摘要；随着经济的发展，煤炭、石油等现有能源短缺和环境污染日益严重，太阳能作为用之不竭无污染的能源引起了很多国家的注意．光伏发电技术能有效地解决能源危机和大气污染的问题。现如今光伏发电技术已成为新能源发电领域的研究热点。介绍了光伏发电的基本原理，光伏发电并网中存在的问题，河南省的一些扶持政策和光伏发电应用的前景。
关键词； 能源； 太阳能光伏发电； 并网发电； 发展； 前景
随着社会的不断发展，人口、资源和经济之间存在着越来越大的矛盾，这严重制约了世界和谐发展的步伐，所以为了更好地解决社会发展过程中能源短缺的问题，太阳能光伏技术的应用和开发为解决能源紧缺问题起到了非常重要的作用。目前在对太阳能利用上，主要还是取暖和发电这两个方面，特别是在利用太阳能发电上，其可以完全取代水能和火能的技术，成为新型、绿色的发电技术，确保了能源的可持续利用和发展。
1.太阳能光伏发电的工作原理
太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池，太阳能电池发电的原理是光生伏打效应。当太阳光(或其他光)照射到太阳能电池上时，电池吸收光能,产生光生电子-空穴对。在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载,则负载就有“光生电流”流过,从而获得功率输出,这样，太阳的光能就直接变成了可以付诸实用的电能。太阳能电池将光能转变为电能的基本原理是:太阳能电池吸收一定能量的光子后,半导体内产生电子—空穴对，称为“光生载流子”，两者的电性相反,电子带负电，空穴带正电;电性相反的光生载流子被半导体P-N结所产生的静电场分离开，光生载流子电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极所收集,，并在外电路中产生电流,从而获得电能。
2.太阳能光伏发电技术
（1）太阳光伏发电技术原理
太阳能电池是太阳能光伏企业的核心设备，光伏发电利用太阳能电池将光能直接转换成电能。1839年Becquerel发现了光生伏打效应，为太阳能电池的产生奠定了基础。太阳能电池芯片的PN结被光照射后，高能状态下的电子吸收了光能，被激发成为自由电子，自由电子在晶体里移动，余下的空穴也围绕晶体移动，自由电子在N结聚集，空穴在P结聚集，由此PN结间形成电势差，从而可以作为电源使用。
（2）太阳能电池
提高太阳能光伏发电技术的关键是提高太阳能电池的转化率。太阳能电池主要分为硅基太阳、化合物半导体电池。
①硅基电池
电池和化学电池是目前商业化最成熟的太阳电池。硅基太阳电池分为晶体硅和非晶硅电池，晶体硅可分为多晶硅电池和单晶硅电池，单晶硅光伏电池虽然转换效率高，稳定性好但是成本也比较高，多晶硅电池虽然转换率低些，但是以其较高的性价比成为市场上最主要的光伏太阳能电池。晶硅光伏发电技术的发展的方向主要是硅薄膜光伏发电。硅薄膜太阳电池的是指将硅膜放在其他材料比如玻璃等做成的支持衬底上制成的太阳能电池，相对传统的晶硅太阳能电池而言，生产硅薄太阳能膜电池所需的硅材料少，成本低，能耗小但是生产工艺比较复杂。
②化合物半导体电池
半导体硅的价格比较贵，相对而言化合物半导体的成本就比较低了，化合物半导体电池主要有CdTe电池和CIGS电池。这些化合物半导的体能隙宽度可以方便的调节，从而与太阳光谱匹配，将更多的光能转换为电能。理论上CdTe电池的光电转换效率可达30%，而且性能稳定，原材料价格低廉。另外，金属镉Cd具有毒性，会严重的污染环境，根据有关研究结果，生产相同多的电量，CdTe与煤、石油和晶体硅电池相比，排放的镉等重金属的量是最低的。
（3）太阳能光伏发电系统
太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池板、储电装备、控制器存和逆变器构成，包含了电能变换系统和发电系统。太阳能通过太阳能光伏电池板被转换为电能，并通过逆变器转换后可以提供给负载用户使用。
①独立光伏发电系统
独立光伏发电系统是独立运行的发电系统，不与电网相连，一般建设在远离电力系统的边远地区或者作为野外移动式电源使用。独立光伏发电系统将白天生产的部分电能存储在蓄电池里，晚上释放出来使用，对没有条件接入电网的居民而言是很好的选择。但是在实际应用过程中，因为独立光伏发电系统供电不稳定，通常会建立一个普通电站辅助，这提高了光伏发电的成本，也与利用清洁能源发电的目的背道而驰。
②并网光伏发电系统
