摘要：太阳能光伏发电作为一种新型可再生清洁能源，已在世界各国广泛使用，各种技术不断成熟和完善。太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏板和并网逆变器组成。涉及的关键技术包括半导体技术，电力电子技术和自动控制技术。它是一种综合应用技术。本文首先阐述了太阳能光伏发电的主要原理，分析了太阳能光伏发电技术的现状。提出了光伏发电技术的未来发展趋势，希望能为我国新能源发电领域提供一定的参考。
关键词：太阳能；光伏发电；关键技术；实际应用
引言：随着全球工业现代化进程的加快，人类对能源的要求越来越高，传统的化石燃料已不再能满足人类社会的能源需求。再加上严重的环境污染问题，人类必须转变和发展新型清洁可再生能源。经过多年的发展，光伏发电技术逐渐成熟，逐渐成为煤，石油，天然气等化石能源的传统替代能源。未来，将有更广阔的发展和应用空间。
一、光伏发电技术的原理
1、光伏发电原理
太阳能电池发电的原理是光伏效应。电池将会吸收能量，形成“电子”和“空穴”对。光能产生的“电子”和“空穴”电池板内置电场隔开。正面和负面的相反电荷在面板的两端累积并产生压差，这是太阳能光伏发电的原理。工程实践中使用的太阳能发电系统主要由太阳能电池板和光伏逆变器两部分组成，其中太阳能电池板是重要的光电转换装置。面板的表面直接接收太阳辐射的能量并转换成不稳定的直流电。不同天气和不同时段的光照强度并不相同，所以光伏板产生的电压就很不稳定，为了使这些不稳定的电能接入交流电网，就必须使用光伏逆变上网装置，通过电力电子器件（IGBT）加上高速的自动化控制器，将光伏电池板发出的直流电逆变上网，在电网中形成稳定的三相交流电，为电力供应网负载侧电器设备提供电能。
二、太阳能光伏发电技术应用现状分析
太阳能是一种可再生资源，同时，太阳能主要通过磁场的物理原理发电，不会造成热污染、粉尘污染、辐射污染等环境问题。它是一种清洁、用之不竭的能源，太阳能光伏发电的应用可以满足不同客户的需求和小城市基础设施的能耗。此外，太阳能光伏发电能在不能假设电网的地区实现电力供应，以满足人们生产和生活建设的需要，在世界各国都得到了广泛的应用。
1、国外的光伏发电应用
自光伏发电技术诞生以来，已有一百多年的研究历史。已经开发出各种太阳能电池以形成新的经济市场。近年来，全球使用的太阳能电池的增长率一直保持在50％以上。早期的发展，如美国“百万屋顶”计划和德国的“太阳能屋顶”计划，为太阳能光伏技术的普及提供了强大的推动力。目前，美国在2015年提出的《太阳能减税免税优惠法》的延期、印度国家太阳能利用规划等都是众所周知的，它还在推动太阳能光伏发电产业发展方面发挥了一定的作用。预计到2020年，全球太阳能光伏组件产量将达到40吉瓦时，总装机容量为195吉瓦时，发电量将达到274T瓦时，但仍仅占全球全部发电量的1％左右。令人感到乐观的是，到2040年前后，太阳能光伏发电将超过全球发总电量的五分之一。因此，太阳能光伏发电将在我们的生活中得到越来越广泛的应用，有望替代化石资源，成为人类社会的主要能源组成部分。
2、我国的光伏发电应用
从我国的地理位置和可开发利用的太阳能资源的储量来讲，我国太阳能资源储量丰富、可开发潜力巨大，特别是在中西部地区，太阳能光伏发电具有非常广阔的发展前景。所以，中国的太阳能光伏发电研究工作起步较早。自1971年以来，东方红2号卫星便搭载了太阳能电池板，并且一直使用太阳能电池功能。进入新世纪以来，我国能源结构开始逐步调整，煤炭等传统能源占比开始下降，风能太阳能发电比重不断提升，加上我国大力推动智能电网技术的发展，加快了基础设施建设进程，更加促进了太阳能光伏发电产业的快速，推进了太阳能光伏技术在大型发电厂、楼宇功能、交通信号、通讯基站等各个领域的广泛应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、太阳能光伏发电技术的未来发展趋势及应用
1、光伏材料方面
