“双碳”目标下我国光伏发电技术现状与发展趋势

“双碳”目标下我国光伏发电技术现状与发展趋势摘要：“2030年碳达峰，2060年碳中和”是我国作出的重大战略决策，标志着我国能源结构战略转型进入关键阶段。指出要加快构建清洁低碳安全高效能源体系，大力发展水电、风电、太阳能、生物质能等非化石能源。太阳能具有清洁、安全、高效、可持续等显著优点，在我国新能源体系中扮演着非常重要的角色，光伏发电迎来空前的发展机遇。关键词：“双碳”目标；光伏发电技术；发展引言太阳能利用技术主要包括光伏发电、太阳能热能发电、光化学、光探测和光生物转化。光伏发电装机容量占太阳能发电装机容量的99%以上，光伏发电已成为太阳能发电的主要技术。面对当前实现二氧化碳目标的新形势，中国太阳能利用技术迎来了新的发展时期。目前，太阳能发电工业的生产能力继续提高，产业链逐步改善，发展规模居世界前列，技术水平不断提高，但仍存在挑战。1光伏发电是实现“双碳”目标的重要保障我国已形成完整的光伏产业链，具备规模化发展光伏发电系统的资源条件、技术优势和应用基础，产业链各环节消耗的能量已经稳步快速下降，光伏发电系统的能量回收周期大大缩短。光伏发电系统能量回收周期是指光伏发电系统在全生命周期内消耗的总能量与光伏发电系统每年的能量输出之比，也就是说光伏发电系统能量回收期取决于光伏发电系统的制造、安装及运输过程中的总能耗和光伏发电系统寿命期内的发电量。根据《中国光伏产业清洁生产研究报告》，光伏发电系统的能量回收周期仅为1.3年，以使用寿命30年计算，光伏发电系统约29年都是零碳排放。经测算，光伏发电的二氧化碳排放量为33～50g／kWh，而燃煤发电为796.7g／kWh。光伏发电的二氧化碳排放量仅为化石能源的十分之一到二十分之一。因此，光伏发电在减少碳排放方面具有绝对优势。2光伏发电系统技术2.1混合发电系统太阳能光电混合系统主要利用太阳能和风能，并有效地将不同类型的风力和光伏发电结合起来，从而确保混合系统的电力供应稳定。该国西北部地区的太阳能和风能非常丰富，这两种能源的有效结合将填补由于依赖太阳能光伏发电而造成的技术空白。例如，青藏高原冬季太阳能和风能强度较低，仅使用光伏技术很难保证稳定的电力供应。然而，如果与风能技术相结合，光伏发电可在整个季节得到有效补偿，从而提高发电系统的可靠性，使其能够提供稳定和高质量的能源。2.2离网光伏发电系统离网光伏发电系统是不与公用电网连接的发电系统，通常应用于缺电的边远地区以及太阳能路灯、通信信号基站等基础设施的用电需求。离网光伏发电系统根据用电负载的特点，分为无蓄电池的直流光伏发电系统、有蓄电池的直流光伏发电系统、交流光伏发电系统。无蓄电池的直流光伏发电系统主要由光伏电池组件和用电负载组成，没有蓄电池储能设备和控制器等部件。有蓄电池的直流光伏发电系统由光伏电池组件、充放电控制器、储能蓄电池及直流负载等组成，该系统能应用于太阳能路灯、移动通信基站、渔船、边远地区供电等，应用范围较广。交流光伏发电系统相比直流光伏发电系统，多了一个交流逆变器，可以把直流电转换成交流电为交流负载提供电能，可以作为市电互补型发电系统，能有效节约能源，减少碳排放。2.3并网逆变器并网逆变器的主要功能是将直流电源转换为交流电源，并将交流电源输出与电网同步，实现相位和频率。连接到网络的变频器的交流电输出频率通常应控制在50至60Hz之间。并网变压器的基本结构较为多样化，主要由传统工频变压器、新型高频变压器和无变压器组成。网络互联转换器数据表主要包括输出电压、额定输出功率、加权输出效率、峰值效率、峰值功率跟踪电压、启动电压、最大输出电流、最大输入电流和国家级保护认证。