太阳能光伏发电技术及应用探讨

钟玲玲　赖国胜

【摘 要】本文论述了太阳能的技术及应用，介绍了太阳能的发电原理，综合光伏发电现有的应用详尽的列举了现有的光伏发电应用在阐述各种发电技术的理论与优缺点的基础上，对太阳能发电技术的前景做了探讨。同时，也简要地介绍了我国在太阳能发电技术上的发展现状，指出了我国大力开发太阳能发电系统的有利条件和自然空间。

【关键词】发电技术；光伏应用；建筑一体化；太阳能照明

一、太阳能光伏发电技术发展现状

环境污染严重太阳能属于绿色能源，但是太阳能的上游组件以及硅原料加工却能产生很严重的污染。许多欧洲国家都无力承担太阳能制造引起的消极影响，因此，中国才会成为世界太阳能的制造中心.随着我国出台了一系列光伏补贴政策，国内市场将逐渐被打开，光伏企业有望摆脱生产过剩的现状。国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。

二、太阳电池的基本原理

太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式，是采用太阳电池将光能转换为电能的发电方式，而且随着技术不断进步，光伏发电有可能成为最具发展前景的发电技术之一。太阳电池的基本原理为半导体的光伏效应。当太阳光（或其它光）照射到太阳电池上时，电池吸收光能，产生“光生电子―空穴”对。在电池内电场作用下，光生电子和空穴被分离，从而在电池两端积累起异号电荷，即产生电压.

三、光伏发电系统的应用

中国是光伏产业大国，中国光伏企业生产的太阳电池占据全球市场份额50%以上。但国产太阳电池约98%出口，销往国内市场仅占很小一部分。国内光伏系统的应用还处在初步阶段，目前主要有通信和工业应用、农村和边远地区应用、太阳能商品、光伏建筑一体化、大型荒漠光伏电站等。今后，按照可再生能源发展规划，将逐步扩大光伏发电系统装机容量。

（一）通信和工业应用

主要有微波中继站、光缆通信系统、卫星通信和卫星电视接收系统、农村程控电话系统、部队通信系统、铁路和公路信号系统、灯塔和航标灯电源、气象和地震台站、水文观测系统、水闸阴极保护和石油管道阴极保护等。

（二）农村和边远地区应用

主要有独立光伏电站（村庄供电系统）、小型风光互补发电系统、太阳能照明灯、太阳能水泵、农村社团。

（三）太阳能水泵

太阳能水泵一般不需要蓄电池，而由太阳能电池板直接带动水泵工作。大型光伏水泵站通常备有逆变器，首先将太阳能电池板的直流电变为交流电，然后用交流电机带动水泵工作，这样可以与常规供电互补。虽然太阳能光伏水泵系统一次性投资较高，但它的运行费用低、维修少，使用寿命比较长，通常来说比小型柴油机抽水更合算。特别是对于太阳辐射强的干旱地区，发展光伏水泵具有良好的前景。

（四）太阳能商品

主要有太阳能路灯、太阳能庭院灯、太阳能草坪灯、太阳能喷泉、太阳能城市景观、太阳能信号标识、太阳能广告灯箱、太阳能电动汽车、太阳能游艇、太阳能钟、太阳能帽、太阳能手表、太阳能玩具等。

（五）光伏建筑一体化（BIPV）

BIPV即BuildingIntegratedPhotovoltaic，指的是光伏建筑一体化。BIPV模式这种新能源利用方式，能将太阳能光伏发电与建筑相结合，利用了建筑屋顶的闲置空间，组装太阳能光伏发电模块，满足或者补充电力需求。科技成果显示，这种BIPV模式日后将与建筑物幕墙相结合，以获得更多的阳光和电力，但目前的BIPV主要以楼顶为主，应用技术较为成熟。BIPV在建设初期成本较高，随着我国财政对BIPV项目的大力支持，我国将大幅扩大BIPV技术的应用。

（六）太阳能照明系统

“光环境”是指光与颜色建立的生理和心理环境，它对人的精神状态和心理感受具有积极影响。“绿色照明”是指“节约能源、保护环境、促进效率、改善质量、有益身心”的照明光环境，太阳能照明即属于绿色照明。建筑领域的太阳能灯主要有路灯、草坪灯、庭园灯、楼道灯等。太阳能灯的控制器除了要具备一般光伏系统的防反充、防过充和过放、防短路和反接等功能以外，还要具有自动开关照明灯的功能。

（七）大型荒漠光伏电站

气象资料显示，中国太阳能资源丰富，主要集中在西北地区。太阳能资源极丰富带的地区包括西藏大部、新疆南部以及青海、甘肃和内蒙古的西部。这些地区的年太阳照量超过1750kWh/（m2.a），而且月际最大与最小可利用日数的比值较小，年变化较稳定，是太阳能资源利用条件最佳的地区。这些地区大部分为荒漠，很适合利用起来建设大型荒漠光伏电站。

（八）光伏贮能系统在电动汽车上的应用思路

光伏贮能系统系用太阳光进行发电，用蓄电池贮存起来，具有光电互补性。这是光伏贮能系统的特点。目前电动汽车的动力源主要是采用蓄电池作为动力，但当蓄电池放完电后，需要利用市电对蓄电池进行充电，特别是当蓄电池到使用寿命后期，电池的容量减少，续行里程会大大缩短，加之充电条件的限制，制约了其发展。在冬季环境温度较低时，电池的实际放电容量较低，同样会影响续行里程。在白天太阳光充足时，利用太阳能板的发电能量给电动汽车提供动力，同时将多余的电能用蓄电池贮存起来。当光线较弱时或没有阳光时，利用蓄电池贮存的能量为汽车提供动力，保证汽车的正常行驶，延长电池的续行里程。光伏贮能系统的参数设计可以根据汽车所需动力负荷及太阳资源情况进行合理配置，通过太阳能与电能互补，既可提高电池动力系统的可靠性，又可降低电动汽车的使用成本。

（九）太阳能光伏技术在水利应用现状

太阳能提水泵站已在我国西藏、新疆、甘肃、青海、宁夏、海南、内蒙古、河南等省份推广应用，其中农村饮水工程太阳能提水泵站已成功运行。根据其他省份的研究成果，结合广西实际情况，广西年日照小时数1063-2263h，桂南沿海和桂东南在2000h以上，桂北则在1400h左右；年太阳辐射总量为90-110kcal/cm2，即年均太阳能辐射总量4190-5016MJ/m2·a。从出水量指标看，推广光伏提水技术可行。

四、光伏发电未来应用前景

《可再生能源发展“十二五”规划》确定的光伏发电装机目标为：到2015年达1000万kW，到2020年达5000万kW。中国光伏发电技术的应用潜力巨大.随着我国出台了一系列光伏补贴政策，国内市场将逐渐被打开，光伏企业有望摆脱生产过剩的现状。国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。由此，光伏产业可能从高端市场向下游市场延伸，专业从事诸如太阳能照明或者屋顶太阳能的企业可能得到大力发展，光伏企业需要更加重视相关技术的开发与研究，比如光伏并网电路的拓扑结构、分布式光伏发电系统的能量管理，对系统的显示和远程监控等，同时也应该提供安装维护等增值服务。

五、结束语

太阳能光伏发电是一种绿色能源，近年来随着太阳能电池板单晶硅原材料成本的大幅下降，光伏行业被越来越多的人认识。太阳能电池光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。

【参考文献】

[1]高虎等.可再生能源科技与产业发展知识读本[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]王继东等.光伏发电与风力发电的并网技术标准[J].电力自动化设备，2011（11）.