太阳能光伏发电技术中，光电转换效率是工程应用过程中最为关注的一个指标。只有利用较高的光电转换效率的光伏电池材料才能使光伏发电系统的效率更高，并获得经济收益。理论上，光电转换率可以达到63.2%作用，但在现实的工程应用中这一目标基本很难实现。目前，工程上应用最多的单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池板的转换率约为15％。一些国外的高科技能源公司已经将这一指标提高到了45%左右，但生产成本非常高昂，暂时还不并具备广泛的工程应用价值。日本三洋公司开发的非晶硅锗杂化异质结太阳能电池，光电转换率能到达22％。德国还采用了一种技术，将稀土金属钌置于单晶硅中，使光电转换率提高到23％以上。总而言之，积极开发更适合太阳能光伏发电新材料是该领域在未来最重要的发展趋势。
2、光伏发电应用方面
1）大规模地面式光伏发电
当前阶段，我国光伏发电应用最广泛的领域便是地面式光伏电站，这种太阳能光伏发电应用模式的优点在于建设规模大，发电量高，建设简单且度电成本低，具有较高的经济性，特别适合与新疆、内蒙古、甘肃等地广人稀、光照资源充足的地区，但这种发电模式的缺点在于占地面积较大，且发出的电能需要远距离向东部发达地区输送，存在一定的电能消纳问题。在外来，随着智能电网技术的不断完善，超高压输电技术的不断发展，将会有效解决电能消纳问题，大规模光伏发电站的建设项目将会越来越多，规模也会不断增大。
2）风光（储）互补式新能源发电厂
光伏发电受光照资源影响会产生较大的电能波动，在夜间时段完全没有电能输出，单纯的光伏发电厂电能输出很不稳定，因此，可以结合其他新能源发电技术如风力发电，建立风光互补式新能源发电厂，实现多种能源的综合利用，在这种系统中，能源结构更为合理，电站的发电量更为平稳，特别是随着储能技术的不断发展，能够有效调节光伏发电、风力发电系统中电量波动的问题。在未来，风光（储）互补式新能源发电厂将成为一个重要的发展趋势。
3）小型分布式光伏发电
分布式光伏发电主要是小型光伏发电系统，在光伏发电设备附近直接给用电负载供电，实现电能的就地消纳，从而减少电能在长距离传输过程中的损耗，比如工厂矿山的自备光伏电站，农村林区用的光伏发电设备，远海海岛上的光伏发电等，都属于分布式发电的实际应用。
4）建筑光伏发电
随着我国城市化进程的不断推进，城市电能需求明显加大，很多专家学者便提出利用城市建筑表面安装光伏发电设备，为楼宇提供电能，比如在楼顶布置光伏板，在楼宇表面安装光伏发电薄膜或光伏发电玻璃等，利用建筑光伏发电能够充分利用自然资源，降低建筑楼宇能源消耗，是未来城市实现可持续绿色发展的重要途径。
结语：综上所述，太阳能光伏发电技术作为传统化石能源发电的替代性技术，具有清洁环保、安全可靠，并且可以再生的强大优势。随着半导体材料技术、电力电子技术、控制技术和智能电网技术的不断发展进步，光伏发电在未来将会有更加广阔的应用空间，为人类社会的能源转型升级提供更强大的助力。
参考文献：
[1]党敏灵.太阳能光伏发电技术应用探讨[J]. 城市建设理论研究(电子版 ),2013(22).
[2]刘 思 伟 , 刘 章 男 . 太 阳 能 光 伏 发 电 技 术 研 究 评 述 [J]. 企 业 文 化 ( 中 旬 刊 ),2013(03):148.
[3] 刘道春 . 太阳能光伏应用技术及其发展 前 景 [C].2013 中 国 道 路 照 明 论 坛 论 文 集 ,2013:213-215.
[4]薛军凯.当前我国太阳能光伏发电的应用现状与 趋势分析［J］.科技视界，2014（25）：265-293.
论文作者:陈通
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第03期
论文发表时间:2019/6/17
标签：光伏论文; 太阳能论文; 技术论文; 电能论文; 能源论文; 电池板论文; 新能源论文; 《当代电力文化》2019年第03期论文;