宋濤

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)已相對(duì)成熟，并對(duì)我國的能源與環(huán)境問題有著重要的影響。但從當(dāng)前的太陽能光伏發(fā)電工作的實(shí)際情況來看，仍然存在許多問題，包括制造成本高以及轉(zhuǎn)換效率低等。依托當(dāng)前現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，對(duì)太陽能光伏發(fā)電各環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化管理與控制，不僅僅能夠使光伏發(fā)電過程更加穩(wěn)定，同時(shí)，能夠使發(fā)電系統(tǒng)的作用得到全面發(fā)揮，對(duì)我國能源以及電力事業(yè)的健康發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：太陽能;光伏發(fā)電技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展

引言

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，世界逐漸向經(jīng)濟(jì)全球化方向發(fā)展，人民群眾的生活質(zhì)量和水平越來越高，在為人們高質(zhì)量生活帶來更多幫助的同時(shí)，能源不足和環(huán)境污染問題也日漸突出，對(duì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的不良影響。而因?yàn)樘柲苋≈槐M用之不竭，幾乎所有地區(qū)都能夠獲取到太陽能，其已經(jīng)成為了當(dāng)前的一種必要的新能源，是人類發(fā)展、使用不可或缺的一部分。

1太陽能光伏發(fā)電技術(shù)重要性

我國處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一個(gè)時(shí)代，各項(xiàng)工程的開展對(duì)于能源的需求量越來越大，而傳統(tǒng)的煤炭等化石能源不斷減少，加劇了能源危機(jī)的出現(xiàn)，2020年我能源缺口達(dá)到8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，我們必須找出新型能源來彌補(bǔ)能源缺口。與此同時(shí)，空氣污染和全球升溫等環(huán)境問題也給人類帶來了嚴(yán)重威脅，我國是世界上最大的能源消費(fèi)國，絕大多數(shù)能源來自于燒煤，2020年我國燒掉了40.4億噸煤，比其他國家加起來還要多，二氧化碳排放量占全世界的30.7%，位居世界第一，我國的熱電廠每年要燒掉20多億噸煤，也就是每年要排放至少50億噸二氧化碳和0.32億噸空氣污染物。太陽光在每平米地面實(shí)際功率是0.3千瓦左右，現(xiàn)在光伏電池的效率保守估計(jì)為15%，也能保證每平方米地表每天提供約0.3度電，每年提供約100度電，2020年我國總發(fā)電量是74170億度電，理論上7.4萬平方公里的光伏電站就可以給全國供電了，所以目前看來，解決以上問題最可靠的方法就是光伏發(fā)電。

2太陽能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

光電池，是光伏發(fā)電技術(shù)的核心領(lǐng)域。作為一種以太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，各國政府均高度重視太陽能電池的研發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用，因此，在本世紀(jì)，光電池取得突破性進(jìn)展，成為太陽能發(fā)展應(yīng)用的主要趨勢(shì)。現(xiàn)階段太陽能電池仍然以高效晶體硅電池為主，以光電效應(yīng)為原理，存在一定的局限性。

2.1光伏電池轉(zhuǎn)換效率

我國雖然燒掉了全世界近一半的煤炭，但是光伏電池產(chǎn)量光伏電池的裝機(jī)容量和太陽能發(fā)電量都已經(jīng)以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)位居世界第一。近幾年，我國光伏企業(yè)利用國內(nèi)的補(bǔ)貼政策，從多晶硅向單晶硅升級(jí)，快速開發(fā)了一大批核心技術(shù)，比如說單晶硅棒拉晶，單晶爐熱屏，金剛線切割，硅碳分離等，目前市場(chǎng)的光伏電池光電轉(zhuǎn)化效率普遍在18%以上，P型RERC單晶光伏電池，理論轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到24%，隨著光伏電池制造技術(shù)的飛速升級(jí)，光伏的發(fā)電效率還有進(jìn)一步提高的潛力，這樣能使光伏發(fā)電提供平價(jià)電力，不靠國家補(bǔ)貼也能和傳統(tǒng)電廠競爭。

2.2光伏電池制造成本

光伏產(chǎn)業(yè)既是發(fā)電行業(yè)也是耗電行業(yè)，生產(chǎn)光伏電池，首先需要制備純度達(dá)到99.999999%的硅原料，為了提高轉(zhuǎn)換效率，現(xiàn)在的很多光伏電池對(duì)原料的要求已經(jīng)達(dá)到了電子級(jí)，也就是小數(shù)點(diǎn)后面11個(gè)9，意味著制造電池的能耗成本將更大，生產(chǎn)光伏組件消耗的電力主要就用于提純硅原料制造單晶硅片和生產(chǎn)硅元件，一旦光伏發(fā)電成本低于市場(chǎng)電價(jià)，就會(huì)帶來成本下降的良性循環(huán)效果，從而可以持續(xù)取代傳統(tǒng)的發(fā)電模式。

