武春

【摘 要】在我國(guó)快速發(fā)展的過(guò)程中，能源問(wèn)題成為人類社會(huì)必須要解決的問(wèn)題。由于一些化石燃料在使用過(guò)程中對(duì)人類賴以生存的環(huán)境造成了無(wú)法忽視的破壞，因此開發(fā)新能源成為了各國(guó)著重關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種背景下，就太陽(yáng)能光伏發(fā)電現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)外關(guān)于光伏發(fā)電新的技術(shù)與應(yīng)用，探討新形勢(shì)下我國(guó)對(duì)于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)諸多問(wèn)題的對(duì)策分析。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電現(xiàn)狀；產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題；對(duì)策

引言

太陽(yáng)能的可再生性、無(wú)污染性都讓其受到社會(huì)發(fā)展的青睞，在社會(huì)生活的很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，比如太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能發(fā)電板等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的應(yīng)用都較為獨(dú)立，還需要大規(guī)模的使用才能發(fā)揮作用，但隨著太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)類型的逐漸增多和技術(shù)上的日益改善，使得這些產(chǎn)品的應(yīng)用范圍更加廣泛，使得運(yùn)用光伏微電技術(shù)成為當(dāng)前發(fā)展最迅速、運(yùn)用范圍最廣的新型能源技術(shù)，以確保我國(guó)電力資源可以滿足社會(huì)生活需求。

1太陽(yáng)能熱電發(fā)電原理

太陽(yáng)能熱電發(fā)電技術(shù)（STEG）是將太陽(yáng)能集熱技術(shù)與熱電發(fā)電技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種環(huán)保能源技術(shù)，包括光-熱轉(zhuǎn)換和熱-電轉(zhuǎn)換2個(gè)過(guò)程。熱電發(fā)電又稱為溫差發(fā)電，是利用熱電材料的塞貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電技術(shù)。塞貝克效應(yīng)最初是由德國(guó)科學(xué)家于1821年發(fā)現(xiàn)，該效應(yīng)是指由2種不同材料的半導(dǎo)體構(gòu)成的回路中，2個(gè)連接端點(diǎn)的溫度不同時(shí)，連接端點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并在回路中產(chǎn)生電流。太陽(yáng)能熱電發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、熱源循環(huán)系統(tǒng)、冷源循環(huán)系統(tǒng)、半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊、控制模塊、負(fù)載等組成。太陽(yáng)輻射能投射到太陽(yáng)能集熱器上，被集熱器中的介質(zhì)吸收。高溫介質(zhì)把熱量傳送到溫差發(fā)電模塊的熱端，溫差發(fā)電模塊的冷端通過(guò)散熱回路維持一定的溫度，溫差發(fā)電模塊的兩端有了一定的溫差，從而把熱能轉(zhuǎn)換為電能，電能通過(guò)電源控制電路的一系列變換，轉(zhuǎn)成交流電壓，接到負(fù)載上。

2光伏發(fā)電系統(tǒng)概述

光伏發(fā)電技術(shù)是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)化為直流電的技術(shù)，太陽(yáng)能作為清潔、可持續(xù)能源，在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用前景越來(lái)越大，在當(dāng)前的發(fā)電系統(tǒng)中有多種形式的光伏發(fā)電系統(tǒng)，常用的是獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。其中獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種獨(dú)立運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)，和電網(wǎng)之間沒有聯(lián)系，一般建立在與電力系統(tǒng)相隔較遠(yuǎn)的邊遠(yuǎn)地區(qū)或者野外，白天太陽(yáng)能豐富的時(shí)候可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在蓄電池中供晚上使用。但獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，所以一般都會(huì)建立一個(gè)普通的輔助電站，一旦出現(xiàn)故障時(shí)可以應(yīng)急，所以獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本較高。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是將光伏發(fā)電設(shè)備與電網(wǎng)并網(wǎng)連接在一起進(jìn)行發(fā)電的一種模式，光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能必須要經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)化之后才可以送入電網(wǎng)，不需要蓄電池，而且運(yùn)行比獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定，成本更低。這兩種發(fā)電系統(tǒng)都有一定的局限性，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，發(fā)電技術(shù)的研究也越來(lái)越深入，產(chǎn)生了一種新的發(fā)電模式，即分布式光伏發(fā)電，該模式是一種就近發(fā)電、就近并網(wǎng)利用的發(fā)電模式，屬于家庭發(fā)電模式中的一種，具有很高的節(jié)能性、環(huán)保性，而且分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)使用十分便捷，群眾可以在自家屋頂以及戶外場(chǎng)地中選擇合適的位置進(jìn)行安裝，安裝過(guò)程簡(jiǎn)便，設(shè)備的空間占用率小，由于優(yōu)點(diǎn)眾多，當(dāng)前分布式光伏發(fā)電的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

