姚亞軍

（國家電投集團(tuán)江蘇電力有限公司蘇州分公司，江蘇 蘇州 215000）

太陽能是世界公認(rèn)的清潔性能源，其不僅具有較大的應(yīng)用價值，而且具有環(huán)保性的顯著特點(diǎn)，隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的普及，得到了大眾一致的認(rèn)可與好評。目前，我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)仍然維持清潔性、可持續(xù)發(fā)展性和環(huán)保性等優(yōu)勢，并在此基礎(chǔ)之上，側(cè)重于提高太陽能光伏能源的利用效率。如此，便可在一定程度上起到保護(hù)環(huán)境并獲得能源的目的，賦予自然資源足夠的生命活力，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

1 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)原理及優(yōu)勢

1.1 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)原理

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，能夠通過自身做功將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，其具有一定的能量調(diào)節(jié)與能量轉(zhuǎn)換的作用（通常情況下被稱為“光伏電池”），在我國整體新能源之中占據(jù)主要地位，屬于我國目前應(yīng)用最廣泛的新能源之一。太陽能之所以能夠轉(zhuǎn)換為電能，其主要原因就是“光生伏特”效應(yīng)（當(dāng)太陽光或是其他光線照射在太陽能電池表面之上時，太陽能便可通過對光線的吸收，利用光生電子產(chǎn)生電能）。太陽光經(jīng)過一系列的變化與化學(xué)反應(yīng)，最后會呈現(xiàn)光生電子的離散現(xiàn)象，此種現(xiàn)象在一定程度上能夠促使異號電荷帶動光生電子運(yùn)動，進(jìn)而產(chǎn)生電壓。若此時，將太陽能所產(chǎn)生的電能的兩極，進(jìn)行負(fù)極連接，則在2個負(fù)極的連接處會產(chǎn)生光生電流，進(jìn)一步加劇功率的流失幾率，就能實(shí)現(xiàn)從太陽能到電能的轉(zhuǎn)變[1]。

1.2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢

太陽能與普通電能相比具有2個顯著的特點(diǎn)，一是具有清潔性與節(jié)能性，二是具有能源儲備豐富，涉及范圍較廣的特性，其主要表現(xiàn)在：

其一，清潔性與節(jié)能性。太陽能與普通電能最根本的區(qū)別就在于其自身具有一定的清潔性與節(jié)能性，不僅可以節(jié)約電能的使用，而且還能夠確保在使用過程中不對自然環(huán)境造成污染，維持我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前，我國對太陽光的應(yīng)用范圍較廣、涉及領(lǐng)域較多，因此，太陽能被稱為光伏發(fā)電。將太陽光的光能轉(zhuǎn)變成人們生活、工作及企業(yè)發(fā)展所需要的電能，不需要經(jīng)過能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，如此便賦予了太陽能簡單性、敏捷性的特點(diǎn)與優(yōu)勢，能夠更好地滿足人們的需求[2]。

其二，能源儲備豐富性、應(yīng)用范圍廣泛性。太陽能相比其他能源具有較為明顯的分布特點(diǎn)，其分布范圍極為廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域繁多，是促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長的因素之一。太陽能源的儲備十分豐富，且目前呈現(xiàn)出取之不盡、用之不竭的現(xiàn)象，能夠良好地解決人類能源緊缺的問題。另外，太陽能具有較強(qiáng)的環(huán)保性特點(diǎn)，不會在使用過程中對環(huán)境造成污染，而又分布廣泛，便于人們收集與利用。通過對太陽能的充分運(yùn)用，我國其他能源指標(biāo)的使用量明顯下降，有效阻止了自然環(huán)境的進(jìn)一步惡化。

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)具體應(yīng)用

2.1 通信工程與太陽能照明燈

太陽能光伏發(fā)電在我國的通信領(lǐng)域中得到了較為廣泛的運(yùn)用，尤其是通信工程方面，包括衛(wèi)星通信工程、光纜通信工程等，將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)展現(xiàn)得淋漓盡致[3]。

太陽能照明燈在我國應(yīng)用較為普遍，其主要是在白天通過吸收太陽光作為自身運(yùn)作的主要能源，在此過程之中，太陽能照明燈會利用自身電池儲備系統(tǒng)，將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)電能后儲備在電池之中。如此，夜間太陽能照明燈便會釋放出太陽能電池中所儲備的電能，進(jìn)而可為太陽能照明燈的夜間工作提供相應(yīng)的電能，確保夜間照明的持續(xù)性。通常情況下，一套完整的太陽能照明燈系統(tǒng)具有光源、太陽能儲蓄電池、電池板及相應(yīng)的電量控制器等設(shè)備，一方面便于太陽能照明燈產(chǎn)生直流電，另一方面也可通過太陽能照明燈的內(nèi)置逆變器轉(zhuǎn)換成220 V的交流電，而后再將220 V的交流電供應(yīng)到太陽能照明燈的照明系統(tǒng)之中，維持太陽能照明燈的亮度與運(yùn)作時長，具體運(yùn)作原理如圖1所示。

