淺談大規模光伏發電技術及前景展望
理論廣角
作者：李德友
[摘 要]隨著化石能源的逐漸消耗殆盡，環境問題日益嚴重，可再生能源正在快速發展為戰略替代能源，太陽能將必然成為最重要的電力能源。光伏發電作為一項清潔能源應用技術，應用前景廣泛，但是在立即大規模應用方麵可能會有問題。本文簡單介紹了光伏發電技術現狀，分析了大規模光伏發電技術應用的問題，並對大規模光伏發電技術的前景進行了展望。
[關鍵詞]大規模光伏發電；前景展望；降耗
中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0363-01
一、光伏發電技術
光伏發電主要是以半導體材料為基礎，利用光照產生電子-空穴對，在PN結上可以產生光電流和光電壓的現象（光伏效應），從而實現太陽能光電轉換。具體來說，晶體在受光過程中帶正電的空穴往P型區移動，帶負電的空穴往N型區移動，從而在兩端產生電勢能。
光伏發電具有很多優點：首先，從應用性方麵看，光伏發電技術是一種解決邊遠、無電地區用電問題的重要途徑，有著巨大的社會效益。同時，其應用領域本身也麵臨著轉型——大規模的推廣並網發電係統，特別是與建築物結合的並網光伏發電係統，是光伏產業國內市場騰飛的內在規律和契機。其次，從經濟性方麵看，光伏發電技術具有相對成本優勢和巨大潛力。最近幾年的時間，由於行業競爭激烈而引發的技術進步和設備國產化，已使得行業的成本大幅下降。最後，從碳排放方麵看，開拓光伏技術的國內市場具有國家戰略的意義。光伏產業由“兩頭在外”變成“一頭在外”，國內市場規模遲遲在低水平徘徊使得所謂的“清潔產業”汙染在內，清潔在外。將發展光伏技術在國內市場的應用提升到國家戰略層次，有助於降低“轉移排放”，改善能源結構，增強國內光伏企業的“幹中學”效應，促進光伏產業跨越式發展。？
我國的太陽能資源理論總儲量約相當於17000億噸標準煤，分布極為廣泛，具有普遍存在、永續利用的優點，可以為國民經濟發展提供有效的能源供應。特別是我國有108萬平方公裏的荒漠，大都分布在西部，太陽能資源極為豐富。如果利用10%的荒漠安裝並網發電係統，每年可以發電約100000億千瓦時，相當於我國全國用電量的5倍多。與德國SMA公司研製成功的大型並網逆變器相比，我國在並網型逆變器的研究上起步較晚，並網型太陽能發電設備還未形成規模生產。跟蹤式光伏發電係統能夠保證太陽入射光線始終與光伏電池陣列保持最佳的角度以接收最大的太陽光照幅射量，從而提高光電轉化效率，降低光伏發電的成本。
二、大規模光伏發電技術問題
由於目前光伏發電的裝機總量相對較小，因此對電網帶來的影響尚不明顯。隨著大規模光伏電網技術的推廣應用，它對電網安全穩定帶來的影響將日益顯著。
（一）資源與負荷逆向分布帶來的送出與消納問題
采用“集中開發、高壓送出”模式開發的大規模光伏電站多集中在西北、華北、西南等日照資源豐富的荒漠/半荒漠地區，這些地區一般地域範圍廣，但是本地負荷小，光伏電站的電力需要進行遠距離輸送。隨著光伏電站數量和規模的不斷加大，光照強度短期波動和周期性變化引起的線路電壓超限現象將逐步出現，這將成為製約大規模光伏電站建設開發的主要因素之一。
（二）幅照強度波動性、隨機性強，運行控製問題突出
光伏電源出力波動性和隨機性特點明顯，且光伏電站自身無慣性環節，呈現有功功率階躍性變化特點，需要增加電網的旋轉備用容量進行調節；供電可靠性指標分析、電壓無功控製、電能計量計費以及與電網自動化係統的信息交互等各種運行控製措施也存在技術問題。
（三）光伏分布式接入配電網對電網安全產生影響
光伏分布式接入配電網會帶來特有的計劃外孤島運行問題，會威脅線路維護人員人身安全；造成與孤島地區相連的用戶供電質量受影響；孤島電網與主網非同步重合閘造成操作過電壓；單相分布式發電係統會造成係統三相負載欠相供電，目前所有的防孤島檢測算法均存在檢測盲區。