济发展的根本保证，随着环境与资源的不断消耗，绿色可再生能源的开发与应用已成为一个世界性的热点问题。以太阳能为代表的新一代洁净新能源已引起了国内外的广泛关注。目前，尽管在该领域已有一些研究结果，但仍有很大的发展余地。在充分应用现有的工艺前提下，对光电转化效率、材料成本和光伏电站等进行深入研究，以期实现对太阳能的高效开发，实现对现有几乎耗尽的矿物能源的高效开发，为人类的经济发展提供新的保证。

关键词：太阳能、光伏发电技术、应用、发展研究

当前，全球各国对太阳能面板的重视与应用已引起广泛的重视。太阳能光电转换技术，顾名思义，就是将太阳光中的太阳能转换成电力。随着国家节能环保以及新能源的推广，光伏发电技术已成为国家节能减排的重要发展趋势。采用太阳能光伏发电系统，既能适应当前的用电需求，又适应了新形势，达到了经济、环保和清洁发展的目的。

1太阳能光伏发电技术的应用

1.1混合发电系统

利用太阳能与风能作为主导能量来源的太阳-光伏混合发电系统，可实现多种形式的风电机组与光伏电源的高效集成，以保证其电力供应的稳定。西北地区拥有极为丰富的光、风两种能源，将两者有机结合，可以极大地改善目前仅依靠气象条件所造成的技术不足。比如青藏高原冬季光照不足、风速大，单独利用光电技术难以保障电力的持续供给。但是，将风电与之相融合，则可有效地补充这一时段的不足，进而提高电源的可靠性，为电网提供优质稳定的电源。

1.2聚光光伏技术

聚光光伏是提高太阳光能利用率的一种重要途径。利用聚光板和镜面等方法，将太阳光线聚焦于聚光单元，提高太阳光的光强，提高太阳能转换效率。该方法能够有效提高太阳能发电系统的利用效率，提高太阳能发电系统的光照强度，减少发电系统生产的费用。利用聚光器件增强光照，可实现高效的光热转化，并将光热转化为电能，实现光电转化过程的整体优化。

1.3并网光伏发电系统

将太阳能发电系统接入到电力网络中，并通过公用电网进行供电。并网光伏发电系统可以有效地发挥公用电网的优势，使得太阳能发电系统在储能、输电等各个环节均能得到稳定的供电。由于不需加装专门的太阳能发电系统，可直接向电网供电，且运营及管理费用均比单独运营模式低。配以公用电网，可有效地保证电力供应的稳定与品质。该模式相比于单独的光伏电站，其光电转化效率较高，所以在目前的光伏技术普及进程中，并网光伏发电系统将是其应用与发展的主流。

1.4独立光伏发电系统

目前，我国多采用光伏发电系统主要应用于边远山区、偏远山区、偏远山区等。该系统充分发挥了太阳光电技术在日间的综合作用，实现了对日间能量的有效汇集，并将其储存在太阳发电系统内。但是，由于受各种自然条件的制约，电力供应的稳定性也不高。而在偏远地区，电力网络难以达到的地方，则能较好地解决本地用电问题。

1.5光伏建筑一体化

早在上个世纪九十年代，国内就有了与之相应的光伏与建筑物集成的设计方案。近年来，由于建筑物和光电设备的迅速发展，利用太阳能光电技术在建筑物中得到了广泛的应用。利用高效的太阳能发电系统可以减少建筑的维修费用。比如，某城市的招商银行大楼采用了光伏发电系统，每年就能节约1000多万的电力开支。另外，光伏建筑的一体化建设能够充分利用城市地区的太阳能，提高建筑的社会效益。在具体实施过程中，从两个方面进行了研究。一是要把太阳能发电系统和建筑集成起来。该方案利用光电面板代替常规的玻璃幕墙，将其用作建筑材料，并利用其对建筑材料的吸附与发电，对建筑进行部分电力供给，达到抑制建筑能耗，减少光电设备费用的目的。二是将平板式太阳能发电装置置于大厦顶层，并与电力网并列运行。该方式既能形成网络化的太阳能电力供应体系，又能在屋顶上安装彩色太阳能发电系统模块，既能起到美化建筑的效果，又能起到发电的效果。

