新能源光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用研究

李 智

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

0 引言

社會(huì)生產(chǎn)和日常生活都需要大量的能源資源作為基本支持，而過度依賴自然資源和能源資源是傳統(tǒng)發(fā)展模式的問題和弊端，與現(xiàn)階段的社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型趨勢(shì)不相適應(yīng)。目前，相關(guān)行業(yè)將創(chuàng)新作為核心要點(diǎn)，加大對(duì)新能源的開發(fā)力度，為新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用提供廣泛的支持。此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也為新能源技術(shù)的應(yīng)用提供了明確的指導(dǎo)方向。通過在各行業(yè)領(lǐng)域中的廣泛使用，基于綜合性、多角度以及多層面的形式，新能源光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際效用得到了充分的發(fā)揮。

1 新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

太陽能的分布具有廣泛性和規(guī)?；奶攸c(diǎn)，在光能的照射區(qū)域，能為供電設(shè)備的建立、為光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用提供支持，并且能夠打破地理位置的限制，基于近距離的形式，減少輸電過程中所產(chǎn)生的電能損失，促使發(fā)電任務(wù)的順利完成。同時(shí)，太陽能等可再生資源的應(yīng)用緩解了能源方面的發(fā)展壓力。

在使用新能源光伏發(fā)電形式的過程中，通常能夠直接利用光能，依靠半導(dǎo)體材料將太陽能資源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能夠以電能的形式，呈現(xiàn)在新能源光伏發(fā)電作業(yè)中。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體工作模式具有穩(wěn)定性、靈活性，其結(jié)構(gòu)形式具有簡(jiǎn)易性，并不需要使用大量的機(jī)械部件，即可以規(guī)避機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，規(guī)避噪聲污染等方面的問題，同時(shí)減少了燃料和冷卻水的消耗，從而在整體的工作過程中達(dá)到降低成本的目的，還可以充分節(jié)約土地方面的資源，有效避免對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境的污染。

然而，由于受到部分技術(shù)條件的限制，新能源光伏發(fā)電技術(shù)在操作階段，也有自身缺點(diǎn)和不足。新能源光伏發(fā)電難以形成高效率的工作模式，其實(shí)際的工作時(shí)間缺乏連續(xù)性，這是因?yàn)槿照諘r(shí)長(zhǎng)對(duì)新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用成效帶來了直接影響。另外，新能源光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用需要較高的成本費(fèi)用。因此，在加大對(duì)新能源光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)力度的同時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況，采取更加完善的措施，降低能源和成本的損耗，并避免給環(huán)境帶來污染。

2 應(yīng)用新能源光伏發(fā)電技術(shù)的必要性

2.1 保障能源供應(yīng)安全性

雖然火力發(fā)電站的運(yùn)行基本上能夠滿足人均用電等方面的需求，但是我國的整體人口基數(shù)較大，還需要采取進(jìn)口的形式購進(jìn)石油、天然氣等礦產(chǎn)資源，導(dǎo)致此類資源的對(duì)外依存程度逐漸提高。為此，我國需要加大對(duì)新能源探索力度，并提出有針對(duì)性的開發(fā)方式，通過對(duì)能源發(fā)電方法的不斷創(chuàng)新，發(fā)揮出新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，從而有意識(shí)、有目的地減少煤炭、天然氣等不可再生資源的用量，緩解自然資源匱乏等壓力，降低對(duì)外進(jìn)口資源依賴程度。

此外，當(dāng)市政電網(wǎng)出現(xiàn)突發(fā)性的意外狀況時(shí)，可以借助新能源光伏發(fā)電技術(shù)來滿足建筑內(nèi)部的用電需求，保證充足的電能供給。當(dāng)出現(xiàn)斷電情況時(shí)，可以在新能源光伏發(fā)電技術(shù)的作用下，減少電網(wǎng)癱瘓等問題的出現(xiàn)，保障建筑內(nèi)部供電和用電環(huán)節(jié)的安全性。

2.2 解決資源緊張問題

國民經(jīng)濟(jì)水平的提升加快了工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，從而導(dǎo)致各項(xiàng)資源開發(fā)力度的加大，令資源開發(fā)和使用總量隨之提高。對(duì)于能源系統(tǒng)來說，技術(shù)的應(yīng)用缺乏成熟性，無法提高對(duì)能源資源的利用效率，能源之間的轉(zhuǎn)換率較低，并產(chǎn)生了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等方面的問題[1]。

另一方面，我國的人口總量大，且地域分布廣泛。隨著資源用量的不斷增加以及資源總量的逐漸減少，在大量的人口規(guī)模影響下，人均所占有的資源數(shù)量隨之降低。由于煤炭、天然氣等資源具有不可再生的特點(diǎn)，并且在使用過程中具有一定的限度，所以必須加大對(duì)太陽能等新型資源的開發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)對(duì)此類新能源的充分利用，發(fā)揮出光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和效用，以此來解決資源緊張問題。還可以利用光能替代煤炭、天然氣等不可再生能源，降低環(huán)境破壞問題的發(fā)生概率。

