太阳能光伏发电技术现状分析

季健翔

国投新能源投资有限公司（国投敦煌光伏发电有限公司），甘肃敦煌 736200

我国社会经济不断发展，人类社会不断进步，各种能耗大和污染大的能源造成了很严重的环境问题，为了减少对环境的污染，需要不断开发利用各种新的能源，改变传统的能源结构，从社会长远发展的现状来看，需要不断开发可再生资源和能源。我国的太阳能资源十分丰富，对于太阳能资源的开发和利用是我国当前的一项重要任务，其中可再生资源发展中，光伏发电的发展速度较快，太阳能光伏发电也是当前发展较大的一项产业，是我国当前开发的新能源的重要组成。

1 我国光伏发电产业的现状

太阳能作为世界上最丰富的可再生资源，其分布广泛、没有污染，是一种理想的能源。光伏发电相对于传统发电是一种新的发电形式，对环境不会造成任何污染。光伏发电是依据光生伏特的发电原理，通过光电转换的方式将丰富的太阳能转化为光能，通常系统主要由太阳光伏组件、汇流箱、逆变器、变压器及配电设备构成，同时再加上监控系统、有功无功控制系统、功率预测系统、五防系统及无功补偿装置等辅助系统与设备，组成一套完整的光伏发电系统。

我国的光伏发电网系统分为分布式和集中式2种，其中分布式的电网在城市屋顶上应用较多，形成光伏建筑一体化，而且该种系统形式占地面积少，安装较灵活，投资成本较低。该种方式电网的安装不需要考虑到负载性能，所以会降低系统成本。集中式的光伏电网系统是一种大型的光伏并网电站，通常在戈壁中使用的比较多，能有效输出电能，该种发电形式一般都是企业出资建设，而且建设的成本较高。我国太阳能光伏发电方面在不断发展，与此同时，我国重点发展太阳能热利用及与其相关的一些新能源产业，而且我国在新能源产业发展中的一些政策较好，所以光伏发电的道路越来越广阔。目前，我国光伏发电水平与国外发达国家相比，已经处于一个高速发展阶段，但也存在一定劣势，就是在电网发电占比中，光伏发电依旧是占比较小的一种发电形式。

2 我国太阳能光伏发电技术的实际应用

2.1 光伏并网发电

光伏并网发电系统是大电网中重要的组成部分，能够将各种功率传输到电力系统中，而且光伏并网系统分为有无储能光伏并网系统，光伏并网的发电将光伏系统连接到大电网中，来进行电能的有效传输，由电网进行分配，而且光伏并网发电已经成为当前社会民用发电最多的一种发电方式。

2.2 光伏电网在建筑中的应用

光伏电网的应用越来越广泛，通过在建筑物的屋顶安装光伏器件，能够实现电网与光伏阵列的联系，构成一体化的系统，通过在建筑物屋顶设置光伏电池板，有效提高对屋顶太阳能的吸收，能够控制光伏发电的成本，通过利用太阳能光伏发电的原理，把建筑物和光伏电网联系在一起。

2.3 太阳能电源的广泛应用

光伏发电的研究和发展已经被广泛应用到一些偏远的地区，应用在小型家用电源上和人们日常的生活用电中，比如，照明灯、电视机等方面。在我国的公共交通领域方面，应用到航标灯、铁路信号灯和交通警示灯方面。在能源勘测方面，主要应用到石油、海洋和气象勘测方面，使用的范围也是越来越广泛，推动了人类社会的进步和发展。

3 太阳能光伏发电并网技术的现状

太阳能光伏发电的成本是普通发电站的数倍，成本相对较高，需要通过产业补贴使太阳能发电更加经济实惠，受政策影响，部分地区也开始出现“0”补贴的光伏项目，这也体现着我国光伏产业快速发展，同时，我国也在太阳能的利用方面实现规模化和商业化发展，太阳能的利用和发展已经成为当前社会发展的主流趋势。当然，除此之外，太阳能光伏发电还存在一些难题需要解决。

