摘要：随着能源紧缺问题的不断严重，全世界都在关注绿色能源的发展。近年来，随着太阳能电池光伏单晶硅原材料成本的下降，太阳能光伏发电得以受到越来越多的重视。不仅能够替代部分常规能源，而且开始在世界能源消费中占据重要的位置，并将成为未来世界能源供应的主体。文章重点就光伏发电现状及发展趋势进行研究分析，旨在为业内人士提供一些建议。
关键词：光伏发电；应用现状；发展趋势；研究
引言
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏产业凭借其取之不尽用之不竭、环保清洁、分布发电等等典型新能源资源的优势，一度成为备受瞩目的新兴产业，跻身新能源产业的代表，尽管各路资本纷纷看好光伏产业，但是这一路中国光伏产业却走得磕磕绊绊，严重依赖政府补贴、九成以上依靠出口、依靠政府政策发展、行业产能过剩等等问题无不使得原本应该蓬勃发展的光伏产业现在面临困境。
1光伏发电的基本原理以及优势
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。在阳光照射下，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”，而这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护就可形成大面积的太阳电池组件，再配合功率控制器和逆变器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电作为新型能源与常用的火力发电系统相比，具有以下优势：第一，无枯竭危险。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80×104kW，如果把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率5％，每年发电量可达5.6×1012kW•h，相当于目前世界上能耗的40倍；第二，安全环保，无噪声，无公害。由于光伏电路是利用光能和电能之间的转化，故其无污染物的排放；第三，采集太阳能的地点的地理位置要求不高，不受资源分布地域的限制。太阳能电池板只要能接受光照就能产生电能，所以可以安装在屋顶或者是始终能接受到光照的墙壁，充分利用空间资源；第四，可靠稳定寿命长，安装维护简便，适用范围广，就算一般家庭也可以利用太阳能发电。
2光伏发电现状分析
2.1太阳能光伏发电技术的具体应用
2.1.1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。
2.1.2独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，所以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，对于偏远无电地区而言，该系统建立已然产生十分重要的社会价值。
2.1.3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，即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，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，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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.1.4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，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。
2.1.5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。
2.2光伏发电能效利用存在的问题
第一，由于电池板硅片未达到规模生产、生产设备及工艺落后、部分原材料需要进口、硅片生产能力不足，需要外购硅片等原因太阳能电池成本偏高，硅片生产能力不足。光伏发电市场开发的主要障碍是太阳能电池的生产成本偏高，太阳能电池售价的高低是影响光伏发电系统价格的关键。如果中国太阳能电池行业在近期仍无较大进步的话，形势是不乐观的；第二，硅片本身的成本问题。目前太阳能电池的成本为整个系统成本的主要部分，降低硅材料的生产费用是降低太阳电池成本的关键。多晶硅电池的材料成本比单晶硅电池的材料成本低，应作为研究的重点。可研究多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量的新技术新工艺等。最大功率点跟踪控制技术的日益完善，也会为光伏发电提供更强的竞争实力；第三，系统配套能力差。光伏发电的平衡系统包括蓄电池、逆变器、控制器等，由于尚未形成规模生产；缺乏统一的质量标准；没有权威的质量监测中心；成本高，质量差；产品开发跟不上市场需求等原因，我国在专用控制器、逆变器及专用直流灯具等方面的配套能力一直很差，在光伏发电系统部件水平以及光伏平衡系统的效率和成本方面与国外有着较大差距，应予以充分重视并及时改进；第四，生产规模小。我国太阳电池制造厂的生产能力约为0.5～1兆瓦/年，比国外生产规模低一个多数量级，加之市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策和措施，使光伏发电的规模停留在小数量上。
3光伏发电未来发展趋势研究
3.1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。
3.2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，比如在我国有约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。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。随着电力输送技术和储能技术的发展，大规模沙漠、戈壁、荒漠光伏电站将必然成为未来的电力基地。
3.3光热发电
太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。光热发电产业布局应当注重资源优势、优势的合理利用，有条件的可综合利用多种可再生能源互补发电，也可与热电站联合运行。
4结束语
为使我国的光伏产品在世界舞台上有竞争性，首先要发挥市场对资源的优化配置作用，同时政府要制定强有力的法规和产业政策。我们坚信在市场和政策的联动作用下，我国的光伏技术必将走在世界的前列。
参考文献：
[1]黄鹏，白帆，王学峰.太阳能光伏发电发展趋势分析[J].中国科技信息，2014（Z1)：31-32.
[2]隋礼辉.基于学习曲线的中国光伏发电成本发展趋势分析[J].水电能源科学，2012，30（06)：209-211+215.
论文作者:韩旭
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/5
标签：光伏论文; 系统论文; 太阳能电池论文; 太阳能论文; 电能论文; 成本论文; 硅片论文; 《电力设备》2018年第21期论文;