3 新能源光伏發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性能

新能源光伏發(fā)電技術(shù)的推廣范圍以及效果除了和其技術(shù)特性有關(guān)之外，還和其經(jīng)濟(jì)性能有關(guān)。所以，在應(yīng)用過程中，也需全面了解新能源光伏發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性能。

（1）新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值是否能夠取得實(shí)質(zhì)效應(yīng)是由發(fā)電成本所決定的，而發(fā)電成本由發(fā)電總量和發(fā)電總成本的比例共同決定。新能源光伏發(fā)電設(shè)備的運(yùn)維成本不高，并且投資的總成本都集中在光伏發(fā)電設(shè)備的前期投資?？v觀光伏市場(chǎng)情況可知，在整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)中其光伏組件的成本高達(dá)一半之多，并且伴隨著光伏組件價(jià)格的走跌，其光伏發(fā)電成本也會(huì)日益減少，一定程度上為接下來的應(yīng)用推廣提供了極大的便利。

（2）國內(nèi)新能源光伏發(fā)電技術(shù)起步較晚且發(fā)展較為緩慢。當(dāng)下的運(yùn)行數(shù)據(jù)幾乎很難客觀、有效地將光伏發(fā)電的成本精準(zhǔn)推算出來?，F(xiàn)階段市場(chǎng)中常用的光伏發(fā)電技術(shù)包含屋頂光伏發(fā)電以及地面光伏發(fā)電兩種形式，而地面光伏發(fā)電會(huì)比屋頂光伏發(fā)電的成本高。另外，相比較晶硅光伏發(fā)電站的成本，薄膜光伏發(fā)電站的投資成本較低。雖然我國的太陽能資源充足，但是整體分布較為分散，使得光伏發(fā)電站建設(shè)也極為零散，致使新能源光伏發(fā)電成本存在很大差異，也就很難精準(zhǔn)計(jì)算各個(gè)區(qū)域的光伏發(fā)電成本。

（3）新能源光伏發(fā)電市場(chǎng)直接決定新能源光伏發(fā)電技術(shù)的普及性。就當(dāng)下社會(huì)環(huán)境而言，新能源光伏發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性能較優(yōu)，只是我國新能源光伏發(fā)電技術(shù)的接受率和普適性暫時(shí)較低，原因在于此技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展過于緩慢，人們普遍沒有了解到新能源光伏發(fā)電技術(shù)的性能優(yōu)勢(shì)及亮點(diǎn)，也未對(duì)新能源光伏發(fā)電技術(shù)有正確的認(rèn)知。以現(xiàn)階段盛行的新能源小汽車為例，人們?cè)隗w驗(yàn)和使用過程中經(jīng)常會(huì)存在疑慮和擔(dān)憂，此情況通常體現(xiàn)在新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及普及性上。

4 應(yīng)用新能源光伏發(fā)電技術(shù)的有效措施

4.1 合理應(yīng)用光伏發(fā)電建筑一體化技術(shù)

在現(xiàn)階段發(fā)展過程中，光伏發(fā)電技術(shù)能夠用于建筑工程的建設(shè)階段，并在系統(tǒng)裝置中得以充分體現(xiàn)。若建筑內(nèi)部出現(xiàn)電力故障問題，需要及時(shí)啟動(dòng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，以此來解決斷電問題，維持居民的正常用電狀態(tài)。從建筑工程的頂端位置入手，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠與建筑內(nèi)部的電力線路之間緊密銜接，形成完整的連接形式，進(jìn)而提高太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用水平，充分發(fā)揮出此項(xiàng)技術(shù)的補(bǔ)償功能，滿足建筑內(nèi)部的用電需求[2]。

光伏發(fā)電建筑一體化技術(shù)的使用，已經(jīng)成為電力資源發(fā)展階段的主要趨勢(shì)，可以加大建筑材料與太陽能光伏發(fā)電器件的融合力度，形成集成化的發(fā)展模式。例如，能夠?qū)⒐夥l(fā)電器件替代傳統(tǒng)建筑的外墻和屋頂，并將其設(shè)置于向陽的方向，同時(shí)還可以使其替代窗戶等基礎(chǔ)設(shè)施，不過，要注意使用時(shí)不僅需要將其作為建材，還應(yīng)在合理操作的基礎(chǔ)上，維持建筑內(nèi)部的正常用電情況[3]。

4.2 在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用

在可持續(xù)發(fā)展理念的指導(dǎo)作用下，社會(huì)各界居民的節(jié)能意識(shí)與環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，所以對(duì)照明系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提出了較高的要求。我國對(duì)使用照明節(jié)能設(shè)施的倡導(dǎo)為現(xiàn)階段光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用提供了廣泛的支持。將光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于建筑工程的照明系統(tǒng)中，有助于實(shí)現(xiàn)綠色化和環(huán)?；陌l(fā)展目標(biāo)，為照明系統(tǒng)的建設(shè)提供全新指導(dǎo)方向[4]。

