光伏发电技术存在的问题及对策研究

广东电网有限责任公司广州越秀供电局 陈迪峰 黎寿涛 郭崇明 徐 硕 肖雨田

1 引言

太阳能作为世界上最丰富的能源之一，具有输出广泛、可再生、环境友好等优势，光伏发电作为一种新型的发电方式，提高人们生活供电需求质量，就太阳能光伏发电行业现状而言，影响电力质量和效率的问题还很多。因此，加强太阳能光伏发电技术的各个方面提升，不仅可以使光伏发电的功率稳定，还可以满足光伏发电技术的功能的使用。

2 光伏发电技术基本原理

光伏发电的原理就是光伏效应，太阳能电池在这个过程中起到了电能转换的重要作用。特别是，当太阳光线照射到太阳能电池上时，其中的光能会被电池吸收，产生光生电子，在内置电场的控制下，光生电子发生萃取。经过一段时间的积累，反应产生的相反符号的电荷会汇聚产生光伏电压，这就是所谓的光伏效应。此外，在内置电场中，当连接负载时，视频产生的功率会流出，以了解功率的输出和使用情况，最终达到将太阳能转化为电能的目的。P型半导体如图1所示。N型半导体如图2所示。

图1 P型半导体

图2 N型半导体

3 光伏发电系统结构形式

光伏发电一般分为并网光伏发电和独立发电两种。独立发电机广泛用于偏远或离网地区。在实际工作过程中，由于太阳能产生的能量会受到环境、光照等因素的影响，因此在独立发电时会安装一些电池等储能装置。与独立光伏发电系统相比，并网光伏发电有很多应用。由光伏阵列、逆变器等组成，并网式光伏发电系统主要是通过逆变器与电网相连，在逆变器的作用下将电能直接输入至公共电网。部分系统为了实现电能峰谷调配，也会加入一定的电能存储装置。控制器可对光伏阵列当中的最大功率点进行跟踪，并对逆变器并网的功率及波形进。光伏发电系统如图3所示。

图3 光伏发电系统结构

4 光伏发电的优点

4.1 利用率高、节能、环保

光伏发电机是一个将光子转化为电子的过程，这个过程比其他发电机更容易，也就是说，以简单的方式使得整个转化过程非常节能，非常环保，不会产生污染。

4.2 储备丰富、分布范围广

我国国土面积辽阔、阳光充足，太阳能储存能力强。我国不同的地区，光照时间不同。不同的光照所有的地方，因此，利用太阳能非常重要。

5 光伏发电技术存在的问题

5.1 多晶硅制造技术有待提高

我国的光伏技术已经非常成熟，因此，在太阳能电池的生产中，多晶硅的质量更高，消耗更少，对环境没有破坏。随着太阳能产品需求量的增加，对多晶硅的需求量也越来越大。但由于国内技术缺乏，需求量大，导致多晶硅产量一直没有增加，导致目前多晶硅产品在能源和环境问题上的要求不高。

5.2 产能过剩

我国光伏产业的长期发展，从市场需求大，到充分集聚效应，再到目前的供大于求，甚至产能过剩。在我国新能源、电力、火电等基础设施正在建设中，许多光伏发电项目已经安装投入使用。但在实际发展中，光伏发电存在产能过剩的问题。针对这一现象，国家采取措施解决这些问题，以保证光伏产业的健康发展。

5.3 多晶硅纯度不够

多晶硅是太阳能光伏发电的重要原材料。由于技术欠缺，目前的多晶硅纯度不足以提高太阳能光伏发电水平[1]。

5.4 污染

太阳能虽然是环保能源，但硅的生产仍然是太阳能污染严重的行业。生产过程中产生的废气有四氯化硅、氯化氢、氢气等。尤其是四氯化硅，如果不经处理，会分解成盐酸，对土壤造成严重污染。过去广泛采用一氧化碳还原法，所用材料含有硅和二氧化碳。产生的二氧化碳除了消耗大量能源外，还会助长温室效应，这显然与国家现在提出的打造低碳经济的目标背道而驰。根据计算，每制造1kg工业硅会消耗2kg碳并产生2kg二氧化碳。

6 光伏发电技术对策研究

6.1 提升技术资源和业务创新

投入资金进行重要技术的研发，引领企业向高技术、好成果方向提升，对科研院所和相关高校提供一定的投资和支持，扶持光伏产业的重要人才。因此，投资应寻求眼镜业务的最大和重点，不能盲目投资，把钱用在正确的位置，加强对业务的了解和对未来发展的规划。

