熊飛

摘 要：現(xiàn)代社會，能源緊張問題已經(jīng)成為世界性難題。受此影響，太陽能光伏發(fā)電作為可再生能源的主要代表受到世界各國的高度重視，短短幾年間實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展。我國太陽能光伏發(fā)電事業(yè)起步時(shí)間尚短，實(shí)際工作中存在著一些問題。文章圍繞我國太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)有關(guān)問題進(jìn)行探討，分析了太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)和缺陷，介紹了我國當(dāng)前太陽光光伏并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀，最后就今后太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電工作重點(diǎn)提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：太陽能發(fā)電；并網(wǎng)系統(tǒng)；研究分析

引言

隨著人類社會的不斷發(fā)展，資源消耗和環(huán)境保護(hù)壓力與日俱增，傳統(tǒng)能源已經(jīng)無法滿足人類長期生產(chǎn)、生活活動的需要。在科學(xué)技術(shù)的支持下，許多新型清潔能源獲得了快速發(fā)展，并在較高水平上投入使用，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生保障方面發(fā)揮了重要作用。太陽能就是其中一種。憑借其所具有的清潔、高效、無污染、近乎永久性的特點(diǎn)，太陽能已經(jīng)成為今后人類能源應(yīng)用的主要發(fā)展方向。當(dāng)前太陽能主要利用方式是太陽能光伏發(fā)電，將光能轉(zhuǎn)換為電能使用。經(jīng)過幾年的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電取得了長足的進(jìn)步，已經(jīng)發(fā)展出三個(gè)方向，即離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)、太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和二者的混合系統(tǒng)。從應(yīng)用領(lǐng)域而言，并網(wǎng)系統(tǒng)是太陽能光伏發(fā)電的重點(diǎn)，發(fā)展空間巨大。加強(qiáng)太陽能并網(wǎng)系統(tǒng)研究，對于推進(jìn)我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)能源安全意義深遠(yuǎn)。

1 太陽能光伏發(fā)電特點(diǎn)

太陽能是可再生能源中的一種，獲取簡便，清潔高效，深受人們歡迎，近些年來在世界范圍內(nèi)都獲得了快速發(fā)展。太陽能屬于新型清潔能源，在采集、生產(chǎn)和使用過程中不會產(chǎn)生廢渣、廢氣、廢水等污染物，清潔環(huán)保，是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)形勢日益嚴(yán)峻的情況下，解決全球性能源緊張問題的重要發(fā)展方向。太陽能光伏發(fā)電始創(chuàng)于上世紀(jì)50、60年代，截至目前，已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，許多技術(shù)都達(dá)到了較高的水平。但在實(shí)際使用過程中，還存在很多問題，限制了太陽能光伏發(fā)電的大面積普及推廣。

1.1 能量密度較低

太陽能的能量密度一般為1kw/m2，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模供電，需要設(shè)置面積極大的采集設(shè)備，建設(shè)和維護(hù)成本較高。同時(shí)，太陽能光伏發(fā)電直接受自然光照條件影響，不同天候、地理位置、季節(jié)、時(shí)間等情況下，光照強(qiáng)度變化很大，無法維持穩(wěn)定持續(xù)的電力生產(chǎn)。這些因素都限制了光伏發(fā)電的大面積推廣。

1.2 生產(chǎn)運(yùn)行成本較高

當(dāng)前太陽能光伏行業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵組件是太陽能光伏電池。受技術(shù)水平影響，目前太陽能電池生產(chǎn)成本很高，而光電轉(zhuǎn)換效率相對較低。其中，單晶硅電池的轉(zhuǎn)換率僅有18%，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率僅為17%，高額的生產(chǎn)成本導(dǎo)致太陽能光伏電能價(jià)格極為昂貴，是火力發(fā)電等常規(guī)性電能價(jià)格的數(shù)倍。為支持國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政府設(shè)立了專項(xiàng)資金對太陽能光伏企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼。高額的生產(chǎn)成本是制約太陽能光伏發(fā)電進(jìn)入一般性電力市場的重要因素。

1.3 占地面積過大

由于太陽能量密度低，為滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，必須建設(shè)大規(guī)模的光伏發(fā)電場，因而會占用大量土地。土地是人類社會一直以來的主要生產(chǎn)資料和資源之一。特別是現(xiàn)代社會，土地資源十分緊張，大規(guī)模占用土地，無疑會加劇土地緊張程度。