對(duì)于街道路燈，在光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，需要利用計(jì)時(shí)器等基礎(chǔ)設(shè)施，核算路燈的工作時(shí)間，以保障核算結(jié)果的準(zhǔn)確性與全面性，還需為路燈設(shè)置科學(xué)、合理的工作時(shí)間。對(duì)于在樓道當(dāng)中燈具的應(yīng)用情況來說，需要在安裝過程中，將其與光敏配件進(jìn)行配合使用，在設(shè)置階段加大對(duì)照明系統(tǒng)的管控力度，充分節(jié)約電能資源，發(fā)揮出新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，促使獲得更加優(yōu)良的節(jié)能成效。

對(duì)于大多數(shù)的住宅樓道來說，可以借助光伏發(fā)電系統(tǒng)，為相關(guān)燈具的使用提供充足的電力支持。對(duì)于私人的建筑項(xiàng)目來說，可以從庭院燈等照明設(shè)施入手，發(fā)揮出光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和效用。由于太陽燈是由蓄電池和電池板等基礎(chǔ)實(shí)施共同組合而成的，所以應(yīng)保障放電控制器設(shè)置的完善性，保障控制器設(shè)置和相關(guān)設(shè)定的合理性，從而發(fā)揮出太陽燈的節(jié)能效用[5]。

4.3 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

當(dāng)我國電力系統(tǒng)處于持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的緊張狀態(tài)時(shí)，從城市的供電系統(tǒng)角度出發(fā)，分析電能應(yīng)用高峰期，可以看出高峰時(shí)期的電力資源需求量普遍較高。這就需要確保城市供電系統(tǒng)能夠與光伏發(fā)電形式配合使用，實(shí)現(xiàn)盡管處于高峰時(shí)期，也仍然能夠滿足公共用電需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)高峰期用電的合理規(guī)避。

在交通行業(yè)領(lǐng)域，部分道路處于無人值守的狀態(tài)，對(duì)此可以通過充分利用光伏技術(shù)，配合道路值守作業(yè)的開展。在光伏技術(shù)的作用下，可保障備用電能支持的充足性。通過強(qiáng)化運(yùn)輸作業(yè)的整體能力，確保道路功能系統(tǒng)能夠持續(xù)處于有電狀態(tài)。對(duì)于部分標(biāo)志燈或者高空障礙燈等基礎(chǔ)設(shè)施，還應(yīng)保障光伏技術(shù)應(yīng)用的靈活性與實(shí)效性，保障電力支持的充足性。

對(duì)于微波中繼站，可以結(jié)合其實(shí)際情況，以無人值守的形式，對(duì)光纜維護(hù)站的總體運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合電能供給等方面的不足，以人為供電的形式，完成通信電源系統(tǒng)的供電任務(wù)，并保障供電的持續(xù)性。此外，還需要將其與并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，這樣不僅能夠解決供電方面的問題，還可以在雙重保障下，使供電系統(tǒng)能夠持續(xù)地處于穩(wěn)定、安全的運(yùn)行狀態(tài)，保證供電階段的持續(xù)性。在建立大型光伏供電站的過程中，還需要結(jié)合部分地區(qū)的用電問題，以規(guī)?；男问?，保障電力供給的充足?？傊?，在對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，需要加強(qiáng)對(duì)通信重要性的認(rèn)識(shí)，并為其提供充足的電力支持[6]。

5 新能源光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展前景

近幾年，除了互用系統(tǒng)之外，許多商業(yè)及工業(yè)園區(qū)也逐步應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)，經(jīng)常將此系統(tǒng)設(shè)置在工業(yè)廠房的屋頂位置。光伏發(fā)電系統(tǒng)在夜晚無法發(fā)電，氣候的波動(dòng)也會(huì)對(duì)其發(fā)電效能產(chǎn)生影響，難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定地輸出電力。而新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)中的分布式發(fā)電系統(tǒng)可以有效地儲(chǔ)存大量電能，能夠?qū)崿F(xiàn)晚上供電，最大限度降低外購電量比例，也能將白天發(fā)電系統(tǒng)中出現(xiàn)供電波動(dòng)的概率降到最低。結(jié)合電負(fù)荷的情況，可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷工作，顯著提升光伏發(fā)電的占比，也能夠?qū)⑻柲艿臒嵝?yīng)最大限度發(fā)揮。結(jié)合增熱儲(chǔ)熱、集熱、換熱的情況，實(shí)現(xiàn)新能源光伏發(fā)電的目的，充分保障項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)效益最大化，可見新能源光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展前景極為開闊。

6 結(jié)語

太陽能這一新型能源具有充足、可再生的特點(diǎn)，且具有廣泛化和均勻化的分布特性，在發(fā)電階段合理應(yīng)用太陽能資源，不僅可以減少廢氣和廢物的排放量，還可以規(guī)避生態(tài)環(huán)境污染問題的出現(xiàn)。隨著新能源光伏發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，安全、可靠的用電形式得以形成。通過擴(kuò)大光伏發(fā)電技術(shù)的研究規(guī)模，加快相關(guān)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展進(jìn)程，以及通過對(duì)新型材料的研發(fā)與使用，可以形成高效的光伏發(fā)電模式，從而既達(dá)到降低成本的目的，也為光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的升級(jí)與更新提供助力支持。