关于碳中和目标下光伏发电技术的研究

  关于碳中和目标下光伏发电技术的研究  【Summary】当前我国正处于实现“双碳”目标、构建“清洁低碳、安全高效”源体系的关键时期，走能源转型和低碳技术创新之路势在必行。在科学技术飞速提升的背景下，各种新型能源的开发和研究工作正在逐步推进，光伏发电技术就是将光能转换为电能的一种新型技术，它在一定程度上满足了工业发展和民众生活对电能的需求，同时也对生态环境十分有利，本文以光伏发电的未来发展趋势为主题进行了研究，对其现阶段的发展状况做出了分析，并提出了一些建议，以丰富我国的发电技术形式，减轻我国在能源方面的使用压力。【Keys】碳中和；光伏发电；发电现状；发展趋势引言全球能源转型背景下，推动能源向高效、清洁、多元化发展是大势所趋。“双碳”目标的达成对促进生态文明建设、保障能源自给与高效安全、推动经济转型、引领气候变化、实现"第二个百年"奋斗目标具有重大意义。零碳路径上，以光伏发电为代表的可再生能源将成为主导能源。此外，随着现代技术的发展，未来的能源系统必定是向清洁、低碳、高效、智能方向转型升级，构建多能互补的新型能源供应系统将具有重要的战略价值。为了更好实现“碳中和”和“碳达峰”这一“双碳”战略发展目标，应继续大力推进能源供给改革，厘清新能源发展趋势，构建完善的新能源发展机制，为我国新能源的可持续发展创造便利条件。本文将基于“双碳”目标下光伏新能源发展的现状、问题及发展趋势进行分析，以期为我国光伏产业的快速发展及高效安全的清洁能源新体系构建提供方向引导[1]。一、光伏发电原理光伏发电是通过半导体将太阳光传送到硅材质上，进一步实现把光能转化为电能的性能。与人类的发展历程相比，太阳能能源是源源不断的，另外，与其他的传统能源相比较，太阳能有着持久性、清洁型和灵活性等特点，而且在进行能源转化的过程中能够实现无污染、无噪音等优势，在去除挖掘和运输环节的工作后，通过光能发电依然能够为小型电器的运行提供电量，同时也能够实施并网发电，而且可以运用的场景和领域较广。二、太阳能光伏发电技术（一）太阳能电池技术太阳能电池技术的应用和推广，不仅解决了太阳能转变为电能的存储问题，同时也可以有效地降低能源的损耗，利于推动太阳能应用技术的发展。太阳能电池技术在发展的过程中，首先要面临的问题就是成本过高，目前太阳能电池制造中都要使用到硅原料，因此造价成本相对较高。其次要面临转化效率方面的问题，光电转化率的不断提升将是太阳能电池技术发展的重要方向之一。最后要关注的是太阳能电池的处理问题和相关技术的发展，如何正确处理太阳能电池并减少对于环境的破坏和影响是今后研究的重点。（二）光伏阵列最大功率点跟踪技术光伏阵列最大功率点跟踪技术简称MPPT技术，由于MPPT技术控制的方法不同，所形成的控制结果也存在一定的差异性。目前MPPT技术是解决发电系统高效率运转的重要方法，而如何能够持续性地为光伏阵列输入大功率，目前可以通过敏感性较强的信息化技术实现对于光伏阵列的控制，不仅可以对于光伏发电的实时情况进行监控和管理，同时还可以根据电功率的变化调整电池阵列的输出功率，进而保持电池阵列的高功率状态。（三）聚光光伏技术聚光光伏技术可以实现太阳光的高转化，是目前光伏发电的重要技术之一。聚光光伏简称CPV，它可以很好地解决光转化的效率问题，同时随着规模效应产生，CPV发电也将会存在一定的成本优势。另外CPV系统不仅占地小，同时几乎不耗水，具有很好的节水特性，因此是新时期光伏发电的重要技术，CPV也就有很好的发展前景和市场需求[2]。（四）孤岛效应检测技术和太阳能光伏发电相比，孤岛效应检测技术的适用范围更多在于个体性设备应用，主要是为了进一步提高系统的安全性。在太阳能光伏发电以及发电系统运行的过程中，由于会受到很多内外部因素和客观、主观等因素的影响，容易造成整个系统的故障或是影响发电系统的稳定性，严重时还会造成电力系统的瘫痪，对于区域性电网安全产生威胁和影响。孤岛效应检测技术可以通过较为先进的信息技术对电力输出的稳定性进行实时监测，而加强孤岛效应检测技术的应用，也是对于用电设备的一种保护技术，如果不能对孤岛效应及时进行检测，则会危害检修人员的安全，影响到整个电力系统的运行。三、太阳能光伏发电技术的应用现状及不足（一）太阳能光伏发电技术的应用现状1、光伏并网发电一般来说，光伏并网系统是大电网的形成成分，它能够将有功功率和无功功率运送到电力体系中。依据能源存储设备是否存在，光伏并网体系可以划分为有储能设备并网体系和无储能光伏并网体系。结合功率的层次和光伏阵列的具体范围，把光伏并网体系设置为集中型光伏并网体系和分布型光伏并网体系。光伏并网发电主要是通过并网逆变器把光伏体系与大电网联系起来，从而将其形成的电能输送的电网系统中，再将电能交付电网划分，从而实现供电功能。在光伏发电技术的发展历程中，系统的可靠性也显得十分重要，光伏并网发电的运作形式也逐渐被引入到光伏发电系统中。2、独立光伏发电系统研究光伏发电设备大多数与公共电网处于相互独立的状态，因此它的安设位置普遍在与电网相隔较远的区域，如：海岛、移动通讯站和边防哨所等，而储能器件是独立光伏发电体系中重要的一部分，而这是因为太阳能发电主要在白天，但是用电是需要全天供应的，这就应该在光伏系统中安装合适的储能器件。在气象因素的干扰下，它的供电能力难以得到有效提高，而在偏僻的区域，此系统更能够发挥出其优势。