太陽能光伏發(fā)電發(fā)展及應用綜述

鞏贊超　鞠振河

摘 要：隨著工業(yè)化的進程，煤炭、石油等資源被大量開采應用，但其缺陷也日漸暴露。一方面，此類化石燃料不可再生，難以維系人類社會發(fā)展的龐大需求 ；在此背景下，可再生能源進入人們視野。太陽能作為一種重要的可再生能源以其可再生、無污染的優(yōu)點受到各界的廣泛關注。太陽能光伏發(fā)電就是將太陽能轉化為電能，是我國新能源發(fā)展道路的重要組成部分。本文基于太陽能光伏的現狀，對太陽能光伏發(fā)電進行詳細介紹，并在此基礎上總結經驗。

關鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電；成本；光電轉換

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.051

1 前言

上世紀中期，太陽能光伏發(fā)電才開始獲得研發(fā)者的關注。它依靠太陽光來獲得能量，并通過半導體電子器將太陽能轉化為可以被我們使用的電能。由于太陽能發(fā)電無污染的特征，以及太陽能的用之不竭，使得各國都將其放在研發(fā)的首要位置上[2]。二十世紀后，由于科技的發(fā)展，生產技術的提高，各種零件的價格普遍下降，使得光伏發(fā)電同燃燒能源相比更具有競爭性和持續(xù)性。

2 光伏發(fā)電技術的組成、分類及運行方式

光伏發(fā)電系統的結構比較簡單，其中的太陽能電板是較為重要的部分。光伏發(fā)電也憑借這其使用安全，安裝簡便而獲得大眾的青睞[3]。

光伏發(fā)電以太陽能電池為核心進行運作的，太陽能電池的種類較多，大體可以分為結晶系與非結晶系薄膜式。二十世紀后，科技突飛猛進，這使得太陽能電池的研發(fā)技術也有了較大的飛躍。就目前為止，多晶硅太陽能電池的轉化率最高可到達百分之十五以上；薄膜電池發(fā)展迅速，其轉化率在幾年內有望超過多晶硅電池。薄膜電池對光良好的轉化性，使其在傍晚，清晨及陰天這些光照較弱的時間段也能對太陽光進行正常的轉化，產生電能。因此，薄膜電池備受科學家們的關注，相信在不久的將來，薄膜電池會成為太陽能光伏發(fā)電的首選產品。

3 我國光伏發(fā)電的應用歷程與現狀

二十世紀五十年代，我國開啟了對于光伏發(fā)電的研究之門。并在中國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上第一次成功的使用。這是我國光伏發(fā)電的一大突破。但我國的光伏發(fā)電行業(yè)起步較晚，技術水平較低，每年的電池產量都比較低，無法有大的突破，因此其價格較高，無法在國內大面積推廣。大部分的電池用于航空產業(yè)，余下用于其他行業(yè)的電池功率都比較小[4]。

我國幅員遼闊，人口眾多，對于電的需求量很大，因此建立大規(guī)模的光伏發(fā)電有利于緩解國內電力供應緊張的局面。在我國的西北地區(qū)擁有大面積的荒漠，有關專家推斷，在此處建立大規(guī)模的光伏發(fā)電站足以解決全中國的用電需求。而且在荒漠建設光伏發(fā)電站有土地成本低，光照條件好等一系列優(yōu)點。為此，我國政府經過實地調查，科學規(guī)劃之后，決定在2020年前，對荒漠電站進行推廣擴建，力爭將光伏發(fā)電這一綠色新興產業(yè)推向更加廣闊的市場中去。

4 光伏發(fā)電的成本問題

相對成本直接決定了光伏發(fā)電與傳統發(fā)電的相對市場份額。較低的成本是搶占市場的決勝法寶。雖然隨著光伏產業(yè)的發(fā)展其制造成本顯著降低，但是較之傳統發(fā)電模式，仍然沒有優(yōu)勢。數據顯示，光伏發(fā)電成本為每千瓦時3.5-5 元，其成本是傳統火力發(fā)電成本的10倍有余。高昂的成本大大削弱了光伏發(fā)電在電力市場的競爭力。但是近年來光伏發(fā)電技術水平快速提升，光伏發(fā)電設備迅速升級，光伏發(fā)電成本已經顯著下降。結合國家可持續(xù)發(fā)展的政策導向，我們可以預見我國的光伏產業(yè)將進一步擴大，對光伏發(fā)電的需求也將逐步提升。市場日益完善，低成本的光伏發(fā)電技術必將應運而生。

5 太陽能光伏行業(yè)發(fā)展存在的問題

（1）產能相對過剩。近年來，多硅產業(yè)被我國歸為產能過剩的行列，究其根本是為了促進多硅行業(yè)的合理競爭，實現發(fā)展可持續(xù)。政府利用看得見的手對多硅市場進行調控可以有效避免產量過多造成浪費。全國范圍內大部分的地區(qū)開始著眼于綠色能源的開發(fā)利用，合理規(guī)劃研發(fā)場所。以此避免幾年前由于企業(yè)間的惡性競爭和過度生產而造成的多硅產業(yè)產能過剩的情況再次發(fā)生[5]。

（2）市場和原料在國外。與部分國外市場相比，我國的市場較為狹小且發(fā)展較慢。我國生產的太陽能電池九成以上銷往海外，用于國內使用的電池數量極少。多晶硅是光伏生產的重要原材料，我國的多晶硅受到技術以及產權等多方面的限制，在品質遠低于美日等發(fā)達國家。因而我國光伏生產所需的多晶硅近八成依賴進口，然而所生產的絕大多數光伏產品又銷往國外，兩頭在外，這就造成了我國光伏行業(yè)受制于人的尷尬局面[6]。 與此同時，發(fā)展光伏行業(yè)在一定程度上對我國的環(huán)境造成污染，且耗費了較多的能源和人物力，因此大部分國人對光伏行業(yè)的發(fā)展并沒有信心。

（3）綜合能耗較大。雖然光伏發(fā)電是綠色節(jié)能的發(fā)電方式，可是其主要原料之一的多硅在提煉時所要消耗的電量極大，這使得采用光伏發(fā)電有些得不償失。由于我國光伏產業(yè)起步較晚，各項技術同國際先進水平相比還有一段比較大的差距，提煉多硅的耗電量則是海外領先技術的一倍左右。除了提煉多硅，光伏電池在其余生產環(huán)節(jié)的耗電量也較大。

6 結束語

二十一世紀以后，我國為實現可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標，加快了對可再生能源的研發(fā)速度，太陽能作為可再生能源中的一種，被放在了研發(fā)的首要位置。想要實現發(fā)展可持續(xù)，就必須使用清潔能源。大力支持太陽能光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展是大勢所趨，只有利用諸如太陽能一類的清潔能源來發(fā)電，才能從根本上改變電力行業(yè)高消耗、高污染的現狀。

參考文獻：

[1]趙晶，趙爭鳴，周德佳.太陽能光伏發(fā)電技術現狀及發(fā)展[J].電氣應用，2007.

[2]唐征岐，虞輝.太陽能光伏發(fā)電技術應用[J].上海電力，2008.

[3]張興然.太陽能光伏發(fā)電技術研究[J].天津工程師范學院學報，2009.

[4]朱偉鋼，林燕梅，周蕾.太陽能光伏發(fā)電在中國的應用[J].現代電力，2005.

[5]鄧贊高，胡立偉，杜長權.淺析我國太陽能光伏發(fā)電市場發(fā)展的趨勢[J].珠江現代建設，2009.

[6]龔華.太陽能光伏發(fā)電在上海電網中的應用與展望[J].上海電力，2009.endprint