太陽能光伏發電技術現狀及改進措施

武春

【摘 要】在我國快速發展的過程中，能源問題成為人類社會必須要解決的問題。由于一些化石燃料在使用過程中對人類賴以生存的環境造成了無法忽視的破壞，因此開發新能源成為了各國著重關注的焦點。在這種背景下，就太陽能光伏發電現狀以及國內外關于光伏發電新的技術與應用，探討新形勢下我國對于光伏發電產業諸多問題的對策分析。

【關鍵詞】光伏發電現狀；產業發展問題；對策

引言

太陽能的可再生性、無污染性都讓其受到社會發展的青睞，在社會生活的很多領域得到了應用，比如太陽能路燈、太陽能發電板等產品。這些產品的應用都較為獨立，還需要大規模的使用才能發揮作用，但隨著太陽能光伏系統類型的逐漸增多和技術上的日益改善，使得這些產品的應用范圍更加廣泛，使得運用光伏微電技術成為當前發展最迅速、運用范圍最廣的新型能源技術，以確保我國電力資源可以滿足社會生活需求。

1太陽能熱電發電原理

太陽能熱電發電技術（STEG）是將太陽能集熱技術與熱電發電技術有機結合起來的一種環保能源技術，包括光-熱轉換和熱-電轉換2個過程。熱電發電又稱為溫差發電，是利用熱電材料的塞貝克效應將熱能直接轉換為電能的一種發電技術。塞貝克效應最初是由德國科學家于1821年發現，該效應是指由2種不同材料的半導體構成的回路中，2個連接端點的溫度不同時，連接端點間會產生電動勢，并在回路中產生電流。太陽能熱電發電系統主要由太陽能集熱系統、熱源循環系統、冷源循環系統、半導體溫差發電模塊、控制模塊、負載等組成。太陽輻射能投射到太陽能集熱器上，被集熱器中的介質吸收。高溫介質把熱量傳送到溫差發電模塊的熱端，溫差發電模塊的冷端通過散熱回路維持一定的溫度，溫差發電模塊的兩端有了一定的溫差，從而把熱能轉換為電能，電能通過電源控制電路的一系列變換，轉成交流電壓，接到負載上。

2光伏發電系統概述

光伏發電技術是利用半導體界面的光生伏特效應將光能直接轉化為直流電的技術，太陽能作為清潔、可持續能源，在發電系統中的應用前景越來越大，在當前的發電系統中有多種形式的光伏發電系統，常用的是獨立太陽能光伏發電系統、并網太陽能光伏發電系統、分布式太陽能光伏發電系統。其中獨立光伏發電系統是一種獨立運行的發電系統，和電網之間沒有聯系，一般建立在與電力系統相隔較遠的邊遠地區或者野外，白天太陽能豐富的時候可以將太陽能轉化為電能，儲存在蓄電池中供晚上使用。但獨立光伏發電系統的穩定性不高，所以一般都會建立一個普通的輔助電站，一旦出現故障時可以應急，所以獨立光伏發電系統的成本較高。并網光伏發電系統的一個特點是將光伏發電設備與電網并網連接在一起進行發電的一種模式，光伏發電系統產生的電能必須要經過逆變器轉化之后才可以送入電網，不需要蓄電池，而且運行比獨立光伏發電系統穩定，成本更低。這兩種發電系統都有一定的局限性，隨著電力行業的不斷發展，發電技術的研究也越來越深入，產生了一種新的發電模式，即分布式光伏發電，該模式是一種就近發電、就近并網利用的發電模式，屬于家庭發電模式中的一種，具有很高的節能性、環保性，而且分布式光伏發電系統使用十分便捷，群眾可以在自家屋頂以及戶外場地中選擇合適的位置進行安裝，安裝過程簡便，設備的空間占用率小，由于優點眾多，當前分布式光伏發電的應用越來越廣泛。

