太阳能光伏发电系统现状及前景分析

蒋　雷（国网商丘供电公司，河南省 商丘市 476000）



太阳能光伏发电系统现状及前景分析

蒋雷（国网商丘供电公司，河南省 商丘市 476000）

在1893年、法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”即“光伏效应”。1930，朗格首次提出用“光伏效应”制造太阳能电池，使太阳能变成电能。1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶太阳电池。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制造出第一块薄膜太阳能电池。太阳能是一种清洁的可再生资源，随着太阳能开发利用的巨大潜力推动着太阳能光伏发电技术不断提高，可再生资源的不断减少。所以太阳能的利用和开发被人们越来越重视。所以本文是对太阳能光伏发电系统简单的介绍，并且对现状和前景进行简单的分析。

太阳能；光伏发电；现状；前景

因为世界经济和人类社会的不断发展，使全球能源断缺、环境污染等问题日益严重。为了可以确保有可持续利用的资源、减轻对环境的污染。现在的能源结构已经不再适合当今社会使用了，应把目光放在新能源的开发和利用上。在可再生资源里太阳光伏发电作为可再生能源利用的重要组成部分，而且光伏发电最快。是继风力发电后发展最大、最快的产业。全世界都非常重视太阳能光伏发电的进展。又因为中国拥有着丰富的太阳能资源，对太阳能的开采有着非常大的优势，所以我国把太阳能光伏发电作为开发新能源的重要点。

1　太阳能光伏发电的优势

1.1资源本身

太阳是一个巨大、永久的能量源，每秒辐射到地球的能量相当于使用500万t的标准煤，相当于每年就要使用130万亿t标准煤。世界上可以开发的能源当中太阳是最大的。而且太阳照射大地时不会受到地域的限制，所以可以直接开发和使用，在开发时不会用到开采和运输。在随着煤、石油、天然气……大量的消耗，能源的供应会越来越紧张。

1.2地理优势

我国太阳能资源非常丰富，理论上来说太阳能的储量达到了每年的17000亿t标准煤，太阳能的开发利用的潜力是巨大的。中国处于北半球，南北距离和东西距离都在5000km以上。在这辽阔的土地上有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均辐射量都在4kWh/m2以上，西藏的日辐射量更是达到了7kWh/m2。年日照时数多于2000h，和同一纬度的国家相比，比欧洲、日本具有优势，和美国相似。

1.3其他优势

光伏发电在大量供应电力的时候，为避免占用多的土地资源，光伏发电就可以安装在只要有光地方。这就说明在公共、私人和工业建筑的屋顶或墙面上都有安装的可能。在运行中，光伏发电系统还能减少建筑对热量的吸收，增加通风。光伏还可以当作隔声板安装在光路两侧。

2　太阳能光伏发电技术

光伏发电和光热发电都是太阳能发电，把太阳能直接转化为电能的技术称为光伏发电技术。通常所说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”“光伏”。发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的的一种技术。该技术的关键元件是太阳能电池，太阳能电池经过串联后在进行封装保护就可以形成大面积的电池组件，再配上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电产品主要运用在三大方面：①在无电场所提供电源；②太阳能日用电子产品；③并网发电。

3　光伏发电系统的组成

平常的光伏发电系统主要由这几个主要部件组成，交直流逆变器、蓄电池、光伏系统电池控制器、光伏电池组件等。第一，太阳能通过光伏电池组件转变成电能，之后用交直流逆变器把直流电转变成交流电，与此同时逆变器还可以自动稳定电压，提高光伏发电系统的质量。用蓄电池把多余的电能储存起来，在需要用电的时候再释放出来。光伏发电系统的核心组成部分是放电控制器，它可以防止太阳能光伏电源系统的储能电池组过放电和过充电的设备。

