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[摘 要]随着化石能源的逐渐消耗殆尽，环境问题日益严重，可再生能源正在快速发展为战略替代能源，太阳能将必然成为最重要的电力能源。光伏发电作为一项清洁能源应用技术，应用前景广泛，但是在立即大规模应用方面可能会有问题。本文简单介绍了光伏发电技术现状，分析了大规模光伏发电技术应用的问题，并对大规模光伏发电技术的前景进行了展望。
[关键词]大规模光伏发电；前景展望；降耗
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0363-01
一、光伏发电技术
光伏发电主要是以半导体材料为基础，利用光照产生电子-空穴对，在PN结上可以产生光电流和光电压的现象（光伏效应），从而实现太阳能光电转换。具体来说，晶体在受光过程中带正电的空穴往P型区移动，带负电的空穴往N型区移动，从而在两端产生电势能。
光伏发电具有很多优点：首先，从应用性方面看，光伏发电技术是一种解决边远、无电地区用电问题的重要途径，有着巨大的社会效益。同时，其应用领域本身也面临着转型——大规模的推广并网发电系统，特别是与建筑物结合的并网光伏发电系统，是光伏产业国内市场腾飞的内在规律和契机。其次，从经济性方面看，光伏发电技术具有相对成本优势和巨大潜力。最近几年的时间，由于行业竞争激烈而引发的技术进步和设备国产化，已使得行业的成本大幅下降。最后，从碳排放方面看，开拓光伏技术的国内市场具有国家战略的意义。光伏产业由“两头在外”变成“一头在外”，国内市场规模迟迟在低水平徘徊使得所谓的“清洁产业”污染在内，清洁在外。将发展光伏技术在国内市场的应用提升到国家战略层次，有助于降低“转移排放”，改善能源结构，增强国内光伏企业的“干中学”效应，促进光伏产业跨越式发展。？
我国的太阳能资源理论总储量约相当于17000亿吨标准煤，分布极为广泛，具有普遍存在、永续利用的优点，可以为国民经济发展提供有效的能源供应。特别是我国有108万平方公里的荒漠，大都分布在西部，太阳能资源极为丰富。如果利用10%的荒漠安装并网发电系统，每年可以发电约100000亿千瓦时，相当于我国全国用电量的5倍多。与德国SMA公司研制成功的大型并网逆变器相比，我国在并网型逆变器的研究上起步较晚，并网型太阳能发电设备还未形成规模生产。跟踪式光伏发电系统能够保证太阳入射光线始终与光伏电池阵列保持最佳的角度以接收最大的太阳光照幅射量，从而提高光电转化效率，降低光伏发电的成本。
二、大规模光伏发电技术问题
由于目前光伏发电的装机总量相对较小，因此对电网带来的影响尚不明显。随着大规模光伏电网技术的推广应用，它对电网安全稳定带来的影响将日益显著。
（一）资源与负荷逆向分布带来的送出与消纳问题
采用“集中开发、高压送出”模式开发的大规模光伏电站多集中在西北、华北、西南等日照资源丰富的荒漠/半荒漠地区，这些地区一般地域范围广，但是本地负荷小，光伏电站的电力需要进行远距离输送。随着光伏电站数量和规模的不断加大，光照强度短期波动和周期性变化引起的线路电压超限现象将逐步出现，这将成为制约大规模光伏电站建设开发的主要因素之一。
（二）幅照强度波动性、随机性强，运行控制问题突出
光伏电源出力波动性和随机性特点明显，且光伏电站自身无惯性环节，呈现有功功率阶跃性变化特点，需要增加电网的旋转备用容量进行调节；供电可靠性指标分析、电压无功控制、电能计量计费以及与電网自动化系统的信息交互等各种运行控制措施也存在技术问题。
（三）光伏分布式接入配电网对电网安全产生影响
光伏分布式接入配电网会带来特有的计划外孤岛运行问题，会威胁线路维护人员人身安全；造成与孤岛地区相连的用户供电质量受影响；孤岛电网与主网非同步重合闸造成操作过电压；单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电，目前所有的防孤岛检测算法均存在检测盲区。
