光伏發電技術存在的問題及對策研究

廣東電網有限責任公司廣州越秀供電局 陳迪峰 黎壽濤 郭崇明 徐 碩 肖雨田

1 引言

太陽能作為世界上最豐富的能源之一，具有輸出廣泛、可再生、環境友好等優勢，光伏發電作為一種新型的發電方式，提高人們生活供電需求質量，就太陽能光伏發電行業現狀而言，影響電力質量和效率的問題還很多。因此，加強太陽能光伏發電技術的各個方面提升，不僅可以使光伏發電的功率穩定，還可以滿足光伏發電技術的功能的使用。

2 光伏發電技術基本原理

光伏發電的原理就是光伏效應，太陽能電池在這個過程中起到了電能轉換的重要作用。特別是，當太陽光線照射到太陽能電池上時，其中的光能會被電池吸收，產生光生電子，在內置電場的控制下，光生電子發生萃取。經過一段時間的積累，反應產生的相反符號的電荷會匯聚產生光伏電壓，這就是所謂的光伏效應。此外，在內置電場中，當連接負載時，視頻產生的功率會流出，以了解功率的輸出和使用情況，最終達到將太陽能轉化為電能的目的。P型半導體如圖1所示。N型半導體如圖2所示。

圖1 P型半導體

圖2 N型半導體

3 光伏發電系統結構形式

光伏發電一般分為并網光伏發電和獨立發電兩種。獨立發電機廣泛用于偏遠或離網地區。在實際工作過程中，由于太陽能產生的能量會受到環境、光照等因素的影響，因此在獨立發電時會安裝一些電池等儲能裝置。與獨立光伏發電系統相比，并網光伏發電有很多應用。由光伏陣列、逆變器等組成，并網式光伏發電系統主要是通過逆變器與電網相連，在逆變器的作用下將電能直接輸入至公共電網。部分系統為了實現電能峰谷調配，也會加入一定的電能存儲裝置。控制器可對光伏陣列當中的最大功率點進行跟蹤，并對逆變器并網的功率及波形進。光伏發電系統如圖3所示。

圖3 光伏發電系統結構

4 光伏發電的優點

4.1 利用率高、節能、環保

光伏發電機是一個將光子轉化為電子的過程，這個過程比其他發電機更容易，也就是說，以簡單的方式使得整個轉化過程非常節能，非常環保，不會產生污染。

4.2 儲備豐富、分布范圍廣

我國國土面積遼闊、陽光充足，太陽能儲存能力強。我國不同的地區，光照時間不同。不同的光照所有的地方，因此，利用太陽能非常重要。

5 光伏發電技術存在的問題

5.1 多晶硅制造技術有待提高

我國的光伏技術已經非常成熟，因此，在太陽能電池的生產中，多晶硅的質量更高，消耗更少，對環境沒有破壞。隨著太陽能產品需求量的增加，對多晶硅的需求量也越來越大。但由于國內技術缺乏，需求量大，導致多晶硅產量一直沒有增加，導致目前多晶硅產品在能源和環境問題上的要求不高。

5.2 產能過剩

我國光伏產業的長期發展，從市場需求大，到充分集聚效應，再到目前的供大于求，甚至產能過剩。在我國新能源、電力、火電等基礎設施正在建設中，許多光伏發電項目已經安裝投入使用。但在實際發展中，光伏發電存在產能過剩的問題。針對這一現象，國家采取措施解決這些問題，以保證光伏產業的健康發展。

5.3 多晶硅純度不夠

多晶硅是太陽能光伏發電的重要原材料。由于技術欠缺，目前的多晶硅純度不足以提高太陽能光伏發電水平[1]。

5.4 污染

太陽能雖然是環保能源，但硅的生產仍然是太陽能污染嚴重的行業。生產過程中產生的廢氣有四氯化硅、氯化氫、氫氣等。尤其是四氯化硅，如果不經處理，會分解成鹽酸，對土壤造成嚴重污染。過去廣泛采用一氧化碳還原法，所用材料含有硅和二氧化碳。產生的二氧化碳除了消耗大量能源外，還會助長溫室效應，這顯然與國家現在提出的打造低碳經濟的目標背道而馳。根據計算，每制造1kg工業硅會消耗2kg碳并產生2kg二氧化碳。

6 光伏發電技術對策研究

6.1 提升技術資源和業務創新

投入資金進行重要技術的研發，引領企業向高技術、好成果方向提升，對科研院所和相關高校提供一定的投資和支持，扶持光伏產業的重要人才。因此，投資應尋求眼鏡業務的最大和重點，不能盲目投資，把錢用在正確的位置，加強對業務的了解和對未來發展的規劃。

