太阳能光伏发电在我国的应用价值及相关技术问题

邓连栋

【摘 要】 随着我国社会主义现代化建设的不断发展，我国的太阳能光伏发电技术取得了前所未有的发展，不仅有效解决了边远地区供电问题，而且为国民经济经济增长注入了源源不断的生机与活力。本次研究将着重对太阳能光伏发电的工作原理、优缺点等进行分析，探究了其在我国的应用价值，并对其中的关键技术做出有效分析，为太阳能光伏发电技术的发展提供参考。

【关键词】 太阳能光伏发电 应用价值 优越性 独立光伏发电

改革开放以来，我国的经济建设取得了举世瞩目的发展成就，然而也面临着严重的资源短缺问题，目前，太阳能技术已经成为未来新能源发展的研究重点。我国的太阳能储量巨大、分布范围广泛，不仅能够满足能源节约的技术需求，而且有利于促进资源的循环利用。当前我国的太阳能光伏发电仍处于起步阶段，与发达国家有着较大的差距，因此对太阳能光伏发电应用价值及相关技术问题的探讨有着重要的实践意义与应用价值。

1 太阳能光伏发电概述

1.1 太阳能光伏发电原理

近年来，光伏发电技术在我国各个行业中得到了广泛地应用。其主要利用了光生伏特效原理，在太阳能电池的作用下，将太阳光经过一系列的转化处理形成电能，进而实现供电。光伏发电技术主要包括太阳能电池板、控制器以及逆变器等多个部件，不仅能够独立使用发电，而且能够通过并网完成发电。组成光伏发电的各部分元件均为精良设备，稳定性比较强，拥有较长的使用使命，为安装与维护工作提供了极大的便利。与此同时，光伏发电技术在任何电源场合中均能够发挥其功能与作用。通常在光伏发电过程中，最基本的元件为太阳能电池。随着太阳能光伏发电技术的不断推广、应用，目前市场上拥有多种类型的太阳能电池，比较常见的有单晶、多晶用量。一般情况下仅有小部分计算机辅助电源中所用的是非晶电池。光伏组件通常由1个或多个太阳能电池片构成，形成一个完整的太阳能电池板。

1.2 太阳能光伏发电的优缺点

与常规的发电系统相比，太阳能光伏发电体现出了明显的优越性。首先该发电方式主要利用太阳能资源完成发电，不仅具有一定的安全性，而且对环境无任何破坏作用，太阳能发电全程中不会产生噪声，且太阳能资源属于可再生资源，能够降低对资源的浪费，有效解决目前存在的资源危机。其次采用太阳能发电，能够打破资源分布地域的限制，在发电过程中利用建筑屋面，无需消耗任何燃料。另外在这种发电模式下，无需进行传统的输电线路架构工程，降低了能源利用的资金与人力投入。太阳能能源质量高，便于进行更深入的建设与发展。通常在较短的时间内便能够获取到一定的太阳能资源，其在社会中有着较高的认可度。然而，太阳能光伏发电也存在一定本身的缺陷。首先，季节、天气等气象条件的变化会在一定程度上影响到太阳能光伏发电的使用效率。另外，太阳能照射能源的整体分布密度较小，在发电过程中对空间面积有着较高的要求。

2 太阳能光伏发电在我国的应用价值

近年来，我国以丰富的太阳能资源成为光伏产业大国。据有关调查资料显示，目前我国光伏企业所产的太阳电池占领全球市场份额的50%左右，然而其中约98%太阳电池销往世界各地，仅有小部分在国内市场销售，可见当前我国的太阳能光伏发电的发展情况。近年来，太阳能光伏发电在通信、工业以及边缘地区得到了有效的应用，首先，其在通信与工业领域中的应用主要体现在光缆通信系统、卫星通信、铁路信号系统、灯塔、地震台站、水文观测等系统的构建。其次目前农村与边远山区普遍建立了太阳能照明灯、太阳能水泵等，有效解决了边远地区的用电问题。另外目前市场上还出现了大量了以太阳能为核心的玩具、手表、电动汽车等，太阳能光伏发电在我国的应用价值得到了深刻的体现。太阳能发电有着广阔的发展前景。太阳辐射到地球表面的能量十分巨大，相当于目前全世界一年能源总消耗量的 3.5 万倍。从长远看，太阳能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。据预测，到2030年太阳能光伏发电在世界总电力的供应中将达到10%以上；2040年太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末太阳能发电将占到60%以上，显示出重要战略地位。

3 太阳能光伏发电的相关技术探讨

3.1 太阳能电池技术

作为太阳能光伏发电系统的重要组成部分，光伏电池的光电转换效率以及生产成本是目前太阳能电池技术面临的两个重要问题。第一代光伏电池尽管已经达到成熟阶段，然而由于成本较高，并未在市场中推广开来。第二代光伏电池采用了薄膜技术，不仅降低了对半导体材料的消耗，而且有利于实现大批量的自动化生产，节约了生产成本。国际上所开发的第二代电池组件效率达到10%以上，使用寿命延长至15年，无论从使用性能还是生产成本方面均得到了较大的提升。目前研究者已经将目光投向了第三代太阳能电池的研究，力图将光电转换效率提升至93%以上，主要涉及到量子点、有机聚合物电池、纳米结构电池等，有着广阔的应用前景。

3.2 聚光光伏技术

聚光光伏技术能够将太阳光聚集到一定面积的聚光电池上，增强太阳辐射的能量密度，而且采用价格低廉的聚光器代替价格相对较高的太阳能电池，降低太阳能光伏发电的整体运行成本。作为聚光光伏技术的重要组成部件，热光伏聚光器类型多样。通常太阳将辐射器加到高温，实现光热之间的有效转换，然后辐射器再将辐射反送到太阳电池，实现光电转换。目前我国已经研制出了“4倍聚光+跟踪”光伏发电技术，兼顾廉价、高效、轻巧等多种优越性。

3.3 孤岛效应检测技术

孤岛效应检测技术是太阳能光伏发电技术的核心。当电网受电气故障、停电维修等多种因素影响出现断电时，自给供电孤岛的光伏并网发电系统仍能够提供负载供电，保障用电功能的实现。光伏并网发电的孤岛运行状态往往存在着较大的安全隐患，其电压与频率具有不稳定性，且无法实现控制，容易损坏设备，因此可实施孤岛效应检测。检测方法主要包括被动式与主动式两种，前者多用于负载功率稳定、与逆变器输出不匹配的场合；后者则多用于电网故障场合。

4 结语

目前，太阳能光伏发电以其可再生、能源质量高、清洁环保等特点成为世界各国研究的重点，必须加强对太阳能光伏发电技术的优化、改进，扩大其在国内的应用范围，推动我国可再生能源利用的有效发展。

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