浅谈太阳能光伏发电技术

浅谈太阳能光伏发电技术

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1.中节能阿拉善盟太阳能发电有限公司内蒙古自治区750312；2.中节能中卫太阳能发电有限公司宁夏回族自治区755000

摘要：新形势下，人们对资源能源的使用需求不断增加，积极开发利用新型能源，成为人们关注的重点。本文以太阳能光伏发电技术为核心，首先介绍了应用现状，然后分析了在绿色建筑中的应用，最后指出未来发展趋势，以供参考。

关键词：太阳能；光伏发电；技术应用；绿色建筑；发展趋势

太阳能具有丰富、清洁、可再生的特点，是一种理想的新型能源。光伏发电技术，是基于光生伏特的原理下，将太阳能转化为电能，主要由光伏组件、汇流箱、变压器、逆变器、配电设备组成，辅助设备包括监控、功率预测、无功补偿、五防系统等。随着经济社会发展，太阳能光伏发电技术在生活和生产中的应用更加普遍，以下结合实践进行探讨。

1．太阳能光伏发电技术的应用现状

1.1太阳能光伏电池

第一，硅基电池。以晶硅电池为例，其中单晶硅电池的转换效率高、稳定性强，但缺点是成本高；多晶硅电池虽然转换效率低，但依靠成本优势在市场上站稳了脚跟。硅薄膜光伏发电，是硅基电池的重要发展方向，是将硅膜和其他材料相结合制成太阳能电池，具有用材少、成本低、能耗低的特点。

第二，化合物半导体电池。相比于硅基电池，化合物半导体电池的成本明显降低，例如CIGS电池、CdTe电池。该类化合物半导体的隙宽可以调节，和太阳能光谱相匹配，提高转换效率。以CdTe电池为例，理论上的光电转换效率为30%，不仅价格低廉，而且性能稳定，重金属含量较低[1]。

1.2光伏发电系统

第一，独立光伏发电系统。该系统独立运行，不和电网连接，主要用于野外、边远地区，功能类似于移动电源。具体应用中，系统在白天吸收太阳能，转化为电能储存起来；夜间则释放电能，满足电能使用需求。值得注意的是，独立光伏发电系统的缺点，是会受到气候、天气原因的影响，因此使用稳定性欠佳。

第二，并网光伏发电系统。该系统和电网连接在一起，能为公共电网提供电能资源。具体应用中，该系统的电能容量大，电能转化后能直接储藏起来，相比于普通的太阳能发电设备，构造更加简单，具有突出的经济性。结合实践，并网光伏发电系统的光电转换效率高，主要用在人群密集地区[2]。值得注意的是，光伏电池产生的是直流电，需要利用设备转化为交流电，和公共电网的频率相同，然后才能送入电网，保证供电安全性和稳定性。

1.3光伏建筑集成化

第一，小户型光伏发电。小户型光伏发电系统，在城市和农村中均可使用，其中以偏远山区为主。该系统的应用，可以满足人们的用电需求，电力资源具有较高的可靠性。以辽宁市某县域为例，安装了350多套家用太阳能光伏发电系统，电能资源不仅满足夜间用电需求，还可在不良天气状况下使用。

第二，屋顶型光伏发电。屋顶型光伏发电系统的应用，一方面可以满足居民的使用需求，另一方面可提高屋顶利用效率，缓解土地资源紧张的局面。该系统主要用在城市，除了商业住宅以外，还涉及路灯、草坪灯、庭院灯等工程，兼具美观大方、节能降耗的效果。

2．太阳能光伏发电在绿色建筑中的应用

绿色建筑是建筑行业的一大发展趋势，相比于传统建筑，积极推广利用地热能、太阳能。以太阳能为例，在绿色建筑中的应用，主要包括太阳能热水系统、太阳能制冷系统、太阳能光伏发电、太阳能空调等。

