主页“『银猪注册』，中国期刊网浅谈太阳能光伏发电技术的应用现状与发展趋势 王金平 河北省电力建设第一工程公司河北石家庄050031 摘要： 随着我国电力事业的发展，国家对电力行业环保要求越来越高， 国家鼓励绿色能源、清洁能源的大力发展，逐步替代传统高能耗电力产业。我国 光照资源丰富，光伏发电技术逐渐成熟，光伏发电将逐步成为清洁能源的重要组 成部分。 关键词：太阳能；光伏发电；发展前景 前言： 随着太阳能光伏发电技术的发展及应用，让我更加深刻的认识到发展 利用清洁能源是我国持续良好发展必须要走的能源之路。只有这样才能最大限度 的降低电力行业对环境的污染，从而保证我国电力行业持续良性发展。 太阳能光伏发电概述进入21 世纪后，随着人类工业化文明的日趋发展，能源问题越来越受 到重视和关注，电力的需求量也随之增长，其中火电、水电、核电等占了很大的 比重。我国发电的主要来源仍是火力发电，但火力发电需要燃烧大量的煤炭、石 油等化石燃料，造成了资源的匮乏和环境的破坏。太阳能光伏发电技术逐渐兴起， 这是一种将太阳辐射能转化为电能的新型发电技术。目前中国的太阳能发电尚处 于起步阶段，由于技术问题，中国的太阳能光伏产业成本高，竞争力弱，这不仅 需要技术的引进、开发，产业的管理模式，这更是政府的政策引导和扶持作用。 太阳能光伏发电技术的具体应用21 光伏并网发电 光伏并网系统通常可以看作是大电网的组成部分，它可以传输有功功 率和无功功率到与之相连接的电力系统中。按照有无储能装置，光伏并网系统可 分为有储能装置光伏并网系统和无储能装置光伏并网系统。根据功率级别和光伏 阵列的分布情况，可将光伏并网系统分为集中型大型光伏并网系统和分布式小型 光伏并网系统。光伏并网发电就是利用并网逆变器将光伏系统连接到大电网中， 将光伏系统所产生的电能传输到大电网中，由电网进行分配，为当地的负荷供电。 随着对系统稳定运行要求的逐步升高，光伏并网发电已成为当今社会光伏发电系 统主要采用的运行方式。 22 独立光伏发电系统的建立 中国期刊网 wwwqikanchinanet 独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，因此其建设地点一般选 在与电网隔离的偏远地区，比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独 立光伏发电系统中不可缺少的，这是由于太阳能发电一般选择在白天，然而负荷 用电是全天24h 实施，这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境 影响下，其供电可靠性很难得到保障，然而对于偏远无电地区而言这一系统的建 立已然产生十分重要的社会价值。 23 光伏建筑一体化应用 关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面：通过在建筑物屋顶 安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联，进而构成光伏建筑一体化系统； 通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板，利用光伏玻璃幕 墙替代原有幕墙，提高墙面积屋顶的太阳能吸收量，这就同时实现了建材功能与 发电功能，是对光伏发电成本的有效控制。与此同时，在墙体外饰材料研究方面 也出现了全新的彩色光伏模块，这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得 建筑物外观更具美学欣赏价值。 24 混合型光伏发电系统的构建 所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏 发电系统的过程，混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势， 扬长避短，从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状 况的影响，在冬季风力较大地区，就可通过光伏发电和风力发电的混合模式，尽 可能减少天气变化对发电系统的影响，进而达到控制负载发电率的目的。 25 光伏发电在LED 照明中的应用 作为半导体材料制作而成的组件，LED 与光伏发电的结合可实现电能至 光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势，并且 照明周期较长，且易于维护。光伏发电在LED 照明系统中的应用突出了光生伏特 效应的技术原理，通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化，再借助LED 照明 系统将其转化为最终的光能。 太阳能光伏发展的趋势31 提高光电转换效率，降低电池材料成本 在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技 术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池，从理论研究 看，在阳光集中辐照时，利用希泽光电效应可能达到的光电转换效率的极限值为 632%，但只有使用理想的材料才能达到。若使晶体结构中形成的缺陷能准确无 误地出现在所需要的地方，实际上也很难做到。 德国科学家正在进行这方面的实验，他们在单晶硅中掺入稀土金属元 素铒（Er）来制造太阳电池，以测试它对转换效率可能产生的影响，德国夫朗霍 费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将 电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一个13nm厚的氧化物钝化层 中国期刊网 wwwqikanchinanet 与两层减反射涂层相结合。通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率： 通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达233%。Kyocera 公司制备的 大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为1944%。 32 降低目前主流光伏电池材料的成本 降低硅材料用量是降低价格的主要途径。目前，太阳电池材料主要以 硅材料为主，但是硅材料还面临着许多问题，多晶硅产业上游环节技术壁垒高、 投入大、量产时间长、市场风险高，因此不仅要寻找更为方便易行的硅材料提纯 技术以扩大生产，而且要采用新技术，在获得同样电能的基础上减少硅材料用量。 而与晶体硅电池相比，薄膜电池在效率与成本方面改善的空间更大，多晶硅价格 的上涨会增加薄膜电池的成本优势。 33 提高建筑光伏发电面积 大量的建筑屋顶都是没有充分的利用，应建立建筑相结合的并网光伏 系统，主要形式是城市并网发电的屋顶并网光伏系统。在我国东部沿海经济发达 地区，用电量大，对光伏发电能力需求强；同时目前我国光伏产业主要集中在东 部省份，光伏产业对当地经济的发展起着重要作用，在城市建设屋顶并网发电系 统（BAPV）及光伏建筑一体化集成光伏系统（BIPV），对于城市的供电与节能起 到很好的作用。《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020 年安装建筑光伏2 万套，累计安装100 万千瓦。 34 提高地面光伏发电 在世界各地的沙漠、戈壁、荒漠都可以大面积的利用，比如在我国有 264万平方公里的荒漠资源，其中干旱区荒漠化土地面积为 250 多万平方公里； 主要分布在光照资源丰富的西北地区，其年总辐射在1600-2300 千瓦时平方米。 在内蒙古的鄂尔多斯、甘肃的河西走廊绿洲边缘、新疆的塔克拉玛干沙漠边缘、 晋西北及陕北等靠近电力线路和负荷中心，还有很好的旅游资源，可以作为大型 并网光伏项目的起步区域。 结语： 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生绿色能源，不产生任何的环 境污染。我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核 电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠，最具潜 力的研究领域，随着成本问题将逐步解决，加之国家政策支持，中国太阳能市场 将变得很大。 参考文献： [1]吴理博光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现[D]清华大学， 2006 [2]马宁太阳能光伏发电概述及发展前景[J]智能建筑电气技术，2011 中国期刊网wwwqikanchinanet [3]王文静中国光伏产业发展研究报告[R]北京：中国可再生能源发展项 目办公室，2004