2 當(dāng)前我國太陽能并網(wǎng)工作發(fā)展現(xiàn)況

我國國土面積遼闊，太陽能資源十分豐富，發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件雄厚。進(jìn)入21世紀(jì)，我國光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了井噴式發(fā)展，目前已經(jīng)進(jìn)入民用領(lǐng)域，太陽能光伏發(fā)電商業(yè)模式正在逐步建立和摸索之中。國家已經(jīng)把光伏發(fā)電作為今后能源領(lǐng)域的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，出臺了大量指導(dǎo)性、規(guī)范性文件和扶持政策，積極推動光伏產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展。

2011年，我國累計(jì)光伏裝機(jī)容量達(dá)到3GW。光伏發(fā)電并網(wǎng)工作開始進(jìn)入商業(yè)化領(lǐng)域，盡管我國光伏并網(wǎng)發(fā)電事業(yè)起步時(shí)間尚短，但在政府的大力支持和正確領(lǐng)導(dǎo)下，進(jìn)步顯著，特別是最近幾年，國家下大力氣完善光伏并網(wǎng)發(fā)電規(guī)范體系，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為光伏并網(wǎng)發(fā)電事業(yè)的健康發(fā)展夯實(shí)了制度基礎(chǔ)保障。我國于2012年頒布的《太陽能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，明確了光伏并網(wǎng)發(fā)電上網(wǎng)事宜，規(guī)定了公共電網(wǎng)光伏發(fā)電電價(jià)額度，確定了集太陽能技術(shù)研究、裝備制造、系統(tǒng)集成、工程施工建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)于一體的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈條。

3 未來太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展方向及重點(diǎn)

3.1 提高太陽能光伏電池性能水平，降低太陽電池芯片生產(chǎn)成本

太陽能光伏電池是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心要件，承擔(dān)著將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的重要職責(zé)。當(dāng)前光伏電池主要為各種類型的硅電池，具體類型有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池等。硅晶體在生產(chǎn)加工中需要耗費(fèi)大量能源，既提高了生產(chǎn)成本，也給環(huán)境保護(hù)帶來了更大的壓力。光電轉(zhuǎn)換率是衡量光伏電池性能水平的一個(gè)重要參數(shù)指標(biāo)。從目前發(fā)展現(xiàn)狀來看，單晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率最高，但生產(chǎn)成本也很高，多晶硅電池成本和性能都較低。非晶硅薄膜電池技術(shù)還不夠成熟，穩(wěn)定性較差。近幾年，聚光光伏系統(tǒng)發(fā)展迅猛。該項(xiàng)技術(shù)通過將大面積太陽光聚集到一個(gè)較小的面積上，再輔以相應(yīng)的高性能光伏電池，使光電轉(zhuǎn)換率大幅提高，實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)可以達(dá)到40%。但由于成本問題其商業(yè)化一直未能實(shí)施。要真正發(fā)揮太陽能光伏發(fā)電的作用和意義，提高光伏電池性能指標(biāo)水平，使其滿足市場化大規(guī)格推廣使用要求是必須解決的前提要件。

3.2 弱化孤島效應(yīng)，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全

由于光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的自身特性，其與主電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后，會有孤島效應(yīng)產(chǎn)生，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來負(fù)面影響。針對這個(gè)問題，應(yīng)加強(qiáng)光伏系統(tǒng)內(nèi)部逆變器的檢測和控制功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并作出正確反應(yīng)，將負(fù)面影響控制到最低限度。目前逆變器的主要缺陷是無法精確區(qū)分電力企業(yè)業(yè)務(wù)性正常停電和意外停電兩種狀況，由此導(dǎo)致后續(xù)動作難以有效實(shí)施。針對這個(gè)問題，必須進(jìn)一步提高逆變器的檢測能力，通過控制電壓和頻率的方法，減少、消除太陽能光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)和主網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)后對主網(wǎng)絡(luò)的負(fù)面影響，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代社會，能源緊張問題日益嚴(yán)峻，已經(jīng)成為制約人類生存和發(fā)展的重要瓶頸。加快清潔能源的開發(fā)與應(yīng)用研究，從宏觀角度講，是拓展人類生存空間的必由之路，從微觀角度講，更關(guān)系到國家的經(jīng)濟(jì)獨(dú)立和能源安全。當(dāng)前我國正處于經(jīng)濟(jì)體制改革攻堅(jiān)階段，深入推進(jìn)實(shí)施太陽能廣泛并網(wǎng)發(fā)電研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電的商業(yè)化、民用化，是緩解我國能源緊張問題的重要途徑，也是保障國家能源安全的有力措施，是實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展、人民生活幸福、社會秩序和諧穩(wěn)定的重要保障。

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