在太阳能光伏系统的推荐设计中，需要加大投入和投入，以提高光伏产业的整体实力，同时注重新技术的储能，提高现有产品和应用。通过研究和利用现有的方法，可以减少光伏发电的潜在影响，同时也将减少太阳能发电的污染，避免对周围环境造成过度影响。甘肃、敦煌、酒泉等西北地区有很多太阳能光伏电站，这些电站的选址经过科学考证，既要有农地利用，又要解决盐碱地问题。因此，在太阳能产业中，科技应用和创新发展可以成为提高其效果应用、重要应用和成本应用的重要手段。

6.2 提升发电功率转换率

对于太阳能光伏发电，其效果取决于外部环境和光照强度。因此，太阳能光伏系统的相对功率输出是高度可变的。根据主要资料，太阳能电池的电压和电流是非线性的，因此其输出电压与外界光照和温度的变化密切相关。因此，在制作太阳能光伏发电时，需要根据功率的不同来调整输出功率，以保证电力与输运产品的结合，实现能量转换的最大化。特别是需要找出并确定最大功率点，并进行比较，确保正确、科学地确定电压，以达到节能的目的。根据目前的情况，这个问题可以通过测压法、爬升法等来解决[2]。

6.3 优化电池输出问题

对于太阳能光伏来说，需要将产生的能量储存在电池中，当电池本身出现较大故障时，就会产生大量的电能。因此，在解决放电问题时，可以在原有电路的基础上增加一个放电自锁装置，使电池在遇到负载时可以小电流、深度放电，对电子设备起到较好的保护作用。自平指示器是根据机器正反馈的深度测量，当电信号达到极限时，确定数值，当数值上升到极限时，输出将关闭。同时，在电池充满后按下电源键，设备会作出相应反应，调整输出电压，将电源输出推至开启状态，确保有电，平单轴:发电量提高10%～20%，成本增加5%，单机最大50kW。斜单轴:发电量提高20%～30%，成本增加10%，单机最大10kW。双轴:发电量提高30%～40%，成本增加15%，单机最大10kW。

6.4 改进运行、维护和管理

对于太阳能光伏发电产业的发展，在实际的开发建设过程中，建设工作是保证项目成功的主要工作点，也是项目建设的重中之重。但是，对于整个项目而言，在其实际工作过程中，项目可持续运行的保障与支撑工作、视图监控和管理是分离的。因此，解决太阳能光伏发电存在的问题，可以实现运维管理，为太阳能光伏发电的长远发展提供保障思路。为提高太阳能光伏发电项目的运维和控制水平，需要完成对当前运维的分析。同时，在日常工作和维修工作、日常工作小组工作、工作流程和工作策略中，打造一批工作出色、管理水平高的人与适当的标准，确保各项任务都能按部就班完成。同时，在光伏电站的建设中，应将运维作为主要工作[3]。

6.5 促进多晶硅产业发展

在推动太阳能产业发展的过程中，应该全面推动建立太阳能光伏行业多晶硅相关业务的相关规定，使多晶硅行业形成联合业务，增加全业务的初始进入。多晶硅是一种特殊材料，含量高，使其在生产过程中达到更高的水平，从而带动整个行业的发展，推动多晶硅产业迈向新的高度。

7 光伏发电技术的有效应用

7.1 照明系统的应用

随着人们环保意识的逐渐增强，对照明提出了更高的要求，与此同时，国家也提倡使用节能环保照明，充分利用太阳能以满足环保要求。近年来，太阳能灯在建筑中得到广泛应用，除了路灯和公共照明，小区灯和室内庭院灯也开始使用太阳能灯。太阳能照明由电池、电池板、用电设备和用电设备等设备组成，控制器的安装大部分是根据实际需要设置的。例如在照明的使用上，可以采用定时器来控制路灯的工作时间，在室内照明方面，可以安装光敏装置，在周围楼道光线较暗时开灯。设定值，照度很高，设定值后会自动关灯。这些设施可以达到节能的目的[4]。

7.2 太阳能水泵的使用

西北地区不仅阳光充足，而且具有储存光能的能力。因此，太阳能水泵可以安装在大型农场或畜牧场。由于太阳能水泵有太阳能光伏发电系统作为重要支撑，因此大部分不需要使用电池发电，而是使用发电机光伏驱动水泵正常工作。太阳能水泵虽然初期投资大，但在实际工作过程中使用成本低，具有运行时间长、维护方便、性能高等特点，有望得到广泛应用。

8 结语

目前，光伏发电是理想的绿色能源，在我国应用广泛，优势得到充分发挥。在光伏发电保护方面，我国应积极制定统一措施，完善法律法规，以促进光伏发电技术的发展，为未来绿色项目的发展起到支撑作用，太阳能光伏发电已成为推动社会经济发展的重要产业。多晶硅生产技术不成熟、产能过剩、多晶硅纯度不够等都是当前太阳能光伏发电面临的重要问题，将影响发电质量和效率，推动太阳能光伏发电发展，可以改进技术，解决电池放电问题，增强多晶硅产业实力。实现太阳能光伏发电产业高效发展。