2.1在建筑外墙的应用

在单栋建筑中，外墙和阳光的接触面积最大，高层建筑的接触面积更大。目前建筑施工中，为了保证外墙美观性，普遍采用玻璃幕墙。但是。幕墙只具有装饰、围护的作用，和太阳能光伏发电技术相结合，可以对太阳能电池板进行改造，成为类似于玻璃幕墙的样式，可对太阳能进行收集和转化。当然，具体应用中，为了保证室内的采光和透明度，应该科学计算太阳能电池板的倾斜角度，最大程度上吸收太阳能。

2.2在建筑屋顶的应用

目前建筑工程中，对屋顶太阳能的利用不充分，而绿色建筑的最大特点就是充分利用自然资源。相比于外墙，在屋顶装设太阳能光伏发电系统，优势如下[3]：①太阳能的吸收面积扩大；②安装时不用考虑遮挡、倾斜角度等问题，因此施工更加方便；③还可以装设遮阳板、通风管道等。

2.3效益分析

将绿色建筑和光伏发电技术相结合，具有突出的节能效果，最直接的效益是太阳能转换为电能，减少了电网供电量。在遮阳板、天窗中利用光伏发电系统，能产生隔热功能，夏季可降低室内温度，冬季可保持室内温度，间接降低建筑内部的能耗。此外，我国目前的电力生产以火力发电为主，积极推广太阳能光伏发电技术，可以减少煤炭资源的用量，实现生态保护目标。

以国内某高层商业楼为例，采用绿色建筑设计施工理念，安装了400KW的光伏发电系统，使用寿命为25年，人工、材料、安装费用共计280万元。经测算，该系统安装后，结合国家和地方提供的扶持政策，仅需7年时间就能回本。而在后续使用的18年，可以节约电费共计600万元。除去系统管理和维护费用150万元，经济效益达到450万元，可见节能效益突出。

3．太阳能光伏发电技术的未来发展趋势

3.1提高转换效率

就目前太阳能光伏发电技术的应用来看，在并网发电、逆变管理上依然存在一些难题；进一步提高光电转换效率，成为推广应用的瓶颈。从太阳能电池的角度出发，目前电池的种类、结构不同，只有太阳光集中的时候，才能提高转换效率。对此，可以改进原材料，例如在单晶硅中加入稀土金属，可以优化电镀宽度和高度的比值，从而提高光电转换效率。

3.2增加发电面积

随着城市化进程加快，城市内的建筑密度增加，可以利用建筑物的屋顶，建立并网光伏发电系统。在部分经济水平较高的省市，由于用电需求大，利用并网光伏发电系统，不仅能满足用电需求，还能促进当地经济发展，实现供电、节能双重目标[4]。目前，我国沙漠、荒漠地区，光伏发电系统的应用普遍，集中在西北地区。在未来，应该进一步增加光伏发电系统的使用面积，利用太阳能取代或部分取代化石能源，推动经济社会可持续发展。

3.3降低应用成本

对光伏电池进行分析可知，目前生产成本较高，其中硅材料的投入大，存在较高的市场风险。对此，一方面应该研发新型硅材料提纯技术，在获得电能的同时，能尽量减少硅材料的使用量。以薄膜电池为例，自身成本降低的空间大，随着硅材料价格提高，增加了薄膜电池的成本优势。另一方面，研究显示我国光伏发电系统的使用寿命在25-30年，国家应该从政策方面给予支持，不断开发国内市场，实现产品的更新升级。

4.结语：

综上所述，新形势下国家提出节能、降耗、环保的发展方向，积极推广利用新型能源是一种有效途径。文中以太阳能光伏发电技术为例，介绍了光伏电池、光伏发电系统、光伏建筑集成化的应用现状，详细阐述了在绿色建筑中的应用。在未来，应进一步提高转换效率，增加发电面积，降低应用成本，以此促进太阳能光伏发电技术的推广和应用。

参考文献：

[1]季健翔.太阳能光伏发电技术现状分析[J].智能城市，2018，4（21）：92-93.

[2]胡新慧.家用太阳能光伏发电技术应用与探索[J].军民两用技术与产品，2018，（22）：151.

[3]艾磊.太阳能光伏发电技术及其发展前景分析[J].建筑工程技术与设计，2018，（27）：2897.

[4]班昌东.太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析[J].建材发展导向（上），2018，16（9）：70-71.