鄧連棟

【摘 要】 隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設的不斷發(fā)展，我國的太陽能光伏發(fā)電技術取得了前所未有的發(fā)展，不僅有效解決了邊遠地區(qū)供電問題，而且為國民經(jīng)濟經(jīng)濟增長注入了源源不斷的生機與活力。本次研究將著重對太陽能光伏發(fā)電的工作原理、優(yōu)缺點等進行分析，探究了其在我國的應用價值，并對其中的關鍵技術做出有效分析，為太陽能光伏發(fā)電技術的發(fā)展提供參考。

【關鍵詞】 太陽能光伏發(fā)電 應用價值 優(yōu)越性 獨立光伏發(fā)電

改革開放以來，我國的經(jīng)濟建設取得了舉世矚目的發(fā)展成就，然而也面臨著嚴重的資源短缺問題，目前，太陽能技術已經(jīng)成為未來新能源發(fā)展的研究重點。我國的太陽能儲量巨大、分布范圍廣泛，不僅能夠滿足能源節(jié)約的技術需求，而且有利于促進資源的循環(huán)利用。當前我國的太陽能光伏發(fā)電仍處于起步階段，與發(fā)達國家有著較大的差距，因此對太陽能光伏發(fā)電應用價值及相關技術問題的探討有著重要的實踐意義與應用價值。

1 太陽能光伏發(fā)電概述

1.1 太陽能光伏發(fā)電原理

近年來，光伏發(fā)電技術在我國各個行業(yè)中得到了廣泛地應用。其主要利用了光生伏特效原理，在太陽能電池的作用下，將太陽光經(jīng)過一系列的轉化處理形成電能，進而實現(xiàn)供電。光伏發(fā)電技術主要包括太陽能電池板、控制器以及逆變器等多個部件，不僅能夠獨立使用發(fā)電，而且能夠通過并網(wǎng)完成發(fā)電。組成光伏發(fā)電的各部分元件均為精良設備，穩(wěn)定性比較強，擁有較長的使用使命，為安裝與維護工作提供了極大的便利。與此同時，光伏發(fā)電技術在任何電源場合中均能夠發(fā)揮其功能與作用。通常在光伏發(fā)電過程中，最基本的元件為太陽能電池。隨著太陽能光伏發(fā)電技術的不斷推廣、應用，目前市場上擁有多種類型的太陽能電池，比較常見的有單晶、多晶用量。一般情況下僅有小部分計算機輔助電源中所用的是非晶電池。光伏組件通常由1個或多個太陽能電池片構成，形成一個完整的太陽能電池板。

1.2 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點

與常規(guī)的發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能光伏發(fā)電體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)越性。首先該發(fā)電方式主要利用太陽能資源完成發(fā)電，不僅具有一定的安全性，而且對環(huán)境無任何破壞作用，太陽能發(fā)電全程中不會產(chǎn)生噪聲，且太陽能資源屬于可再生資源，能夠降低對資源的浪費，有效解決目前存在的資源危機。其次采用太陽能發(fā)電，能夠打破資源分布地域的限制，在發(fā)電過程中利用建筑屋面，無需消耗任何燃料。另外在這種發(fā)電模式下，無需進行傳統(tǒng)的輸電線路架構工程，降低了能源利用的資金與人力投入。太陽能能源質量高，便于進行更深入的建設與發(fā)展。通常在較短的時間內(nèi)便能夠獲取到一定的太陽能資源，其在社會中有著較高的認可度。然而，太陽能光伏發(fā)電也存在一定本身的缺陷。首先，季節(jié)、天氣等氣象條件的變化會在一定程度上影響到太陽能光伏發(fā)電的使用效率。另外，太陽能照射能源的整體分布密度較小，在發(fā)電過程中對空間面積有著較高的要求。

