關(guān)鍵詞：能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型；可再生能源；光伏發(fā)電技術(shù)；發(fā)展前景中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500(2025)07-0150-03DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.043

Analysis on the Application Status and Development Prospects of Photovoltaic Power Generation Technology

LYU Qianmei (Linfen PetroChina Kunlun Gas Co.，Ltd.，LinfenO41Ooo， China)

Abstract:Solarenergybelongs torenewableenergy，andphotovoltaicpower generation isoneofthemain formsof solar energyutilization，with thecharacteristicsoflowcarbonandenvironmentalprotection.Undertheguidanceof energy structure transformation and carbon peak and carbon neutrality goals，photovoltaic power generation has become an important development direction for global energy structure transformation.Itis necessry to comprehensivelyreview thedevelopment historyof photovoltaic power generation technology，analyze the applicationstatus of photovoltaic powergeneration technology in China，and look forward toitsdevelopmentprospects，inorder toprovidereference for thedevelopmentandapplicationof photovoltaic power generation technology.Inthefuture，itis necessary to increase investment inresearchanddevelopmentof environment-friendlyphotovoltaic power generation materials，improvethe stabilityandagingresistanceof materials，promotethedeep integrationof photovoltaicand energystorage technologies， explorenewenergy storage technologies，andcarryout extensivecooperationathomeandabroad toimprovetheeficiency of photovoltaicpowergeneration，nhancethestabilityandreliabilityofphotovoltaicsystem，andfurtherpromotethehgh quality development of photovoltaic power generation industry.

Keywords:energy structure transformation;renewableenergy;photovoltaic powergeneration technology;development prospects

隨著城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消費(fèi)水平日益升高，煤炭、石油和天然氣等一次能源的使用使得全球碳排放量逐年升高，環(huán)境污染日益加重。為了控制污染，實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，全球能源結(jié)構(gòu)正逐步由以化石能源為主體向以清潔能源為主體轉(zhuǎn)變[1]。隨著我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的提出，開發(fā)利用可再生能源具有重大的戰(zhàn)略意義。太陽能是可再生能源，近年來，光伏發(fā)電技術(shù)憑借環(huán)保、設(shè)備安裝及維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展和應(yīng)用[2，但目前還存在光電轉(zhuǎn)換效率低、初期投資成本高、儲(chǔ)能技術(shù)水平有限等問題，因此，研發(fā)新型光伏材料、提高發(fā)電效率以及完善儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)推動(dòng)光伏發(fā)電廣泛應(yīng)用具有重要意義。

1光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展歷程

光伏發(fā)電技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)，將太陽光輻射能轉(zhuǎn)換為電能。系統(tǒng)主要由光伏電池組件、控制器、逆變器和支架等組成，其中，光伏電池是核心部件，常見類型有晶體硅電池、薄膜電池和鈣鈦礦電池[3。隨著各國對(duì)能源轉(zhuǎn)型的重視和光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，光伏產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外大型太陽能電站、交通、通信基站、建筑等領(lǐng)域，大幅提高太陽能利用效率，加速世界能源結(jié)構(gòu)向清潔能源的轉(zhuǎn)變。

2我國光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，我國積極響應(yīng)全球可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召，大力推動(dòng)可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。太陽能作為一種可再生能源，具有清潔、分布廣泛等優(yōu)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年，我國太陽能發(fā)電量為5833億 kW?h ，同比增長 36.4% ，近10年來，我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量增長迅猛，如圖1所示，我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量和新增容量分別為 609.5GW 和216GW，分別同比增長約

54.7% 和 147.1% 。

在能源領(lǐng)域，依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)特征，我國光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分為分布式和集中式兩類，二者在空間布局、運(yùn)行特性及生態(tài)影響方面存在顯著差異。當(dāng)前，分布式光伏發(fā)電主要集中在我國中部、東部地區(qū)，借助建筑屋頂、外墻等建筑表面，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的運(yùn)營模式，所發(fā)電力大多可就地消納，避免長距離輸送，有效降低運(yùn)行成本，并且無須額外占用大面積土地，節(jié)省土地資源[4，因此，分布式光伏發(fā)電被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但受天氣和光照條件影響較大，而且城市區(qū)域光伏具有分散性及產(chǎn)電并網(wǎng)的隨機(jī)性，增加電網(wǎng)的調(diào)節(jié)及調(diào)度難度。集中式光伏發(fā)電依托西部荒漠和戈壁豐富的光照資源，通過大規(guī)模集中建設(shè)有效降低成本。大型荒漠地面并網(wǎng)光伏電站發(fā)電量較大，設(shè)備集中，運(yùn)行監(jiān)控和日常維護(hù)較為方便，然而，由于選址遠(yuǎn)離城市，遠(yuǎn)距離電力輸送產(chǎn)生輸電損耗，而且輸電系統(tǒng)和線路的建設(shè)和維護(hù)成本較高，棄光現(xiàn)象嚴(yán)重，大面積占用土地資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境也帶來沖擊。

