碳中和目标下的光伏发电技术

碳中和目标下的光伏发电技术

罗四刚 高广 王晨

上海航天能源股份有限公司  上海 200040

摘要：为促进社会经济的可持续发展,我国政府部门十分重视新能源的开发与利用问题。近几年,随着科学技术的不断发展,针对于太阳能应用技术的研究日渐成熟,致使太阳能资源的可应用量增加,并在电力事业方面起着重要作用。随着我国经济发展水平以及综合国力的不断提升,国家对于节能环保的发展十分重视,为满足人民日益增加的电力需求,光伏发电技术的应用可以在节能环保的基础上增加电力供应量,响应国家低碳以及零碳的绿色发展政策。

关键词：碳中和；光伏发电；技术

1碳中和目标下的光伏发电现状

一方面,政府相关补贴政策落实不到位。国家政府相关部门拥有增收可再生能源的权利,可以通过征收电价附加费用的方式,为光伏产业的发展提供资金保障,确保光伏产业的收购补偿资金能够按时到位。近几年,受高电价补贴政策的影响,市场投资业务较为活跃,但因部分项目的开发建设进度以及资金投入远高于补贴资金额度,进而容易出现资金短缺或资金链断裂的问题,影响中小型企业的正常运营。如若此时再出现企业资金使用紧张,投资后续乏力等问题,则可能会导致中小企业出现关门倒闭现象。依据国家相关统计,我国补贴政策落实不到位的现象普遍存在,光伏发电相关企业的资金缺口问题常在。

另一方面,消纳条件的建设差距较大。当前,我国大部分光伏发电主要依靠的是电网侧的并网消纳,由国家财政部门确定补贴规模以及补贴上限的同时,确定年度保障性并网消纳规模,以便于为后期的接网工程建设提供参考。此外,并网消纳的建设成本较高,且相关回收机制不健全,加之新能源的调度难度系数较大,诸多电网企业的收购时数不足,使得企业相关接网工程配套设施的建设速度较为缓慢。

2碳中和目标下的光伏发电技术

2.1太阳能电池技术

在光伏发电系统中，太阳能电池为关键部件，关系着系统能否可靠发电。在光伏发电过程中，需要对太阳能电池进行串联和封装保护，构成大面积太阳电池组件，配合使用功率控制器则能构成发电装置，在无需架设电线和消耗能源的情况下即可就地发电供电。结合以往新能源的光伏发电技术应用情况来看，由于过去生产太阳能电池时将硅片当成主材，经过一段时间使用后出现充电慢、电池容量变小等缺陷，导致电池使用寿命较短，在电池价格较高的情况下，限制了光伏发电技术的应用推广。伴随着多晶硅、薄膜等技术的发展，人们开始使用多晶硅和薄膜太阳能电池，有效提高电池光能转换效率，并且降低了发电和生产成本。应用聚光光伏技术，可以将太阳能聚集在光伏电池上，在太阳能密度较低的情况下依然可以持续发电。而在小面积电池上聚集能量，可以减少光伏建设面积，获得更高太阳能转化率，使系统整体经济效益得到提升。

2.2光伏列阵技术

依靠单一光伏电池产生电能无法满足供电需求，还需采用光伏列阵技术进行多块光伏电池排列组合，在实现电能充分采集的同时，利用逆变器等设备将直流电转换为交流电，从而达成供电目标。而设计光伏列阵，需要根据太阳照射角度、时长等因素对光伏发电效率展开分析，根据不同地区和季节的光照强度变化进行研究，采取适合方法进行光伏电池排列，确保列阵可以尽可能输出更多电能。采用跟踪技术对光伏电池最大发电功率进行监测，通过检测电流和电荷与同场其他电池进行比较，可以确定电能转换慢的原因，提出有效改进措施，确保有效提高光伏发电效率。在光伏列阵的最大开路电压处，确认列阵输出电压不超逆变器最大允许输入电压，电流不超逆变器最大输入电流，然后可以通过调整串联组件数使功率输出接近逆变器额定功率[2]。使列阵的电压、电流和功率与逆变器匹配，能够达到最高逆变效率，为实现并网发电奠定扎实基础。