（四）大量使用电力电子并网设备带来的电能质量问题严重
光伏并网逆变器采用高频调制，易产生谐波；并联输出谐波放大现象难以预测与治理；输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变；需要电网配置相应电能质量治理装置。
（五）电压调频调峰与经济运行
与风电类似、太阳能光伏发电同样具有间歇性、周期性、波动性的特点。当光伏发电在电网电源中的比例不断增大的时候，其对电网调频、调峰压力的影响将愈加显著。光伏发电调峰能力极差，且随着光伏穿透功率的增加，系统内的峰谷差将成倍增加。
（六）降耗问题
光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂发电机的旋转备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用机组或热备用机组损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的，光伏并网发电向电网输送电力将侵害其他发电商的利益，这是作为政策制定者需要考虑的问题。因此，系统中总的光伏并网发电量所等效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数，并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。
三、大规模光伏发电技术的前景展望
（一）技术层面
从技术的层面来说，将光能转化为电能的光伏发电技术是一项非常重要的技术手段。它能够实现人类向可持续的能源系统转变。相对而言，目前这项技术的发展还处在初期阶段，到2030年之后将会有很稳定和很高的增长率，会成为更加可行的电力供应者。随着科技发展，行业内预计2030年以后发电成本会继续降低。一些技术如晶体硅、薄膜以及一些新光伏发电系统材料将会在市场上大量涌现。如果这些新举措得以成功实施，模块的转换效率将进一步提高。最终，光伏模块的转换效率将达到30%～50%，从而使太阳辐射能量可以高效的利用。安装在阳光充足地区的1m2最高效的光伏模块每年将发电1000kWh。
（二）应用领域
从应用领域来看，由于之前的光伏发电市场主要是在通信领域和边远地区。在国家和行业大力提倡光伏发电措施下，应用的范围可以随着光伏发电系统成本的降低，将向光伏水泵，海岛，工业领域以及屋顶发电系统发展。而随着常规电力日趋紧张，光伏发电必然向公共电力规模发展，屋顶光伏发电系统，大型独立光伏电站（100kW以上），中心并网电站（100kW到1MW级电站）以及大型风光互补电站必然会在公共电力中占到更大的份额。电动汽车的发展也会给光伏发电带来新的机会，如汽车空调、太阳能快速充电系统以及光伏制氢系统等。在更远的将来，光伏发电有可能得到像沙漠电站甚至宇宙发电等更大规模的应用。
（三）政策层面
实施大规模太阳能发电仍需国家政策的支持。首先应制定并网技术标准和规范。目前，太阳能光伏电站无并网技术标准和规范，因太阳能光伏电站不能持续发电，规模并网对电网安全性有影响，需研究制定光伏电站并网技术标准和规范。研究千万千瓦太阳能光伏电站送出技术方案和调峰电源建设。其次给予电价支持。目前大规模光伏建设地区属经济发展滞后省份，财政困难，无力承担光伏电站上网电价。太阳能光伏电站产生的环境效益和带动的光伏产业发展惠及范围广，为积极推动太阳能光伏产业健康发展，需国家对太阳能光伏电站给予合理的电价政策。再次启动太阳能基地建设。
参考文献
[1]卿羊.对我国光伏发电发展前景的思考[J].四川水力发电，2014年1期.
[2]丁明，王伟胜，王秀丽，宋云亭，陈得治，孙鸣.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].中国电机工程学报，？2014年1期.