3、混合型光伏发电系统的研究混合型光伏发电系统具体是实现多样化发电形式的协调运行，同时再融入光伏发电体系，混合型光伏发电系统的设置目的是体现多种发电形式的特性和功能，弥补各个发电方式的缺陷，从而降低电力能源的浪费率，对于大风天气较多的区域，可以同时借助光伏发电和风力发电的方式，将环境因素给发电系统带来的干扰降到最低，实现对负载发电率的管理[3]。（二）光伏发电存在的不足1、发电耗费资金较大我国风力发电的总装机储存数量远远比光伏发电机存储量大，而且光伏发电的单价4元/kWh，具体为生物产电量的七倍，是风能产电量的六倍。在2014年，我国光伏发电的单价为1元/kWh，这与普通的发电成本基本相符。2、光伏发电设计不够合理在1992年，美国设置了可再生资源的发电分配 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，对于财政、金融上出台了一些政策，并且要求市场落实和遵守相关标准 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ，这就使美国可再生能源的市场更稳定的运作，然而我国的光伏发电领域，既缺乏固定、合理的国家光伏标准和发展 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，也没有落实对此市场的管控工作，并忽略了对激发行业发展制度的设立，导致光伏市场的发展受到了一定的限制。3、技术水平较低我国的光伏 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 水平远远不如其他的发达国家，而日本推出了新阳光政策，从而产生了更为前沿的光伏技术，以色列国家积极倡导这一项研究事业，而且也受到了其他国家的支持，极大地提高了其光伏技术水准。但是与其他国家相比，仅仅依靠政府扶持是难以实现的，从材质上来看，太阳能电池的制作也要考虑材料晶硅的实际质量，若材料质量的问题无法克服，则难以实现真正发挥技术的特性和优势。四、太阳能光伏发电技术的发展趋势（一）光伏材料成本的进一步控制从太阳能光伏发电技术的发展历史上来看，影响该技术进一步发展的主要原因是光伏材料成本较高。一方面，高转换率的光伏单晶硅电池板成本较高；另一方面，低转换率的光伏单晶硅电池板很难满足市场的实际需求。从光伏材料光电转换效率的角度来讲，光电转换效率越高，意味着光伏电池板的生产能力和稳定性越强。根据研究人员的计算，光电转换效率在63.2%左右可以为光伏发电替代传统化石能源提供可靠的技术基础。但在实际应用的过程中，多数光伏单晶硅电池板的转换率在10%~15%，其转换效率远低于市场的实际需求。虽然技术能力较强的生产企业可以将光伏转换率提升到45%左右，但由于高昂的生产成本，无法进行有效的市场化。现阶段，太阳能电池中主要采用的硅材料成本高昂，还需要极长的生产周期，也进一步导致太阳能电池市场化面临较多的阻碍。在未来太阳能光伏技术发展的过程中，如何降低材料的生产制造成本，是光伏发电技术发展的主要研究方向。（二）光伏电站建设的进一步发展现阶段我国光伏发电行业得到快速发展，是因为太阳能集中在人口较为稀少的区域，可以建设规模较大的地面光伏发电站，以满足其市场化的需求。但同时，对土地资源的大量需求，使光伏电站的进一步推广受到制约。因此，研究人员发明了农光互补、林光互补等分布式的发电站类型，可以充分利用空间建设小型光伏发电站，从而减少对土地资源的需求。但这种光伏发电站的维护难度较大，一般居民不具备维护光伏发电站的能力，在推广的过程中，面临技术、环境、政策等多方面的阻碍。现阶段，我国对地面光伏发电区域的规划依然存在不合理和不深入的问题。未来，研究人员会集中主要力量解决这些问题，促进光伏发电站的进一步建设。总体上来说，我国的太阳能光伏电站建设依然具有较广阔的前景，无论是土地资源的利用程度还是分布式光伏电站技术的利用状况，均具有广阔的发展空间，光伏发电技术的有效利用拥有良好的资源基础[4]。结语现阶段，我国新能源产业取得了十分显著的发展成效，其也成了对我国主力能源的重要补充。在“双碳”战略目标下新能源产业迎来了更大的发展空间和机遇，应深入探究其发展问题并制定出有效的改进策略，厘清其发展趋势，推动产业的可持续健康发展。目前太阳能光伏发电已经是一种相对成熟的太阳能发电技术，对于社会可持续发展起到了十分关键的作用，对于太阳能光伏发电技术应用与发展研究具有重要的现实意义，需要在实践中进一步地加强研究和理论技术的创新。Reference[1]苗青青,石春艳,张香平.碳中和目标下的光伏发电技术[J].化工进展,2022,41(03):1125-1131.[2]刘辉,吴仁良.光伏发电与储能技术在钢铁企业节能降碳中的可行性研究[J].节能与环保,2022(02):64-66.[3]田乐,程锋.“绿电”助力碳达峰与碳中和——光伏、风电发展引导能源转型之路[J].中国林业产业,2021(11):4-7.[4]刘思敏.从碳达峰碳中和谈光伏发电[J].农村电工,2021,29(11):10-11. - 全文 企业安全文化建设方案企业安全文化建设导则安全文明施工及保证措施创建安全文明校园实施方案创建安全文明工地监理工作情况 完-