3太阳能光伏发电技术的应用

3.1混合发电系统

混合发电系统将太阳能光伏作为主要能源之一，与风能、水能或生物质能等其他能源相结合，以实现能源的多样化和可靠性。它的设计考虑了不同能源的特点和互补性，通过合理的能量管理和调度策略实现能源的最优利用。在混合发电系统中，太阳能光伏发电系统的安装容量、风能发电机组的规模、水力发电设备的容量等都需要根据实际情况进行合理的规划和配置。此外，还需要考虑能源的转换、储存和分配等关键技术。常见的混合发电系统包括风光互补系统、光水互补系统和光生物质互补系统等。混合发电系统的优势在于可以减少对单一能源的依赖，提高能源供应的可靠性和稳定性。通过充分利用不同能源的特点，可以实现更加灵活和高效的能源供应模式。此外，混合发电系统也有助于减少环境污染和温室气体排放，推动可持续能源的发展。

3.2并网光伏发电系统

并网光伏发电系统中，太阳能光伏电池组将太阳能辐射转化为直流电能，经过逆变器的转换和调节，将直流电能转化为交流电能，并通过电网接口与电网连接。在设计并网光伏发电系统时，需要考虑太阳能电池组的安装容量、逆变器的选择、电网接口标准等因素。为了确保并网光伏发电系统与电网的安全、稳定运行，还需要采用电网保护装置和谐波滤波器等设备。并网光伏发电系统可以将太阳能光伏发电系统的产能直接注入电网，实现对电网的有益补充[2]。它可以减少对传统电网的依赖，降低能源消耗和碳排放。此外，通过合理的功率管理和调度策略，还可以实现对电网负荷的调节和峰谷平衡。

3.3独立光伏发电系统

在设计独立光伏发电系统时，需要根据实际情况考虑太阳能电池组的容量、储能装置的容量和类型、逆变器的选择等因素。同时，还需要进行合理的负载管理和能量管理，以确保系统能够满足用电需求并保持稳定运行。独立光伏发电系统能够在无电网或电网不稳定的环境中提供可靠的电力供应。它不仅可以减少对传统能源的依赖，降低能源成本，还可以减少对环境的影响。因此，在偏远地区、岛屿、山区和营地等场所，独立光伏发电系统被广泛应用。

3.4光伏建筑一体化

光伏建筑一体化不仅能够发挥太阳能光伏的发电功能，还具备保温隔热、遮阳和美化建筑外观的多重作用。常见的光伏建筑一体化技术包括屋顶光伏系统、透明光伏玻璃幕墙系统和光伏窗户系统等。这些技术充分考虑了光伏元件与建筑外观的协调性，使光伏系统在不破坏建筑美观性的同时能有效发电。它不仅为建筑提供了可再生能源，减少了能源消耗和碳排放，还提高了建筑的节能性和环境适应能力。通过光伏建筑一体化技术，建筑可以利用太阳能发电，满足自身的能源需求，并向电网注入多余的电能。这有助于推动可持续建筑的发展，减少对传统能源的依赖，实现能源的可持续利用。

4结语

光伏产业是我国重要的经济产业,经济以及科技的发展在一定程度上推动了光伏产业的发展,尤其是在太阳能开发与利用方面,自我国明确树立了碳中和目标之后,光伏发电技术的应用备受关注。在未来发展中，需要相关技术人员在遵循碳中和目标的情况下加强对光伏发电技术的研究。

参考文献：

[1]方刚剑.太阳能光伏发电技术及其应用探讨[J].智能城市,2019,5(11):81-82.

[2]许大维.光伏发电技术的研究现状和应用前景探讨[J].中国市场,2019,(15):69-70.

[3]孙岩.光伏发电技术分析及应用探讨[J].中国设备工程,2019,(05):168-170.

[4]石东昌.关于新能源光伏发电技术的一些探讨思考[J].中外企业家,2019,(05):129+137.

[5]张恒睿.太阳能光伏发电技术现状及改进措施[J].农村电气化,2019,(01):53-55.