3太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展措施

3.1提高太陽能光伏發(fā)電功率轉(zhuǎn)換效率

對(duì)于太陽能光伏發(fā)電來講，在體現(xiàn)發(fā)電功能的過程中會(huì)受到光照強(qiáng)度以及外在環(huán)境等相關(guān)因素的影響，這也就導(dǎo)致光伏發(fā)電的相關(guān)電能輸出功率會(huì)處于較大的波動(dòng)狀態(tài)。有關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查當(dāng)中顯示，太陽能本身的電壓和電流是非線性關(guān)系的，所以輸出功率的變化和外界日照以及環(huán)境溫度變化具有密切聯(lián)系。正因如此，在進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電的過程中，需要根據(jù)電能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，保證電能可以和負(fù)載進(jìn)行全面的結(jié)合，達(dá)到最大效率的功率轉(zhuǎn)化。在實(shí)際改進(jìn)的過程中，需要尋找并且確定最大功率點(diǎn)，然后進(jìn)行最優(yōu)化的比較，從而使能源效率應(yīng)用最大化得到真正的實(shí)現(xiàn)。基于當(dāng)前的實(shí)際情況來看，在解決這一問題的過程中，所提出的方法包括行壓跟蹤法以及爬山改進(jìn)法，等等。

3.2發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)劣能夠在一定程度上決定整個(gè)系統(tǒng)是否能夠安全運(yùn)行，保障生產(chǎn)電能的質(zhì)量。通過對(duì)系統(tǒng)總功能的分析，能夠使通信功能在接收監(jiān)控器采集的時(shí)候進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)參數(shù)的實(shí)際控制;數(shù)據(jù)的處理記錄功能則能夠?qū)Ρ匾膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理;安全監(jiān)控功能則能夠通過收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，若是在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)了意外，則能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)，記錄相關(guān)的信息數(shù)據(jù)供工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3.3加強(qiáng)太陽能電池開發(fā)技術(shù)得突破

相比而言，基于光化學(xué)效應(yīng)的薄膜電池有著更為廣泛的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如生產(chǎn)成本低，能量利用率高。當(dāng)前，薄膜電池仍然處于研發(fā)階段，存在一定的技術(shù)瓶頸，但各國政府以及科研機(jī)構(gòu)均將薄膜電池的研發(fā)作為太陽能應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容，因此，在投入力度不斷加強(qiáng)的前提條件下，薄膜電池最終將取得突破性進(jìn)展，徹底改寫太陽能在電池領(lǐng)域應(yīng)用的局面，提升太陽能的經(jīng)濟(jì)效益。有相關(guān)報(bào)告提出，2025年我國光伏發(fā)電新增裝機(jī)成本將普遍低于每度0.3元，到了2035年光伏電站投資可以再壓縮37%，如果真的可以實(shí)現(xiàn)，不用環(huán)保政策提供壓力，市場(chǎng)會(huì)自發(fā)選擇光伏發(fā)電，淘汰傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠。

3.4全面加強(qiáng)運(yùn)營維護(hù)與管理

對(duì)于太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來講，在實(shí)際建設(shè)過程中，建設(shè)工作是保證項(xiàng)目能夠完成的主體工作內(nèi)容也是最重要的工作內(nèi)容，但是在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)營的過程中運(yùn)營維護(hù)與管理對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目來講才是保障項(xiàng)目穩(wěn)定的最主要因素。所以針對(duì)運(yùn)營維護(hù)管理工作需要進(jìn)行全面的加強(qiáng)，這樣才能夠保證整個(gè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長久的運(yùn)行。為全面提升太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目的運(yùn)營維護(hù)與管理水平，需要就當(dāng)前的運(yùn)營維護(hù)工作進(jìn)行全面的分析，并基于現(xiàn)代化的運(yùn)營維護(hù)管理工作要求，對(duì)工作隊(duì)伍、工作方法和工作理念進(jìn)行創(chuàng)新，培養(yǎng)一支高素質(zhì)以及高水平的運(yùn)營管理工作人員隊(duì)伍，使各項(xiàng)工作的完成都能夠真正基于相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在進(jìn)行光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的過程中，還需要在項(xiàng)目建設(shè)的服務(wù)內(nèi)容當(dāng)中，將運(yùn)營與維護(hù)納入建設(shè)項(xiàng)目的主體工作內(nèi)容當(dāng)中。

結(jié)語

我國有大片的中緯度干旱土地適合光伏電站，另外人口數(shù)量大，人均資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用，又要考慮全球性的氣候與環(huán)境惡化問題，所以國家政策傾向于新能源企業(yè)能頂住傳統(tǒng)能源集團(tuán)的壓力并向新能源企業(yè)提供補(bǔ)貼來發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)，國家相關(guān)報(bào)告指出，預(yù)計(jì)到2050年我國的光伏裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到5，000億吉瓦，將成為我國的第一大能源，提供當(dāng)年全國用電量的40%。在這一背景下，光伏發(fā)電的發(fā)展運(yùn)用可謂是前途一片光明。但另一方面，光伏發(fā)電雖然屬于一種綠色無污染的新能源，且我國光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)處于世界前列，卻依然存在很多問題，如容易受到天氣影響，流密度不是很好，轉(zhuǎn)換效率依舊偏低，參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)壓、調(diào)頻困難等，同時(shí)隨著國家補(bǔ)貼逐步取消，生產(chǎn)規(guī)模、材料使用和技術(shù)升級(jí)等方面的問題在未來光伏發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用中亟需解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]李偉.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)研究[J].江蘇科技信息，2020，35（24）：54-56.

[2]趙晶，趙爭鳴，周德佳.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].電氣應(yīng)用，2019（10）：6-10.

[3]張力.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019（35）：90-91.