太阳能光伏发电技术现状及改进措施

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　　【摘 要】在我国快速发展的过程中，能源问题成为人类社会必须要解决的问题。由于一些化石燃料在使用过程中对人类赖以生存的环境造成了无法忽视的破坏，因此开发新能源成为了各国着重关注的焦点。在这种背景下，就太阳能光伏发电现状以及国内外关于光伏发电新的技术与应用，探讨新形势下我国对于光伏发电产业诸多问题的对策分析。
　　【关键词】光伏发电现状；产业发展问题；对策
　　引言
　　太阳能的可再生性、无污染性都让其受到社会发展的青睐，在社会生活的很多领域得到了應用，比如太阳能路灯、太阳能发电板等产品。这些产品的应用都较为独立，还需要大规模的使用才能发挥作用，但随着太阳能光伏系统类型的逐渐增多和技术上的日益改善，使得这些产品的应用范围更加广泛，使得运用光伏微电技术成为当前发展最迅速、运用范围最广的新型能源技术，以确保我国电力资源可以满足社会生活需求。
　　1太阳能热电发电原理
　　太阳能热电发电技术（STEG）是将太阳能集热技术与热电发电技术有机结合起来的一种环保能源技术，包括光-热转换和热-电转换2个过程。热电发电又称为温差发电，是利用热电材料的塞贝克效应将热能直接转换为电能的一种发电技术。塞贝克效应最初是由德国科学家于1821年发现，该效应是指由2种不同材料的半导体构成的回路中，2个连接端点的温度不同时，连接端点间会产生电动势，并在回路中产生电流。太阳能热电发电系统主要由太阳能集热系统、热源循环系统、冷源循环系统、半导体温差发电模块、控制模块、负载等组成。太阳辐射能投射到太阳能集热器上，被集热器中的介质吸收。高温介质把热量传送到温差发电模块的热端，温差发电模块的冷端通过散热回路维持一定的温度，温差发电模块的两端有了一定的温差，从而把热能转换为电能，电能通过电源控制电路的一系列变换，转成交流电压，接到负载上。
　　2光伏发电系统概述
　　光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转化为直流电的技术，太阳能作为清洁、可持续能源，在发电系统中的应用前景越来越大，在当前的发电系统中有多种形式的光伏发电系统，常用的是独立太阳能光伏发电系统、并网太阳能光伏发电系统、分布式太阳能光伏发电系统。其中独立光伏发电系统是一种独立运行的发电系统，和电网之间没有联系，一般建立在与电力系统相隔较远的边远地区或者野外，白天太阳能丰富的时候可以将太阳能转化为电能，储存在蓄电池中供晚上使用。但独立光伏发电系统的稳定性不高，所以一般都会建立一个普通的辅助电站，一旦出现故障时可以应急，所以独立光伏发电系统的成本较高。并网光伏發电系统的一个特点是将光伏发电设备与电网并网连接在一起进行发电的一种模式，光伏发电系统产生的电能必须要经过逆变器转化之后才可以送入电网，不需要蓄电池，而且运行比独立光伏发电系统稳定，成本更低。这两种发电系统都有一定的局限性，随着电力行业的不断发展，发电技术的研究也越来越深入，产生了一种新的发电模式，即分布式光伏发电，该模式是一种就近发电、就近并网利用的发电模式，属于家庭发电模式中的一种，具有很高的节能性、环保性，而且分布式光伏发电系统使用十分便捷，群众可以在自家屋顶以及户外场地中选择合适的位置进行安装，安装过程简便，设备的空间占用率小，由于优点众多，当前分布式光伏发电的应用越来越广泛。
　　3改造和优化光伏发电站的方法
　　3.1光伏发电建筑一体化技术的应用
　　随着太阳能技术的发展，太阳能光伏发电技术逐渐被应用到建筑工程中，逐渐形成了光伏建筑一体化模型。具体的应用原理为：将太阳能光伏发电系统安装在建筑物的顶端，将其同建筑内部的电力线路连接起来，通过太阳光能与电能之间的转化，来发挥对建筑室内用电的补偿作用，当建筑电力系统出现故障问题，出现断电时，可以启动光伏发电系统，来持续供电，维持建筑物内部各个用电设备的持续运转。经研究表明，这种光伏建筑一体化的模式未来会有更广阔的发展，能够同建筑幕墙有效配合，二者都能够有效吸收太阳辐射能、光能等。现阶段来看，光伏建筑一体化技术多数用于建筑顶端，其技术发展相对完善。光伏建筑一体化技术实际应用还处于初始阶段，需要大量的成本投资，然而，其发展前景广阔、对于建筑物用电系统的完善与发展有着不可替代的作用。
　　3.2太阳能光伏技术在电力系统中的应用
　　我国电力系统始终处于紧张状态，以城市供电为例，在应用电能的高峰期必然产生过高的需求量，而在配合使用并网光伏发电的过程中，可以规避其使用高峰期的公共用电需求。在交通领域中，部分无人值守的道路能够通过配合应用光伏技术提供备用电能的支持，从而保障运输能力始终处于有电状态。而部分标志灯和高空障碍灯都能够由其技术提供电力支持。其研发的应用途径中，对于通信通讯的电力支持也不容小觑，通常微波中继站无需人工值守但是当光缆维护站出现电能供给不足的情况，也必须经过人为供电完成通讯电源系统的持续供电，但是依据配合并网光伏发电的应用，可以实际解决这一问题，同时对供电系统形成双重保障。而大型光伏供电站的建立，能够解决我国部分地区的大规模用电问题。
　　3.3光伏发电技术研发的方向
　　我国光伏行业发展中，其主要研发方向便是大容量、高参数以及连续性。想要实现这个目标，可以利用规划来切实扩大发电的实际规模，从而降低光伏发电的实际成本。就光热发电运行聚光度、温度以及转换效率方面来说，能够切实提高其运行的实际参数。从储热性能方面的提高来切实提高光伏发电的连续性。
　　3.4在并网计划的应用
　　目前所提到的并网计划就是将原有的光伏发电系统与公共电网进行有效连接，这样能够有效分担当前我国电网的发电任务。光伏发电需要在天气良好，光照充足的环境中进行，这样能够提高发电质量。通过新能源光伏发电系统产生的电能能够全面输送到电网当中，降低运行成本和综合损失，还能全面提升供电系统自身的稳定性。在并网运行过程中，相关技术人员还能结合不同发电要求拓宽发电基本形式，例如风能发电能等，这样能够在各类环境中对发电方式进行调控，有效节约能源。
　　结语
　　1）设计与温差发电模块相匹配的聚光系统，可以采用集热板集热降低聚光系统成本。2）设计优化热电发电模块集热体部分，优化几何尺寸、高效的太阳光吸收涂层、真空绝热技术是提高集热体性能的重要途径。3）开发高性能热电材料，提高热电发电模块的性能，降低成本。4）设计与太阳能热电发电系统相配套的热存储系统。太阳能是具有无限开发优点的可再生能源，很多年来一直是研究的热点。太阳能热电发电技术开辟了太阳能利用的新方式，发达国家已将太阳能热电发电技术及其太阳能温差发电的发展列入中长期新能源开发利用计划。随着热电材料的发展和性能的提高，太阳能温差发电技术将在新能源领域发挥更大的作用。
　　参考文献：
　　[1]李文婷，刘宏，陈慧玲，等.国内外太阳能光伏发电发展综述[J].青海电力，2004，23（4）：3-6.
　　[2]赵颖.独立运行光伏发电系统的研究[D].大连：大连理工大学，2009.
　　（作者单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司）
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