2 太陽能光伏發(fā)電在我國的應用價值

近年來，我國以豐富的太陽能資源成為光伏產(chǎn)業(yè)大國。據(jù)有關調(diào)查資料顯示，目前我國光伏企業(yè)所產(chǎn)的太陽電池占領全球市場份額的50%左右，然而其中約98%太陽電池銷往世界各地，僅有小部分在國內(nèi)市場銷售，可見當前我國的太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展情況。近年來，太陽能光伏發(fā)電在通信、工業(yè)以及邊緣地區(qū)得到了有效的應用，首先，其在通信與工業(yè)領域中的應用主要體現(xiàn)在光纜通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、鐵路信號系統(tǒng)、燈塔、地震臺站、水文觀測等系統(tǒng)的構建。其次目前農(nóng)村與邊遠山區(qū)普遍建立了太陽能照明燈、太陽能水泵等，有效解決了邊遠地區(qū)的用電問題。另外目前市場上還出現(xiàn)了大量了以太陽能為核心的玩具、手表、電動汽車等，太陽能光伏發(fā)電在我國的應用價值得到了深刻的體現(xiàn)。太陽能發(fā)電有著廣闊的發(fā)展前景。太陽輻射到地球表面的能量十分巨大，相當于目前全世界一年能源總消耗量的 3.5 萬倍。從長遠看，太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。據(jù)預測，到2030年太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應中將達到10%以上；2040年太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀末太陽能發(fā)電將占到60%以上，顯示出重要戰(zhàn)略地位。

3 太陽能光伏發(fā)電的相關技術探討

3.1 太陽能電池技術

作為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，光伏電池的光電轉換效率以及生產(chǎn)成本是目前太陽能電池技術面臨的兩個重要問題。第一代光伏電池盡管已經(jīng)達到成熟階段，然而由于成本較高，并未在市場中推廣開來。第二代光伏電池采用了薄膜技術，不僅降低了對半導體材料的消耗，而且有利于實現(xiàn)大批量的自動化生產(chǎn)，節(jié)約了生產(chǎn)成本。國際上所開發(fā)的第二代電池組件效率達到10%以上，使用壽命延長至15年，無論從使用性能還是生產(chǎn)成本方面均得到了較大的提升。目前研究者已經(jīng)將目光投向了第三代太陽能電池的研究，力圖將光電轉換效率提升至93%以上，主要涉及到量子點、有機聚合物電池、納米結構電池等，有著廣闊的應用前景。

3.2 聚光光伏技術

聚光光伏技術能夠將太陽光聚集到一定面積的聚光電池上，增強太陽輻射的能量密度，而且采用價格低廉的聚光器代替價格相對較高的太陽能電池，降低太陽能光伏發(fā)電的整體運行成本。作為聚光光伏技術的重要組成部件，熱光伏聚光器類型多樣。通常太陽將輻射器加到高溫，實現(xiàn)光熱之間的有效轉換，然后輻射器再將輻射反送到太陽電池，實現(xiàn)光電轉換。目前我國已經(jīng)研制出了“4倍聚光+跟蹤”光伏發(fā)電技術，兼顧廉價、高效、輕巧等多種優(yōu)越性。

3.3 孤島效應檢測技術

孤島效應檢測技術是太陽能光伏發(fā)電技術的核心。當電網(wǎng)受電氣故障、停電維修等多種因素影響出現(xiàn)斷電時，自給供電孤島的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仍能夠提供負載供電，保障用電功能的實現(xiàn)。光伏并網(wǎng)發(fā)電的孤島運行狀態(tài)往往存在著較大的安全隱患，其電壓與頻率具有不穩(wěn)定性，且無法實現(xiàn)控制，容易損壞設備，因此可實施孤島效應檢測。檢測方法主要包括被動式與主動式兩種，前者多用于負載功率穩(wěn)定、與逆變器輸出不匹配的場合；后者則多用于電網(wǎng)故障場合。

4 結語

目前，太陽能光伏發(fā)電以其可再生、能源質量高、清潔環(huán)保等特點成為世界各國研究的重點，必須加強對太陽能光伏發(fā)電技術的優(yōu)化、改進，擴大其在國內(nèi)的應用范圍，推動我國可再生能源利用的有效發(fā)展。

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