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。
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