4　太阳能光伏发电系统现状和发展分析

4.1国外的现状和发展趋势

从20世纪80年代作为世界上发展最快的高新技术产业之一，太阳能光伏发电产业发展迅猛。从2004年以前算起，世界上的太阳能光伏发电系统的装机总容纳量达到了964.9MW，2006年年底时装机总容量达到了4961.69MW。随着太阳能的种类不断增加、应用范围愈加广阔，（多晶硅、非晶硅、带状硅、聚光、薄膜、单晶硅电池等太阳能光伏电池可以实用化和商品化。）市场规模也在不断扩大。国际市场上的太阳能光伏电池价格都在3.15美元上下。并网后的价格是6美元/W，成本在每千瓦时的0.25美元。因为发电效率在不断的上涨。单晶硅电池的转化率达到了23.3%，砷化镓的转化率达到了最高的25%，而晶体硅的转换率只有15%。在此时，太阳能光伏电池组件的使用寿命也增加了。直到2006年世界上早已建造了10余座兆瓦级的光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是全世界最早制定光伏发电发展计划的国家，美国在1997年提出了“百万屋顶”的计划。日本是在1992年启动了新阳光计划，发展到2003年的时候日本生产的光伏组件占世界的50%，世界的是大厂商里面有四家都在日本。现在运用太阳能光伏电系统最多的国家是日本、欧盟和美国。2010年意大利和德国成为全球安装量最大的国家。在以后，太阳能光伏发电系统将会向低成本、高效率、使用时间长的道路上发展，以后的发电量也占重要部分。还有些国家和地区已经实现了光电平价上网，德国的新可再生能源法规定了光伏发电上网的电价，大力的推动了光伏发电产业的发展。这让德国成为了继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。意大利、瑞士、法国等也纷纷制定光伏计划。

4.2在国内的光伏发电现状和发展前景

我国的太阳能资源丰富，太阳能的储量达到了每年的17000亿t标准煤，太阳能的开发利用的潜力是巨大的。中国处于北半球，南北和东西距离都在5000km以上。在这辽阔的土地上太阳能的资源是非常丰富的。平常的地域一年均辐射量都在4kWh/m2以上，西藏的日辐射量更是达到了7kWh/m2。一年的日照时间数不少于2000h，和同一纬度的国家相比较，会比日本、欧洲更具有优势，和美国相似。因此我国开发太阳能的前景是非常广阔的。

我国的光伏发电产业是在20世纪70年代开始发展的，太阳电池的地面应用是在1973年开始的，单晶硅太阳电池是在1979年开始生产。在20世纪90年代中期，那时的光伏发电已经在稳固发展。太阳电池和组件的产量在逐年稳固增加。经过长达三十多年的努力，在20世纪初我国光伏发电产业进入了快速发展的新阶段，在这30年里我国光伏产业经历了两次跳跃性的发展。

2007年底，我国光伏系统装机的总量达到了100MW，生产太阳能电池的企业多达五十余家。太阳能电池生产能力达到了2900MW，太阳能年产量达到了1188MW，超过日本和欧洲成为生产太阳能电池的最大国家。

现在，我国的太阳能发电技术的光电转换效率与国外相关技术先比还是有一定的差距，根据国家发改委、科技部共同提出的可再生能源发展的总目标，我国太阳能发电技术今后的发展方向主要是向提高转换效率、生产成本降低。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，我国力争使太阳能发电装机能量达到1.8GW，2050年达到将达到600GW，同年里我国可再生能源力装机将占全世界装机的25%。其中光伏发电装机会占到5%，预计在2030年之前我国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。

5　结束语

在我国对太阳能开发和利用时，我国光伏发电的应用还在不断摸索前进中，太阳能光伏发电系统与常用的火力发电系统相对比光伏发电的优点体现在：安全可靠、没有噪声、无污染、无公害；无枯竭危险；不受资源分布地域的限制，可以利用建筑屋面。因为受到材料的限制所以人们对光伏发电系统的使用率还是不高。就必须研究新的材料来提高发电率，降低成本。把光伏发电系统广泛的运用在国内。希望在不久的未来，我国的光伏发电整体竞争力能够达到国际领先水平。

2016-3-12

TM615

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2095-2066（2016）09-0027-02