3改造和優(yōu)化光伏發(fā)電站的方法

3.1光伏發(fā)電建筑一體化技術(shù)的應(yīng)用

隨著太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)逐漸被應(yīng)用到建筑工程中，逐漸形成了光伏建筑一體化模型。具體的應(yīng)用原理為：將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝在建筑物的頂端，將其同建筑內(nèi)部的電力線路連接起來(lái)，通過(guò)太陽(yáng)光能與電能之間的轉(zhuǎn)化，來(lái)發(fā)揮對(duì)建筑室內(nèi)用電的補(bǔ)償作用，當(dāng)建筑電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題，出現(xiàn)斷電時(shí)，可以啟動(dòng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，來(lái)持續(xù)供電，維持建筑物內(nèi)部各個(gè)用電設(shè)備的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)研究表明，這種光伏建筑一體化的模式未來(lái)會(huì)有更廣闊的發(fā)展，能夠同建筑幕墻有效配合，二者都能夠有效吸收太陽(yáng)輻射能、光能等?，F(xiàn)階段來(lái)看，光伏建筑一體化技術(shù)多數(shù)用于建筑頂端，其技術(shù)發(fā)展相對(duì)完善。光伏建筑一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用還處于初始階段，需要大量的成本投資，然而，其發(fā)展前景廣闊、對(duì)于建筑物用電系統(tǒng)的完善與發(fā)展有著不可替代的作用。

3.2太陽(yáng)能光伏技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國(guó)電力系統(tǒng)始終處于緊張狀態(tài)，以城市供電為例，在應(yīng)用電能的高峰期必然產(chǎn)生過(guò)高的需求量，而在配合使用并網(wǎng)光伏發(fā)電的過(guò)程中，可以規(guī)避其使用高峰期的公共用電需求。在交通領(lǐng)域中，部分無(wú)人值守的道路能夠通過(guò)配合應(yīng)用光伏技術(shù)提供備用電能的支持，從而保障運(yùn)輸能力始終處于有電狀態(tài)。而部分標(biāo)志燈和高空障礙燈都能夠由其技術(shù)提供電力支持。其研發(fā)的應(yīng)用途徑中，對(duì)于通信通訊的電力支持也不容小覷，通常微波中繼站無(wú)需人工值守但是當(dāng)光纜維護(hù)站出現(xiàn)電能供給不足的情況，也必須經(jīng)過(guò)人為供電完成通訊電源系統(tǒng)的持續(xù)供電，但是依據(jù)配合并網(wǎng)光伏發(fā)電的應(yīng)用，可以實(shí)際解決這一問(wèn)題，同時(shí)對(duì)供電系統(tǒng)形成雙重保障。而大型光伏供電站的建立，能夠解決我國(guó)部分地區(qū)的大規(guī)模用電問(wèn)題。

3.3光伏發(fā)電技術(shù)研發(fā)的方向

我國(guó)光伏行業(yè)發(fā)展中，其主要研發(fā)方向便是大容量、高參數(shù)以及連續(xù)性。想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，可以利用規(guī)劃來(lái)切實(shí)擴(kuò)大發(fā)電的實(shí)際規(guī)模，從而降低光伏發(fā)電的實(shí)際成本。就光熱發(fā)電運(yùn)行聚光度、溫度以及轉(zhuǎn)換效率方面來(lái)說(shuō)，能夠切實(shí)提高其運(yùn)行的實(shí)際參數(shù)。從儲(chǔ)熱性能方面的提高來(lái)切實(shí)提高光伏發(fā)電的連續(xù)性。

3.4在并網(wǎng)計(jì)劃的應(yīng)用

目前所提到的并網(wǎng)計(jì)劃就是將原有的光伏發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)進(jìn)行有效連接，這樣能夠有效分擔(dān)當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)電任務(wù)。光伏發(fā)電需要在天氣良好，光照充足的環(huán)境中進(jìn)行，這樣能夠提高發(fā)電質(zhì)量。通過(guò)新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能能夠全面輸送到電網(wǎng)當(dāng)中，降低運(yùn)行成本和綜合損失，還能全面提升供電系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性。在并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員還能結(jié)合不同發(fā)電要求拓寬發(fā)電基本形式，例如風(fēng)能發(fā)電能等，這樣能夠在各類環(huán)境中對(duì)發(fā)電方式進(jìn)行調(diào)控，有效節(jié)約能源。

結(jié)語(yǔ)

1）設(shè)計(jì)與溫差發(fā)電模塊相匹配的聚光系統(tǒng)，可以采用集熱板集熱降低聚光系統(tǒng)成本。2）設(shè)計(jì)優(yōu)化熱電發(fā)電模塊集熱體部分，優(yōu)化幾何尺寸、高效的太陽(yáng)光吸收涂層、真空絕熱技術(shù)是提高集熱體性能的重要途徑。3）開發(fā)高性能熱電材料，提高熱電發(fā)電模塊的性能，降低成本。4）設(shè)計(jì)與太陽(yáng)能熱電發(fā)電系統(tǒng)相配套的熱存儲(chǔ)系統(tǒng)。太陽(yáng)能是具有無(wú)限開發(fā)優(yōu)點(diǎn)的可再生能源，很多年來(lái)一直是研究的熱點(diǎn)。太陽(yáng)能熱電發(fā)電技術(shù)開辟了太陽(yáng)能利用的新方式，發(fā)達(dá)國(guó)家已將太陽(yáng)能熱電發(fā)電技術(shù)及其太陽(yáng)能溫差發(fā)電的發(fā)展列入中長(zhǎng)期新能源開發(fā)利用計(jì)劃。隨著熱電材料的發(fā)展和性能的提高，太陽(yáng)能溫差發(fā)電技術(shù)將在新能源領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙穎.獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2009.

（作者單位：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司）