光伏发电技术现状及应用趋势探究应学武

光伏发电技术现状及应用趋势探究应学武

应学武

（国网安徽省电力有限公司合肥供电公司安徽合肥230000）

摘要：能源短缺是当今世界能源的主要问题，随着化石能源的不断消耗，能源短缺问题日益严重，且因化石燃料的燃烧利用效率较低，对大气的污染影响极其严重，全球气候变暖、雾霾、冰川融化等近几年热度很高的话题都与化石能源的利用密不可分。鉴于此，本文就光伏发电技术现状及应用趋势展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：光伏发电；发电原理；系统构成；关键技术；应用趋势

1、太阳能光伏发电技术的原理及系统构成

太阳能光伏发电系统是光伏发电技术的典型应用，该系统主要是由光伏电池组、光伏系统电池控制器、交直流逆变器、蓄电池组、电缆等部分组成，各部分均承担着不同的功能。太阳能光伏电池组主管转换能量，它是发电系统的核心部件，由一系列的太阳能电池排列组合而成，这些太阳能电池根据使用材料的不同，通常可分为硅基光伏电池、化合物光伏电池、聚合物光伏电池以及纳米晶光伏组件四类。聚合物光伏电池和纳米晶光伏组件分别是由聚合物光敏活性层和纳米染料增感材料起作用的，两者均具有成本低廉的优势，但转换效率都相对较低，且稳定性较差，目前仍处于研究阶段。

新能源光伏发电技术的原理光伏发电形式是依靠半导体材料使太阳能转换为电能。光伏发电即半导体的光伏效应的基本原理如图1。

图1光伏发电半导体光伏效应原理图

如图1所示，由半导体材料组成的PN结两侧，通过载流子的互相扩散形成了中间的空间电荷区（图1中的W区），W区域宽度很窄，产生电场（Ei）。该电场能阻挡大多数的载流子继续向对方区域扩散，但是却能牵引极少数特殊的载流子扩散到对方区域。由于这种特殊的载流子数量极少，很难形成电流并输出电能。但是在阳光的照射下就能促进产生非平衡电子，并在电场的牵引下使P区的电子向N区移动，这就使N区电子过剩，P区形成大量空穴，这样就形成了另外一个电场Eph，该电场与内电场Ei方向相反，并使PN结之间产生电动势，接通电路便能产生电流输出电能，从而形成太阳能光伏电池。把这些小的光伏电池组装在一起，就会在光照下输出足够多的电能。

2、新能源光伏发电技术的应用范围

2.1、新能源光伏照明系统

在我们生活周边，已经存在很多太阳能照明灯，如路灯、楼道灯和草坪灯等。太阳能灯一般有定时和光控两种控制方式。定时控制系统一般采用单片机和模拟电路进行控制，一般需要提前设定好自动开关的时间。光控控制系统是利用光敏器件，设置光线限度值，自动控制灯的开关。照明系统中除了灯具还包含太阳能电池板、蓄电池、充放电控制器、逆变器等。

2.2、独立光伏发电系统

在太阳能发电的电厂之中，独立的光伏发电系统是不会和整个电场中的公共电脑系统进行连接的，这属于一种孤立的运行的发电系统。所以在建设的过程中，这种系统也是远离整体的公共电网，在郊区或者野外进行移动式手电方法，这也会使用到便携式的电源，例如：在公共电网比较难以覆盖到的边远山区和海边，都会使用到这一发电设备，由于太阳能所具有的发电特点就是白天发电，而复合电的用电一般是全天候的，也就是说夜间也会使用电能。所以在独立的光伏发电系统中，还需要拥有储存能源的硬件设施，这也是一个必不可少的设备。尽管在整个供电系统过程中，电能受到气象环境的影响因素很大，供电的稳定性也比较差，但是针对边远地区和没有电的居民来说，这也能够解决其对电力的需求，合理有效地解决电能短缺的问题。

2.3、并网光伏发电系统

在电场中，光伏发电系统中，并网光伏发电系统会和公共的电网相互连接。二者的连接主要就是为了能够共同的承担其整个区域的供电任务，在整个电网使用的过程中，其光伏电池的列阵，所代表的就是直流电，经过逆向的转换器，变成和电网相同频率的交流电，这也是一种最新的发电方式。以电压源或者是电流源的方式进入整个的用电系统，这样的输电方式，其容量可以是非常大的。同时在公共电网中，这种电力发电方式扮演着储备能源的主要环节，也是一个重要的角色，所以整个系统中并不需要其他的储备电池，这也在从根本上减少了电厂电网运行的基本成本，提高了整体运行的效率，也保证了电能使用的稳定性。光伏的并网系统中太阳能的转换效率，也远远高于独立的系统，这也是目前世界上太阳能进行光伏发电技术中最为合理的发展角度。

3、我国太阳能光伏发电现状和发展趋势

近些年来，我国对太阳能光伏发电应用越来越多，而且光伏发电产业的发展也越来越受重视。虽然光伏发电取得了一些成绩，光伏发电比较普及，但是其中还存在一些问题：第一，我国的太阳能发电的成本比较高。太阳能发电成本远远高于风能发电，而成本高其销售的价格就高，这样在市场上的竞争力就比较低，而且光伏发电组件的成本高。第二，太阳能光伏产业链需要进一步完善。太阳能光伏发电中的技术水平还不够，而且在工作中还缺乏对进入行业的企业的管理和规范。现在的太阳能光伏企业的竞争比较大，而且我国在光伏发电产业方面还没有原材料，我国对原材料的进口和出口还存在压迫，我国的太阳能光伏发电产业链存在较大的问题。

在未来光伏发电成本会慢慢的下降，而且未来太阳能光伏发电也会逐渐的市场化，其价格会相应的调整。当然在这个过程中，政府也应该给予一定的支持，保证太阳能光伏产业的发展。在未来我国对光伏发电的原材料的研究也会增加，为了解决现在的原材料进口和产品出口的问题，原材料的问题必须要解决。而且在未来太阳能光伏发电会代替传统的煤炭、石油等发电方式。在社会和经济发展的同时，环境问题也会受到世界各国的重视。而且在未来也会出现更多的新能源解决现在的问题。我国现在的太阳能源很丰富，在很多地区都有广泛的资源，这也会促进我国太阳能光伏发电产业的发展。而且在未来我国对再生能源的重视程度会提高。我国现在的环境问题比较严重，所以我国加大对可再生能源的研究，以期解决我国面临的环境问题，促进我国经济的发展。

结束语

综上所述，太阳能光伏发电技术的应用有效地解决了偏远地区电能的供应性问题，同时其广泛应用有助于缓解能源短缺现状，有望成为替代能源，同时也应该看到，太阳能光伏发电技术的研究和应用还存在着很多问题需要解决和研究，特别是在我国这样一个起步比较晚的国家，但毋庸置疑的是，随着科研人员的不断努力，未来太阳能光伏发电技术的技术瓶颈一定会被不断突破，而其应用前景也将越来越广阔。

参考文献

[1]黄长杰，赵学会，王克峰，祝军.合肥地区光伏发电并网技术分析[J].安徽建筑，2017，24(03):208-209+238.

[2]唐瑞.光伏并网发电系统电能质量扰动检测及分类方法研究[D].沈阳农业大学，2017.