在太陽能光伏系統的推薦設計中，需要加大投入和投入，以提高光伏產業的整體實力，同時注重新技術的儲能，提高現有產品和應用。通過研究和利用現有的方法，可以減少光伏發電的潛在影響，同時也將減少太陽能發電的污染，避免對周圍環境造成過度影響。甘肅、敦煌、酒泉等西北地區有很多太陽能光伏電站，這些電站的選址經過科學考證，既要有農地利用，又要解決鹽堿地問題。因此，在太陽能產業中，科技應用和創新發展可以成為提高其效果應用、重要應用和成本應用的重要手段。

6.2 提升發電功率轉換率

對于太陽能光伏發電，其效果取決于外部環境和光照強度。因此，太陽能光伏系統的相對功率輸出是高度可變的。根據主要資料，太陽能電池的電壓和電流是非線性的，因此其輸出電壓與外界光照和溫度的變化密切相關。因此，在制作太陽能光伏發電時，需要根據功率的不同來調整輸出功率，以保證電力與輸運產品的結合，實現能量轉換的最大化。特別是需要找出并確定最大功率點，并進行比較，確保正確、科學地確定電壓，以達到節能的目的。根據目前的情況，這個問題可以通過測壓法、爬升法等來解決[2]。

6.3 優化電池輸出問題

對于太陽能光伏來說，需要將產生的能量儲存在電池中，當電池本身出現較大故障時，就會產生大量的電能。因此，在解決放電問題時，可以在原有電路的基礎上增加一個放電自鎖裝置，使電池在遇到負載時可以小電流、深度放電，對電子設備起到較好的保護作用。自平指示器是根據機器正反饋的深度測量，當電信號達到極限時，確定數值，當數值上升到極限時，輸出將關閉。同時，在電池充滿后按下電源鍵，設備會作出相應反應，調整輸出電壓，將電源輸出推至開啟狀態，確保有電，平單軸:發電量提高10%～20%，成本增加5%，單機最大50kW。斜單軸:發電量提高20%～30%，成本增加10%，單機最大10kW。雙軸:發電量提高30%～40%，成本增加15%，單機最大10kW。

6.4 改進運行、維護和管理

對于太陽能光伏發電產業的發展，在實際的開發建設過程中，建設工作是保證項目成功的主要工作點，也是項目建設的重中之重。但是，對于整個項目而言，在其實際工作過程中，項目可持續運行的保障與支撐工作、視圖監控和管理是分離的。因此，解決太陽能光伏發電存在的問題，可以實現運維管理，為太陽能光伏發電的長遠發展提供保障思路。為提高太陽能光伏發電項目的運維和控制水平，需要完成對當前運維的分析。同時，在日常工作和維修工作、日常工作小組工作、工作流程和工作策略中，打造一批工作出色、管理水平高的人與適當的標準，確保各項任務都能按部就班完成。同時，在光伏電站的建設中，應將運維作為主要工作[3]。

6.5 促進多晶硅產業發展

在推動太陽能產業發展的過程中，應該全面推動建立太陽能光伏行業多晶硅相關業務的相關規定，使多晶硅行業形成聯合業務，增加全業務的初始進入。多晶硅是一種特殊材料，含量高，使其在生產過程中達到更高的水平，從而帶動整個行業的發展，推動多晶硅產業邁向新的高度。

7 光伏發電技術的有效應用

7.1 照明系統的應用

隨著人們環保意識的逐漸增強，對照明提出了更高的要求，與此同時，國家也提倡使用節能環保照明，充分利用太陽能以滿足環保要求。近年來，太陽能燈在建筑中得到廣泛應用，除了路燈和公共照明，小區燈和室內庭院燈也開始使用太陽能燈。太陽能照明由電池、電池板、用電設備和用電設備等設備組成，控制器的安裝大部分是根據實際需要設置的。例如在照明的使用上，可以采用定時器來控制路燈的工作時間，在室內照明方面，可以安裝光敏裝置，在周圍樓道光線較暗時開燈。設定值，照度很高，設定值后會自動關燈。這些設施可以達到節能的目的[4]。

7.2 太陽能水泵的使用

西北地區不僅陽光充足，而且具有儲存光能的能力。因此，太陽能水泵可以安裝在大型農場或畜牧場。由于太陽能水泵有太陽能光伏發電系統作為重要支撐，因此大部分不需要使用電池發電，而是使用發電機光伏驅動水泵正常工作。太陽能水泵雖然初期投資大，但在實際工作過程中使用成本低，具有運行時間長、維護方便、性能高等特點，有望得到廣泛應用。

8 結語

目前，光伏發電是理想的綠色能源，在我國應用廣泛，優勢得到充分發揮。在光伏發電保護方面，我國應積極制定統一措施，完善法律法規，以促進光伏發電技術的發展，為未來綠色項目的發展起到支撐作用，太陽能光伏發電已成為推動社會經濟發展的重要產業。多晶硅生產技術不成熟、產能過剩、多晶硅純度不夠等都是當前太陽能光伏發電面臨的重要問題，將影響發電質量和效率，推動太陽能光伏發電發展，可以改進技術，解決電池放電問題，增強多晶硅產業實力。實現太陽能光伏發電產業高效發展。