网络互联变换器的基本结构包括滤波电路、控制逻辑和逆变桥。为了便于检测和控制网络中的光伏系统，配电盒内必须安装监控系统。为了提高光伏并网系统的性能和安全性，需要在并网系统中安装相应的保护装置。2.4光伏组件回收处理技术回收处理技术方面，光伏组件拆解是光伏组件回收处理的关键，目前有机械法拆解、热解法拆解和化学法拆解三种技术。机械法拆解是通过机械法分离玻璃和光伏电池，这种方法虽然操作简单，工艺环保，但是回收率低，组分后期处理分离较难。热解法拆解就是通过加热分离玻璃和光伏电池，这种方法反应时间较短，回收率较高，但存在能耗高，废气难处理等缺点。化学拆解法就是通过化学溶剂的溶解实现玻璃和光伏电池的分离，这种方法能耗低，回收率高，能保持电池片的完整，但存在废液难处理，污染环境等问题。拆解出来的电池再通过选择性浸提、沉淀、萃取等方法回收光伏电池中的贵金属。此外，拆解出来的完整电池片，可通过修复达到可使用的转换效率，实现光伏电池的再利用。2.5发电监控系统设计中的运用光伏发电监控系统的优缺点可以在一定程度上决定整个系统能否安全运行，保证发电质量。通过对系统整体功能的分析，通信功能可在接收到显示器时进行实时记录，实现对所有参数的实时控制；数据处理记录功能用于实时或历史计算所需数据。安全监测职能可利用收集到的数据进行监测，在实际操作过程中发生事故时，可及时发现和维护相关信息，并加以记录，供工作人员分析；报告功能使您可以将资产的主要运行信息保存为报告，减少人工投资，并解决错误率高的问题。3太阳能光伏发电技术的发展趋势3.1高效率低成本光伏电池由于生态红线和耕地红线的限制，国家能源局要求光伏项目的开发不允许占用耕地。因此，发展更高效率、更低成本的光伏电池，进一步提升单位面积发电能力是未来光伏大规模发展的关键。一是持续推进PERC晶硅电池技术的发展，如开发双面PERC电池等，提升转换效率，降低生产成本。二是加快TOPCon、HJT、IBC等新型晶硅电池低成本高质量产业化制造技术研究，重点突破关键材料、工艺水平、制造装备等技术瓶颈，提高效率，降低成本，推动新型晶硅电池的产业化生产和规模化应用。三是推动CIGS、CdTe、AsGa等薄膜光伏电池的降本增效、工艺优化、量产产能等，大力推进薄膜太阳能电池在光伏建筑一体化建设中的应用。四是开展高效钙钛矿太阳能电池制备与产业化生产技术研究，开发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池，开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。3.2光伏电站建设的进一步发展在现阶段，中国光伏产业迅速发展的原因是，太阳能集中在人口稀少的地区，而且有可能在地面上建造大型光伏发电设施，以满足市场需求。但是，与此同时，对土地的强烈需求限制了光伏电站的推广。因此，研究人员开发了各种类型的分布式发电厂，例如农业和森林补充照明发电厂，这些发电厂能够充分利用空间建造小型光伏发电，从而减少对土地资源的需求在现阶段，我们对地面光伏发电区的规划仍然存在着不合理和深刻的问题。结束语总之，太阳能是世界上促进发展的唯一能源，人们的生产和生活离不开太阳能。在这方面，太阳能的开发和利用至关重要。尽管太阳能是一种新的绿色和清洁能源，但它对时间的影响非常敏感，流量密度不高，能源转换效率低，因此需要加以改进。中国光伏发电技术虽然已经处于高速发展阶段，但与国外先进技术相比仍存在问题，生产规模、材料利用、技术等问题无法全面解决，亟待解决。参考文献[1]顾一军.新形势下我国光伏产业发展现状及趋势[J].今日财富,2019[2]杨