3改造和優化光伏發電站的方法

3.1光伏發電建筑一體化技術的應用

隨著太陽能技術的發展，太陽能光伏發電技術逐漸被應用到建筑工程中，逐漸形成了光伏建筑一體化模型。具體的應用原理為：將太陽能光伏發電系統安裝在建筑物的頂端，將其同建筑內部的電力線路連接起來，通過太陽光能與電能之間的轉化，來發揮對建筑室內用電的補償作用，當建筑電力系統出現故障問題，出現斷電時，可以啟動光伏發電系統，來持續供電，維持建筑物內部各個用電設備的持續運轉。經研究表明，這種光伏建筑一體化的模式未來會有更廣闊的發展，能夠同建筑幕墻有效配合，二者都能夠有效吸收太陽輻射能、光能等。現階段來看，光伏建筑一體化技術多數用于建筑頂端，其技術發展相對完善。光伏建筑一體化技術實際應用還處于初始階段，需要大量的成本投資，然而，其發展前景廣闊、對于建筑物用電系統的完善與發展有著不可替代的作用。

3.2太陽能光伏技術在電力系統中的應用

我國電力系統始終處于緊張狀態，以城市供電為例，在應用電能的高峰期必然產生過高的需求量，而在配合使用并網光伏發電的過程中，可以規避其使用高峰期的公共用電需求。在交通領域中，部分無人值守的道路能夠通過配合應用光伏技術提供備用電能的支持，從而保障運輸能力始終處于有電狀態。而部分標志燈和高空障礙燈都能夠由其技術提供電力支持。其研發的應用途徑中，對于通信通訊的電力支持也不容小覷，通常微波中繼站無需人工值守但是當光纜維護站出現電能供給不足的情況，也必須經過人為供電完成通訊電源系統的持續供電，但是依據配合并網光伏發電的應用，可以實際解決這一問題，同時對供電系統形成雙重保障。而大型光伏供電站的建立，能夠解決我國部分地區的大規模用電問題。

3.3光伏發電技術研發的方向

我國光伏行業發展中，其主要研發方向便是大容量、高參數以及連續性。想要實現這個目標，可以利用規劃來切實擴大發電的實際規模，從而降低光伏發電的實際成本。就光熱發電運行聚光度、溫度以及轉換效率方面來說，能夠切實提高其運行的實際參數。從儲熱性能方面的提高來切實提高光伏發電的連續性。

3.4在并網計劃的應用

目前所提到的并網計劃就是將原有的光伏發電系統與公共電網進行有效連接，這樣能夠有效分擔當前我國電網的發電任務。光伏發電需要在天氣良好，光照充足的環境中進行，這樣能夠提高發電質量。通過新能源光伏發電系統產生的電能能夠全面輸送到電網當中，降低運行成本和綜合損失，還能全面提升供電系統自身的穩定性。在并網運行過程中，相關技術人員還能結合不同發電要求拓寬發電基本形式，例如風能發電能等，這樣能夠在各類環境中對發電方式進行調控，有效節約能源。

結語

1）設計與溫差發電模塊相匹配的聚光系統，可以采用集熱板集熱降低聚光系統成本。2）設計優化熱電發電模塊集熱體部分，優化幾何尺寸、高效的太陽光吸收涂層、真空絕熱技術是提高集熱體性能的重要途徑。3）開發高性能熱電材料，提高熱電發電模塊的性能，降低成本。4）設計與太陽能熱電發電系統相配套的熱存儲系統。太陽能是具有無限開發優點的可再生能源，很多年來一直是研究的熱點。太陽能熱電發電技術開辟了太陽能利用的新方式，發達國家已將太陽能熱電發電技術及其太陽能溫差發電的發展列入中長期新能源開發利用計劃。隨著熱電材料的發展和性能的提高，太陽能溫差發電技術將在新能源領域發揮更大的作用。

參考文獻：

[1]李文婷，劉宏，陳慧玲，等.國內外太陽能光伏發電發展綜述[J].青海電力，2004，23（4）：3-6.

[2]趙穎.獨立運行光伏發電系統的研究[D].大連：大連理工大學，2009.

（作者單位：中鐵第一勘察設計院集團有限公司）