我国发展太阳能光伏发电的必要性及技术分析

郭玉庆

摘 要：不论是从经济、社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从世界上20亿无电人口和一些特殊用途解决现实的能源供应出发，发展太阳能光伏发电均具有重大的现实意义。基于此，文章主要对我国发展太阳能光伏发电的必要性进行了分析，并对其技术进行了研究。

关键词：太阳能；光伏发电；必要性；技术

常规能源在未来几十年内将耗尽，人类必须尽快寻找新的清洁能源。其中包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等，而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势使其必将成为2l世纪最有希望大规模应用的清洁能源之一。太阳能具有最理想的可持续发展的特征，加大天阳能光伏发电力度，能够有效调整我国能源结构，促进我国经济与能源的可持续发展。

一、太阳能光伏发电的原理

光伏发电是利用半导体材料，通过光伏效应直接将太阳能转换为电能的一种发电形式。太阳电池的基本原理为半导体的光伏效应。当太阳光照射到太阳电池上时，电池吸收光能，产生“光生电子—空穴”对。在电池内电场作用下，光生电子和空穴被分离，从而在电池两端积累起异号电荷，即产生电压。光伏发电系统发出的直流电通过一系列逆变、控制、检测、保护等手段并入电网。

二、我国发展太阳能光伏发电的必要性

我国是一个能源生产和消费的大国。2006年标准煤的消费总量约为24.6亿吨，比2005年同比增长了9.3%。2006年各种一次能源的构成比例分别为：煤炭约占69.7%、石油约占20.3%、天然气约占3.0%、水电等约占6.0%、核电约占0.8%。2006年，我国的原油总进口量已达到1.5亿吨，大约是我国原油总需求量的50%左右。但由于我国能源开采技术落后、能源有效利用率低、传统高能耗产业比重大、单位GDP能耗远远落后于发达国家、甚至比世界平均水平落后并且我国又是世界上最大发展中国家，经济高速发展，能源消耗增长速度居世界首位等客观因素，更加剧了我国能源替代形势继续转变的严重性和紧迫性。据电力科学院的研究表明，在考虑到充分开发煤电、水电和核电的情况下，2010年～2020年之间，我国的电力供需缺口仍然为6.4%～10.7%，这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电又可能在未来我国的新能源供应中占据主要位置。

三、太阳能光伏发电技术的应用

（一）太阳能照明系统。绿色照明是指节约能源、保护环境、有益于身心的照明光环境，而太阳能照明就属于绿色照明：太阳能照明系统是由以下元件组成的：太阳能电池板、蓄电池、节能灯具、灯杆等。我国建筑行业也开始引入了太阳能灯，比如：路灯、楼道灯等，太阳能灯的控制器不仅要具备光伏系统的相关的功能，而且要具备自动开关照明灯的功能。一般情况下，在控制太阳能工作时间时，要借助定时、光控这两种方式。

（二）太阳能、LED光源的结合。在固体物理、半导体技术的快速发展下，科学家已经研发出了固体光源LED其具有以下的几点优势：较低的功耗、较长的寿命、较高的光效以及较快的反应速度等，与白炽灯相比较，固体光源LED的污染也是非常小的。在不久的未来，固体光源LED有望占领整个灯源市场。

（三）太阳能水泵。通常情况下，太阳能水泵借助太阳能电池板来带动水泵工作：在大型光伏水泵站中都会备有逆变器、逆变器可以将太阳能电池板的直流电转换为交流电，然后交流电再带动水泵进行工作。虽然刚开始要对太阳光伏水泵系统投入较多的资金，但是太阳光伏水泵系统的运行费用较低、使用寿命长，所以太阳光伏水泵系统仍然具有广阔的发展前景。

（四）光伏建筑一体化。在上个世纪，太阳能屋顶计划被提出来。具体而言，太阳能屋顶是指：在建筑物的屋顶上安装着太阳能电池板，引出端借助控制器与逆变器来与公共电网连接起来：户用并网光伏系统是由太阳能电池板、电网并联向用户供电组成的，该系统具有较强的供电可靠性。通常情况下该系统不使用蓄电池，这就达到了环保的目的。太阳能屋顶上还可以采用一些新的技术，来提高太阳能电池的转换率：光伏器件与建筑材料集成化成為光伏建筑一体化的目标。当前建筑行业已经用光伏器件代替了部分建材，这不仅促使光伏发电的成本得以降低，也扩大了光伏技术的应用范围。

四、太阳能光伏技术的发展趋势

预计到2030年，可再生能源的消耗将占总能源消耗比例的30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占有比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源消耗将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源消耗将占总能耗的80%以上，太阳能发电将占到60%以上。以上这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域所占有的重要地位。根据《可再生能源中长期发展规划》报道，到2020年，我国将力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）。预计，到2050年，我国可再生能源的电力装机将占全国总电力装机容量的25%，其中光伏发电装机将占到5%。未来十几年，将是我国太阳能光伏产业发展继续迅猛的一个阶段。

五、结语

在新常态下，我国能源消耗比较严重，环境污染也在不断加剧，制约了我国经济的可持续发展。太阳能光伏发电社会中的应用，能够降低发电污染，实现绿色产业的发展目标。所以，我国相关企业应加强对太阳能光伏技术的研究力度，保证太阳能光伏技术的应用水平，推动我国能源产业的生态化发展。

参考文献：

[1]毛亮.我国发展太阳能光伏发电的必要性及技术分析[J].科技传播，2011，20：66+68.