并网光伏发电系统是指将光伏发电设备与电网连接在一起的发电系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆太阳能光伏发电设备与其他类型的发电站一样能为公共电网提供有功电能和无功电能。光伏电池在阳光照射下产生的是直流电，需要经过相关设备变换成与公共电网频率相同的交流电，之后再以电流源、电流源等方式把电能送入电网，所以并网系统不需要蓄电池，系统运行成本低于独立光伏发电系统。另外，并网光伏发电系统的转换率比独立光伏发电系统高很多，所以发电系统的供电比较稳定，是太阳能光伏发电产业的比较合理发展方向。
3.光伏发电并网中存在的问题
伏发电所发出的电能都是直流电，要想接入公共网络供我们使用，需要经过逆变器转化为符合我们使用的标准的交流电才行。但是在经过逆变器转化并网后还有很多问题需要解决。
①用电负荷难以预测
分布式光伏大多是采用建筑物屋顶铺满太阳能电池板进行发电的。它所发出的电能直接供给用户使用，白天多余发出的电经过逆变器转换后卖给电网，网上需要电再从电网购回。像这种规模较小，但数量较多的发电形式并入电网系统，会因为各种因素使电网的发电量不确定，从而使电网很难应对不断变化的负荷，从而减少电网发电的效益。
②电压波动难以控制
对于传统的电网，有功和无功负荷不断变化引起的电压波动离电网末端越近波动越大。但是光伏的电源是非线性的直流电源，它受天气、温度的影响，输出功率不稳定，运行控制非常困难，当光伏电源容量和本地负载不相符合，电源因环境变化输出功率较大时，其接入点的电压波动就会更大。因此，当光伏并网后很有可能引起系统潮流大小、方向和电压分布的改变。
③谐波污染
光伏发电是指太阳能电池将太阳能变为直流电能，要想并入电网需经过逆变器将直流电转换为频率相位与电网相同的正弦波电流，而逆变器是高频电子器件，在直流变交流的过程中很容易产生谐波。大量的谐波将会对电网造成谐波污染，谐波会使电网重的元件产生多余的损耗，降低发电机、输电及用电设备的效率，还有可能使线路过热产生火灾。还会干扰附近的通信系统。
④孤岛效应
孤岛效应指的是电网因故障或维修而停止供电时，光伏发电系统未能及时与电网断开，而形成的光伏发电系统和周围的负荷构成的不属于公共电网控制的自给供电孤岛，当孤岛效应发生时，很可能给用户和线路维修人员造成安全事故。更有可能因自给的电压频率不稳定而对供电设备造成损坏。
因此， 要想安全可靠的把太阳能发电应用于公共网络还有很多技术问题需要妥善规划和解决才行。
3.太阳能光伏发电技术发展前景
（1）我国公布的相关规划提出，2015年的分布式光伏发电要达到一千万千瓦；英国，日本国家成为光伏产业新兴海外市场；股神巴菲特第三
次投资光伏电站项目，一系列行动表明光伏产业正在缓慢回升。中国的光伏企业的市场主要是欧美等发达国家，但是随着我国出台了一系列光伏补贴政策，国内市场将逐渐被打开，光伏企业有望摆脱生产过剩的现状。国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。由此，光伏产业可能从高端市场向下游市场延伸，专业从事诸如太阳能照明或者屋顶太阳能的企业可能得到大力发展，光伏企业需要更加重视相关技术的开发与研究，比如光伏并网电路的拓扑结构、分布式光伏发电系统的能量管理，对系统的显示和远程监控等，同时也应该提供安装维护等增值服务。
（2）虽然晶硅太阳能板仍然是市场的主流，但是很多企业也将目光投向了薄膜太阳能板技术。薄膜太阳能板相对于晶硅太阳能板而言，更能适应高温潮湿的条件，在我国大多用于下游的建筑幕墙，生产成本低，在制造过程中使用的能源也在晶硅太阳能板的一半以下。全球经济衰退影响时，薄膜太阳能板市场仍然稳定增长，美国的FirstSolar公司也因此成为全球最大的太阳能板生产商之一。目前，MiaSole公司将CIGS薄膜的光能转化率提高到17%，改变了以往薄膜太阳能板转化率低的状况，对晶硅太阳能板提出了挑战。
结语；由此可见，针对我国人口数量众多、资源相对匮乏的现状，研究和发展新能源是大势所趋。而在众多的新能源当中，太阳能光伏以其独特的优势最适合在我们这样人均土地面积少、风能又相对不够充足的国家中大规模地开发和利用。太阳能光伏发电技术必将成为我国乃至全世界最具影响力和发展前景的新能源技术。
参考文献；
（1）太阳能光伏发电的应用技术_马一鸣
（2）太阳能光伏发电技术的发展前景_杜士鹏
（3）太阳能光伏发电技术的应用方式及发展前景_李蔚
（4）太阳能光伏发电技术及发展前景展望_周保卫
（5）太阳能光伏发电技术及其发展前景分析_王玲霞
（6）我国太阳能光伏发电技术发展与应用_王增
论文作者:邓小明
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/12
标签：光伏论文; 太阳能论文; 太阳能电池论文; 电网论文; 系统论文; 电能论文; 电池论文; 《基层建设》2016年30期论文;