2国内外太阳能光伏发电技术的发展现状

2.1国外太阳能光伏发电技术的发展现状

太阳发电系统在经历了一百多年的发展之后，品种，规格繁多。由于全球环保意识的加强，太阳能发电系统的发展具有广阔的市场前景。近几年来，世界各国对太阳发电系统的需求量每年都在50%左右。初期普及的光伏发电技术已成为各地经济发展的一大助力。举个例子，美国的“千万个屋顶工程”就是这样做的，它把光电装置放在大楼的顶端，或者是其它地方，以保证高效地使用太阳能。基于这一点，美国于2015年对光伏产品的税收减免政策进行了扩展，以促进其高效利用太阳能。目前，尽管世界范围内的太阳能光伏发电已受到广泛关注，但其整体发电量仍只有世界1%左右，其实际应用仍有待深入。据有关资料显示，在2040年，太阳能发电系统所占比例将继续上升至21%。在世界范围内，普及与利用太阳能光伏发电是一种新型的电力消费方式。

2.2国内太阳能光伏发电技术的发展现状

太阳光伏发电系统是一种被普遍接受的能源。由于国家实行了可持续发展的政策，因此，太阳能光伏发电一直是国家科技研发的重要内容。随着国家“送电下乡”等相关政策的实施，太阳能光伏技术也逐渐被社会各界所接受。它以其清洁和可再生的特点，为国家的可持续发展做出了巨大贡献。太阳能光电技术得到了迅猛的发展。在太阳能发电系统领域，中国已经走在了世界的前列，排名前十的光伏发电系统公司，大部分都是来自中国，而整个发电系统行业的成熟度，更是远远超过了世界上任何一个国家。

3太阳能光伏发电技术的发展趋势

3.1光伏材料成本的进一步控制

从光电转化效率的观点来看，高的光电转化效率说明了太阳能发电系统板的产能和稳定性。但在实际应用的过程中，目前大部分太阳能硅片的光电转化效率仅为10%-15%，远远达不到实用要求。尽管先进的光电转化效率可以提高到45%，但是其高的制造费用使其难以实现高效的市场化。以日本三洋马达为例，利用硅、锗等元素，可将其光伏转换效率提高至22%，但其转换效率及价格仍未达到实用要求。德国采用了 Er，将其光伏转化效率提高至23%，但仍面临着产业化困难的难题。目前主流的光伏器件所使用的硅基材料价格昂贵，且制造时间非常漫长，这也使得其在市场上的应用受到了更多的限制。在今后的太阳发电系统发展进程中，最重要的问题就是如何有效地减少材料的制备成本。

3.2光伏电站建设的进一步发展

目前，由于太阳能资源主要分布在人口相对稀少的地区，因此，该产业得以迅速发展。但是，由于对耕地的巨大要求，限制了太阳能发电技术的发展。为此，人们研发出了“农光互补”和“林光互补”等分散式电站，这些电站能有效地开发和建造小规模的光伏电站，降低了对耕地的要求。然而，此类太阳能电站维修困难，普通住户没有足够的资金进行维修，因此其在我国的普及也面临着技术、环保、政策等诸多障碍。目前，国家对地表太阳能电站的分区布局还不够充分，深度不够。西北地区高海拔地区交通条件较差，但因支持的基础设施等原因，未能将地表太阳能电站完全导入本地区的光伏电站建设。

4结束语

总之，在国内，新能源和光伏发电技术的发展，是今后的发展趋势，唯有团结一致，从内部和外部联合起来，用科技创新推动新能源和光伏技术的发展，通过舆论的引领，充分利用太阳能和光伏的优点，改变统的用电方式，来促进电力行业的长期、平稳发展。

参考文献：

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