在建筑領(lǐng)域，主要應(yīng)用是光伏建筑一體化模式。這種模式主要分為光伏方陣與建筑結(jié)合、光伏方陣與建筑集成兩種類型，在實(shí)際工程應(yīng)用中，主要借助屋頂、幕墻等結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，安裝時(shí)對(duì)建筑屋頂?shù)某蚝蛢A角有一定要求，多適用于南北朝向且屋頂坡度適中的工業(yè)廠房。若這類廠房采用跟蹤支架技術(shù)，則能根據(jù)太陽運(yùn)行軌跡自動(dòng)調(diào)整光伏組件角度，從而顯著提高發(fā)電效率。光伏幕墻多應(yīng)用于城市高層建筑，可以根據(jù)不同建筑風(fēng)格進(jìn)行材料選擇和設(shè)計(jì)，使建筑外觀更具特色，同時(shí)減少傳統(tǒng)玻璃幕墻產(chǎn)生的光污染。光伏建筑一體化不僅節(jié)約投資，節(jié)省土地資源，還能起到節(jié)能作用，但弊端是造價(jià)較高，受天氣影響較大，而且如何高效儲(chǔ)電也是需要進(jìn)一步解決的問題。

在交通領(lǐng)域，隨著電動(dòng)汽車的普及，高速服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng)等場(chǎng)所的光伏充電站和充電樁數(shù)量不斷增加，這些區(qū)域利用建筑屋頂、墻面等空間鋪設(shè)光伏電池板，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能為電動(dòng)汽車充電。為了應(yīng)對(duì)光伏發(fā)電的間歇性和充電需求的波動(dòng)性，大型光伏充電站通常配備儲(chǔ)能設(shè)施。太陽能汽車的應(yīng)用也在不斷深入，可在車頂和引擎蓋等部位安裝薄膜太陽能電池直接充電。這不僅實(shí)現(xiàn)屋頂及土地資源的高效利用，也有效減少二氧化碳等溫室氣體的排放，節(jié)約購電成本。然而，光伏設(shè)備易受天氣和其他環(huán)境因素的干擾，設(shè)備故障和損壞率較高，維護(hù)成本較高，為了保證供電穩(wěn)定，需要配備儲(chǔ)能設(shè)備或?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行改造，這不僅增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，也對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的安全性和壽命提出更高要求。

3光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展前景

3.1光伏發(fā)電材料研發(fā)

目前，晶體硅電池面臨材料、工藝等方面的瓶頸。生產(chǎn)過程中，晶體硅電池能耗高，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，太陽能電池板較厚重，在加工、運(yùn)輸、安裝過程中，受碰撞時(shí)容易破裂。因此，研發(fā)新型材料至關(guān)重要，如鈣鈦礦材料，同時(shí)應(yīng)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步降低成本，延長設(shè)備使用壽命。此外，研發(fā)新型電池結(jié)構(gòu)、優(yōu)化電池封裝技術(shù)十分關(guān)鍵，這能夠增強(qiáng)電池在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性和抗老化性。另外，通過不同材料的組合，將光伏功能與建筑材料相結(jié)合，開發(fā)具有隔熱、隔音、防火等多功能的光伏建筑一體化產(chǎn)品，能夠進(jìn)一步提升建筑物材料利用率和節(jié)能水平。

3.2光伏與儲(chǔ)能技術(shù)的融合

光伏發(fā)電存在能量密度低、間歇性及不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，需要借助高效的儲(chǔ)能技術(shù)來保障電力持續(xù)供應(yīng)，然而，目前的儲(chǔ)能技術(shù)在能量密度、充放電效率、成本以及使用壽命等關(guān)鍵指標(biāo)上還無法滿足實(shí)際應(yīng)用要求。因此，要探索新型儲(chǔ)能技術(shù)，開發(fā)更加智能的儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，通過儲(chǔ)能設(shè)備的在線故障診斷、監(jiān)測(cè)與預(yù)警機(jī)制，根據(jù)實(shí)時(shí)用電負(fù)荷和光伏發(fā)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整充放電策略，達(dá)成光伏電力的高效存儲(chǔ)與精準(zhǔn)釋放，從而提升整個(gè)分布式光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.3政策與市場(chǎng)推動(dòng)發(fā)展

未來，持續(xù)推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展，政策與市場(chǎng)雙輪驅(qū)動(dòng)必不可少。應(yīng)結(jié)合政府相關(guān)補(bǔ)貼、優(yōu)惠等扶持政策，持續(xù)加大研發(fā)投入、拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，積極開展國內(nèi)外合作，加速技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，這不僅能優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提升環(huán)保水平，而且對(duì)構(gòu)建更加穩(wěn)定、可持續(xù)的能源安全體系具有重要意義。

4結(jié)論

在全球能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型、我國有序推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和的背景下，光伏發(fā)電技術(shù)在能源領(lǐng)域的重要性愈發(fā)凸顯，市場(chǎng)需求持續(xù)增長。本文結(jié)合中國實(shí)際，剖析光伏發(fā)電技術(shù)在我國能源、建筑和交通領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐。當(dāng)前，我國光伏發(fā)電領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭良好，但也面臨一系列挑戰(zhàn)。集中式光伏輸電成本較高，電池材料污染亟待處理，儲(chǔ)能技術(shù)尚不成熟，發(fā)電穩(wěn)定性不足，光伏發(fā)電效率亟待提高。未來，應(yīng)加大對(duì)環(huán)保光伏發(fā)電材料的研發(fā)投入，提升材料的穩(wěn)定性和抗老化性，促進(jìn)光伏與儲(chǔ)能技術(shù)深度融合，探索新型儲(chǔ)能技術(shù)，廣泛開展國內(nèi)外合作。這些舉措對(duì)于提高光伏發(fā)電效率、增強(qiáng)光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而推動(dòng)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

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