圖1 太陽能離網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行原理圖

將太陽能照明燈與我國傳統(tǒng)路燈進(jìn)行比較，不難發(fā)現(xiàn)，太陽能照明燈的節(jié)能、環(huán)保優(yōu)點(diǎn)較為明顯。事實(shí)上，太陽能照明燈所應(yīng)用的是一種亮化照明技術(shù)，其具有單次投資、長期運(yùn)營、費(fèi)用較少、安裝與使用便捷、無須后期專業(yè)維護(hù)和壽命較長等顯著特點(diǎn)。且其在運(yùn)行過程中不會被外部環(huán)境所覆蓋，同時也不會因?yàn)樘柲苷彰鳠舻恼＿\(yùn)行，為自然環(huán)境帶來破壞，對于各項(xiàng)投入資金沒有較高要求，進(jìn)而具有降低各環(huán)節(jié)費(fèi)用支出的作用，真正做到太陽能照明燈使用過程中的“一舉多得”。但是目前太陽能照明燈的使用還存在一定的局限性，雖然此種局限性不是不可打破的，只是依據(jù)我國目前技術(shù)還暫時難以達(dá)到[4]。如太陽能照明燈造價較高、功率相比普通路燈較小及太陽能照明燈所應(yīng)用的電池板會對城市景觀的美觀度產(chǎn)生一定負(fù)面影響。總體分析，太陽能照明燈優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，目前市場的流通性較好，應(yīng)用范圍也比較廣泛，具有良好的發(fā)展前景。

2.2 太陽能水泵

太陽能水泵的基本原理來自太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，且其在水泵的制造中得到了廣泛的運(yùn)用，不僅進(jìn)一步促進(jìn)了水泵良好運(yùn)行，而且還在原有的水泵制造基礎(chǔ)上，徹底打破了蓄電池發(fā)電的必要環(huán)節(jié)，提升了水泵的運(yùn)行效率，降低了水泵的使用與維修難度及水泵價格。通常情況下，我國所應(yīng)用的太陽能水泵在光能水泵站中，都會設(shè)置相應(yīng)的逆變器，用于促進(jìn)電池板中交流電與直流電之間的相互轉(zhuǎn)換，此種轉(zhuǎn)換可為太陽能水泵的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)奠定良好基礎(chǔ)，同時可以為其創(chuàng)造一定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，維持太陽能水泵的工作效率[5]。

太陽能屬于清潔能源，具有一定的節(jié)能性與環(huán)保性，因此，太陽能水泵，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，所需要耗費(fèi)的運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于其他水泵，可以在很大程度上節(jié)約水泵的后期維修與保養(yǎng)費(fèi)用。但太陽能水泵的運(yùn)用需要足夠的太陽能源作為基礎(chǔ)支持，同時也需要較強(qiáng)的光儲條件，才能夠確保太陽能水泵正常運(yùn)行。

2.3 動車組太陽能光伏系統(tǒng)

我國高鐵建設(shè)堪稱世界第一，在高鐵的建設(shè)與運(yùn)行過程中，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)所產(chǎn)生的積極影響毋庸置疑，我國借助MATLAB系統(tǒng)，在很大程度上促進(jìn)了高鐵事業(yè)中動車組的系統(tǒng)完善程度與發(fā)展速度，其構(gòu)造如圖2所示。

圖2 動車組光伏系統(tǒng)構(gòu)造圖

此系統(tǒng)的主要構(gòu)造包括光伏陣列、蓄電池和控電器等系統(tǒng)。其中最為主要的是動車組所配置的光伏列陣，通常情況下，光伏列陣需要結(jié)合動車的具體情況進(jìn)行動車電池組的設(shè)置，進(jìn)而開展電池組相關(guān)配置的選擇。在實(shí)際工作過程中，電池組件的相關(guān)構(gòu)造，必須嚴(yán)格按照工程的實(shí)際要求與動車的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)作業(yè)，并通過加強(qiáng)串聯(lián)電池與并聯(lián)電池之間的相互作用，為太陽能光伏電池組件提供一定運(yùn)行保障與運(yùn)行依據(jù)[6]。

2.4 光伏建筑一體化

我國對于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用范圍極為廣泛，尤其是在各項(xiàng)建筑及安裝過程中對于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，如今，我國已經(jīng)成功利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)達(dá)到了光伏建筑一體化的目標(biāo)。其中的運(yùn)作原理也較為簡單，主要是通過對工程建筑物的頂部安裝相應(yīng)的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)組件，或具有類似原理的雙玻組件，而后將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)連接到建筑施工所運(yùn)用的電路之上[7]。如此，可將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽_保能夠?qū)⑺a(chǎn)生的電能的補(bǔ)償性作用全面發(fā)揮出來，達(dá)到在保障工程施工正常用電的基礎(chǔ)之上，有足夠支撐電子設(shè)備正常運(yùn)行電網(wǎng)的目標(biāo)。在建筑工程的施工過程中，很可能會因?yàn)樽匀画h(huán)境因素或是人為因素及供電不足等情況，造成工程斷電，嚴(yán)重影響建筑施工工作的順利開展，此時便可應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電，維護(hù)各項(xiàng)建筑機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

