光伏发展现状及应用探讨

孙红光

【摘  要】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。

【关键词】光伏发展;现状;应用

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太阳能光伏发电技术

2.1 太阳光伏发电技术原理

光伏发电技术是将太阳能转变为电能。在太阳能光伏发电技术中，太阳能电池是其中的核心关键设备，最初的光生伏打效应是在1839 年发现，有效的奠定了太阳能电池发展的基础。当太阳光对太阳能电池芯片中PN 结进行照射之后，电子芯片在高能状态下吸收光能，将其中的自由电子激发，晶体中的自由电子进行移动，调动剩下的晶体在围绕其进行移动，N 结出形成自由电子聚集，P 结出形成空穴聚集，因此PN 结之间产生电势差，提供一定程度的电源。

2.2 太阳能电池

（1）硅基电池。目前的商业太阳能电池中使用比较普遍的为电池和化学电池。硅基太阳电池中大概可以分为晶体硅和非晶体硅，其中的晶体硅又可以分为单晶硅电池和多晶硅电池。单晶硅光伏电池的优势在于转换的效率比较多、具有较高的稳定性，缺点是成本比较高;多晶硅电池中转换的效率虽然比较低，但是其性价比比较高，成本比较低，因此是目前市场中使用率最高的太阳能电池。目前我们将硅薄膜光伏发电作为晶硅光伏发电技术中的主要研究方向，硅薄膜太阳能电池的主要优势是在传统的玻璃材料等上加装硅薄膜，做成支持衬底，形成太阳能电池，硅薄膜太阳能电池在材料的消耗上更加节省，成本比较低，能耗的消耗比较小，但是其制作的工艺流程比较复杂。（2）化合物半导体电池。实际中的半导体硅材料价格十分的昂贵，但是化合物半导体的成本就很低，其中利用化合物半导体制作而成的电池主要有CdTe 电池和CIGS 电池两种。化合物半导体的优势在于能够通过调节之间的体能隙宽度，从而有效的和太阳光谱进行匹配，将光能转变为电能的效率进一步提升。CdTe 电池在理论上能够将30%左右的光能转变为电能，具有稳定性强、成本较低的优势。能源的转换过程中会产生有毒的金属Cd，对环境产生污染，根据我们的实际研究和分析发现，在转变电能相同的情况下，CdTe 与石油、晶体硅电池等相比较，产生的重金属量是最少的。

2.3 太阳能光伏发电系统

太阳能光伏发电系统中主要包括储电电池、太阳能光伏电池、控制储存器、逆变器等，光伏电池板将太阳能有效的转变为电能，通过逆变器后才能为人们正常使用。主要分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。（1）独立光伏发电系统。独立光伏发电系统指的是处理运行的发电机构，是自身独立的一套发电系统，不和任何电网进行连接，建设的地点都是在野外边远的地区，经常使用在移动式电源中。独立光伏发电系统可以将白天储存的电能存储在电池中，供没有接入电网的偏远地区的用户晚上使用。但是在实际的使用过程中，独立的光伏发电系统并不是很稳定，一般需要建立一个电站与之进行辅助，导致光伏发电的成本增加，没有达到清洁能源发电的目的。（2）并网光伏发电系统。并网光伏发电系统指的是将光伏發电技术和电网连接在一起进行使用。能够有效的为公共电网提供电能和无功电能，起到的作用和微型发电站是一样的。在太阳光的照射下，光伏电池将产生的直流电经过相关的仪器和设备进行转换，转变为与我们公共电网频率相同的交流电，然后再将交流电以电流源的方式输送到电网中，因此并网光伏发电系统不需要蓄电池，与独立光伏发电系统相比较成本较低。并网光伏发电系统比独立光伏发电系统的转换效率高，因此具有较高的供电稳定性，是目前在太阳能光伏发电产业中理想的发展方向。

3太阳能光伏发电发展的前景分析

3.1太阳能光伏发电的前景思考

当前太阳能光伏发电主要有两种应用类型，一种是并网光伏发电系统，另一种是独立光伏发电系统。由于我国对太阳能光伏发电的研究已经相对稳定，因此未来必将进入大规模的建设时期，并成功应用于工业、通信等行业，同时实现偏远地区的项目建设，例如当前在青海、甘肃、宁夏、新疆等省份已经核准大规模的并网光伏发电系统建设，从而保障偏远地区的供电。由于电能的转换来自于太阳能，因此太阳能光伏发电的效果与气象情况具有密不可分的关系，在电网规划中应该将气象预报纳入其中，避免太阳能光伏发电不稳定影响电网的运行安全。

3.2太阳能光伏发电的发展建议

太阳能光伏发电产业是有利于国计民生的重要产业，因此必须制定合理的发展目标。当前我国产业发展的主要问题集中于市场需求与产业发展之间的不平衡，因此必须加快对市场的刺激，提高市场对太阳能光伏产业的认知程度和重视程度，同时对光伏发电的技术进行深入研发，着重在降低成本的前提下提升转换的效率，加快对原材料的研发，转变从国外进口材料的现状。例如开发房顶发电项目，使太阳能光伏发电能够实现与建筑一体化的发电方式，从而刺激市场的需求。另外，还可以综合应用清洁能源进行发电，弥补太阳能光伏发电不连续、不稳定的影响。

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。

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（作者单位：五凌电力有限公司新能源分公司）