3.1 并网发电存在的难题

太阳能的发电具有不可准确预测性，所以光伏电站在电能供应上可靠性较低，因此，电网的电能质量和安全运行也面临着新的挑战，我国在光伏发电工作方面不断进行研究，逐渐将风电和光伏发电等相关的电能有机结合起来，来解决光伏发电存在的问题。在一般情况下，我们所了解的太阳能主要在白天发电，晚上除去储能光伏电站及光热电站外，夜间不会发电，但是风电在晚上的发电量大，两者正好相反，如果能够将两者有机结合起来，也就能够实现发电的均衡发展。另外，太阳能电站的发电规模较大，需要通过安装“无功补偿”设备，减少发电站对公共电网造成的影响，只有对公共电网进行调整，才能实现发电系统的安全稳定。

3.2 逆变方面存在的难题

逆变器的功能是将太阳能光伏组件产生的直流电转换成交流电，能够提供和电网公司相同的电压和频率，逆变器主要通过IGBT模块完成电流逆变工作，但在逆变过程中会产生电压纹波，目前采取的措施是使用滤波器，解决这一问题。

3.3 我国光伏发电技术存在的安全隐患

我国的光伏发电网具有很完备的保护措施，电站从电网解列时，光伏发电系统很容易造成孤岛效应，虽然系统针对该问题采取了防孤岛保护的措施，但在实际应用中，还是出现过孤岛效应造成的设备故障，所以，要针对该种安全隐患，采取有效的措施进行解决，其中主动频移法是一种有效的检测方法，能够对断电的情况进行量测，对电压频率、相位等进行检测，当断电检测指标增加时，可以通过智能控制的方法，检测出变电站存在的安全保护隐患，采取保护措施，

4 太阳能光伏发电系统的发展趋势

我国太阳能光伏发电系统的发展较晚，但是发展相对比较快速，市场不断扩大，生产能力也逐渐提升，而且我国太阳能光伏发电技术也在不断发展和完善，光伏市场也在发生巨大的变化，我国西北地区的太阳能资源尤为丰富，需要我国在财政方面加大支持，加大发电系统的有效利用。

4.1 不断提高转换的效率，降低成本

在太阳能光伏发电系统中，运用到的电池表面结构相对比较大，开发的电池也分为不同种类，当太阳光辐射比较集中的时候，能够利用光电效应，使转换率达到较高水平，其中需要使用到很多材料。例如，在单晶硅中掺入稀土金属制造太阳电池，测试其转换效率的影响，该种方式是采用光刻照相技术进行表面结构的构织，能够改进电镀宽度和高度的比例，实现对太阳能电池的转换。

4.2 提高光伏发电的面积

需要充分利用我国大部分建筑物的屋顶，来建立并网光伏系统，其中主要应用到城市屋顶上，我国当前的一些发达省份用电量大，而且对于光伏的发电能力需求强，光伏产业的发展能够促进当地经济的发展和进步，在城市中的屋顶上建设并网发电系统，对城市的供电和节能起到很好的作用。而且光伏发电的应用范围相对比较广泛，在我国的沙漠和荒漠中已经被大面积地利用，其中我国的光伏发电工程主要分布在光照资源丰富的西北地区，我国很多靠近电力线路和负荷中心的地区，也同样是很好的旅游资源。

4.3 降低光伏电池材料的应用成本

对于光伏电池材料的应用，需要降低硅材料的应用价格，当前使用的太阳电池材料主要是硅材料，其中的多晶硅材料的投入大，而且市场风险相对较高，需要对硅材料的提纯技术不断进行研究，而且需要采用各种新技术，在能够保证获得同样电能的基础上减少对硅材料的用量，其中使用的薄膜电池在效率和成本方面改善的空间较大，多晶硅价格的上涨，使得在一定程度上增加了薄膜电池的成本优势。通过有关的研究发现，砷化镓电池的转化率达到25%，太阳能光伏电池组件的使用寿命较长，一般可以达到30年之久。我国太阳能光伏发电系统的应用效率高，成本相对较低，我国需要从政策方面加强对光伏发电的支持，不断开发国内市场，将光伏发电系统广泛应用，不断推进产品的更新和升级。

5 结语

综上所述，太阳能是一种可再生的能源，而且太阳能的光照充沛，分布相对比较均匀，利用太阳能进行发电，不会有任何的排放和污染，而且应用技术成熟、安全可靠。基于我国光伏发电技术的研究，产业也在不断发展，鉴于其组成科技含量高，需要加强对各种新材料的研发，提高光伏发电的效率，降低发电的成本，推进光伏发电产业的不断升级和更新。