依據(jù)我國對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用程度分析，光伏建筑一體化具有良好的發(fā)展前景與巨大的發(fā)展優(yōu)勢，目前，我國已經(jīng)在工程建筑的諸多方面應(yīng)用了光伏建筑一體化技術(shù)，并取得了良好的成效，且其自身的技術(shù)完善度較高，具有一定的工程施工保障性。但目前，我國對于光伏建筑一體化還處于初級探索階段，若要進(jìn)一步深度挖掘光伏建筑一體化的應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方式，以及完善其組件性能，都還需要更大的投資成本與科研時間[8]。

總體分析，太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，無論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)都起到了良好的核心支撐作用。從理論角度分析，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)只需要充足的太陽光，對于供電器及其他發(fā)電環(huán)境并沒有嚴(yán)格要求，上至國家航天技術(shù)，下至家庭用電，都可以通過太陽能光伏發(fā)電技術(shù)來達(dá)成。目前，市場上不乏各式各樣的太陽能小玩具，以及兆瓦級電站，其主要原理都是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，由此可見，我國在太陽能光伏發(fā)電方面的應(yīng)用幾乎已經(jīng)滲透到了人們的生活與工作之中。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的廣泛運(yùn)用，在很大程度上幫助我國節(jié)約了其他發(fā)電資源，提高了人民的整體生活水平[9]。

3 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展建議

3.1 提高轉(zhuǎn)換效率

由于在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)之中，太陽能電池所占的整體比例較大，因此，可根據(jù)實(shí)際需要開發(fā)不同類型及不同型號的太陽能電池，太陽光的輻射較為集中之時，便可促進(jìn)太陽能電池充分發(fā)揮自身效應(yīng)，確保太陽能轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換率。但其耗費(fèi)材料較多，可能會導(dǎo)致材料成本迅速上升，進(jìn)而形成大量現(xiàn)金外流的現(xiàn)象。針對此點(diǎn)，我國一方面可以加大對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)研究的投資力度，另一方面也可加大對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的政策支持力度，提高我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)水平，減少材料耗費(fèi)量[10]。

3.2 維持現(xiàn)狀、注重創(chuàng)新

我國現(xiàn)階段光伏產(chǎn)業(yè)雖然較為普遍，但其實(shí)際發(fā)展卻較為緩慢，若要達(dá)到太陽能光伏發(fā)電技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，一方面需要我國出臺相應(yīng)的政策進(jìn)行支持，另一方面也需要我國加大資金投資力度，為其提供科研器材，全力做好太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的長遠(yuǎn)規(guī)劃與布局。另外，還需要我國全力探索太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域，爭取將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)所應(yīng)用領(lǐng)域的生產(chǎn)成本降到最低，以確保我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)水平穩(wěn)步提升。

3.3 擴(kuò)大太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)面積

目前我國個別省份提出將光伏發(fā)電作為城市可持續(xù)發(fā)展的奮斗目標(biāo)之一，將其運(yùn)用到居民生活、工作、企業(yè)及工業(yè)發(fā)展之中去，最大程度上減少城市的傳統(tǒng)用電量，進(jìn)而降低城市用電成本。因此，我國可依據(jù)目前太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況與領(lǐng)域，在城市居民樓及商業(yè)樓盤等建筑物的屋頂建立光伏發(fā)電系統(tǒng)，以此滿足整個城市的用電需求，同時達(dá)到節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的目的。另外，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用范圍較為廣泛，尤其是針對西北及荒漠地區(qū)，具有用電需求較大、供電不足的特征，可嘗試將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用在此類地區(qū)，進(jìn)一步豐富當(dāng)?shù)氐恼彰髻Y源，滿足當(dāng)?shù)厝嗣竦挠秒娦枨蟆４送?，還可以應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，對西北地區(qū)獨(dú)特的地理環(huán)境進(jìn)行美化，開發(fā)旅游景點(diǎn)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)而推動我國整體經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步向前。

4 結(jié)束語

綜上所述，加大太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用力度，擴(kuò)大太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用范圍，是我國可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。開展對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的研究，不僅可以充分運(yùn)用太陽資源，而且還可以滿足人們的用電需求，避免傳統(tǒng)用電模式對自然環(huán)境造成污染。目前，我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)雖然發(fā)展較為緩慢，但依舊穩(wěn)步向前，相信在不久的將來，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將會完全融入到人民的生活與社會的發(fā)展之中。