[关键词]大规模光伏发电；前景展望；降耗
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0363-01
一、光伏发电技术
光伏发电主要是以半导体材料为基础，利用光照产生电子-空穴对，在PN结上可以产生光电流和光电压的现象（光伏效应），从而实现太阳能光电转换。具体来说，晶体在受光过程中带正电的空穴往P型区移动，带负电的空穴往N型区移动，从而在两端产生电势能。
光伏发电具有很多优点：首先，从应用性方面看，光伏发电技术是一种解决边远、无电地区用电问题的重要途径，有着巨大的社会效益。同时，其应用领域本身也面临着转型——大规模的推广并网发电系统，特别是与建筑物结合的并网光伏发电系统，是光伏产业国内市场腾飞的内在规律和契机。其次，从经济性方面看，光伏发电技术具有相对成本优势和巨大潜力。最近几年的时间，由于行业竞争激烈而引发的技术进步和设备国产化，已使得行业的成本大幅下降。最后，从碳排放方面看，开拓光伏技术的国内市场具有国家战略的意义。光伏产业由“两头在外”变成“一头在外”，国内市场规模迟迟在低水平徘徊使得所谓的“清洁产业”污染在内，清洁在外。将发展光伏技术在国内市场的应用提升到国家战略层次，有助于降低“转移排放”，改善能源结构，增强国内光伏企业的“干中学”效应，促进光伏产业跨越式发展。？
我国的太阳能资源理论总储量约相当于17000亿吨标准煤，分布极为广泛，具有普遍存在、永续利用的优点，可以为国民经济发展提供有效的能源供应。特别是我国有108万平方公里的荒漠，大都分布在西部，太阳能资源极为丰富。如果利用10%的荒漠安装并网发电系统，每年可以发电约100000亿千瓦时，相当于我国全国用电量的5倍多。与德国SMA公司研制成功的大型并网逆变器相比，我国在并网型逆变器的研究上起步较晚，并网型太阳能发电设备还未形成规模生产。跟踪式光伏发电系统能够保证太阳入射光线始终与光伏电池阵列保持最佳的角度以接收最大的太阳光照幅射量，从而提高光电转化效率，降低光伏发电的成本。
二、大规模光伏发电技术问题
由于目前光伏发电的装机总量相对较小，因此对电网带来的影响尚不明显。随着大规模光伏电网技术的推广应用，它对电网安全稳定带来的影响将日益显著。
（一）资源与负荷逆向分布带来的送出与消纳问题
采用“集中开发、高压送出”模式开发的大规模光伏电站多集中在西北、华北、西南等日照资源丰富的荒漠/半荒漠地区，这些地区一般地域范围广，但是本地负荷小，光伏电站的电力需要进行远距离输送。随着光伏电站数量和规模的不断加大，光照强度短期波动和周期性变化引起的线路电压超限现象将逐步出现，这将成为制约大规模光伏电站建设开发的主要因素之一。
（二）幅照强度波动性、随机性强，运行控制问题突出
光伏电源出力波动性和随机性特点明显，且光伏电站自身无惯性环节，呈现有功功率阶跃性变化特点，需要增加电网的旋转备用容量进行调节；供电可靠性指标分析、电压无功控制、电能计量计费以及与電网自动化系统的信息交互等各种运行控制措施也存在技术问题。
（三）光伏分布式接入配电网对电网安全产生影响
光伏分布式接入配电网会带来特有的计划外孤岛运行问题，会威胁线路维护人员人身安全；造成与孤岛地区相连的用户供电质量受影响；孤岛电网与主网非同步重合闸造成操作过电压；单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电，目前所有的防孤岛检测算法均存在检测盲区。
（四）大量使用电力电子并网设备带来的电能质量问题严重
光伏并网逆变器采用高频调制，易产生谐波；并联输出谐波放大现象难以预测与治理；输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变；需要电网配置相应电能质量治理装置。
（五）电压调频调峰与经济运行
与风电类似、太阳能光伏发电同样具有间歇性、周期性、波动性的特点。当光伏发电在电网电源中的比例不断增大的时候，其对电网调频、调峰压力的影响将愈加显著。光伏发电调峰能力极差，且随着光伏穿透功率的增加，系统内的峰谷差将成倍增加。
（六）降耗问题
光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂发电机的旋转备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用机组或热备用机组损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的，光伏并网发电向电网输送电力将侵害其他发电商的利益，这是作为政策制定者需要考虑的问题。因此，系统中总的光伏并网发电量所等效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数，并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。
三、大规模光伏发电技术的前景展望
（一）技术层面
从技术的层面来说，将光能转化为电能的光伏发电技术是一项非常重要的技术手段。它能够实现人类向可持续的能源系统转变。相对而言，目前这项技术的发展还处在初期阶段，到2030年之后将会有很稳定和很高的增长率，会成为更加可行的电力供应者。随着科技发展，行业内预计2030年以后发电成本会继续降低。一些技术如晶体硅、薄膜以及一些新光伏发电系统材料将会在市场上大量涌现。如果这些新举措得以成功实施，模块的转换效率将进一步提高。最终，光伏模块的转换效率将达到30%～50%，从而使太阳辐射能量可以高效的利用。安装在阳光充足地区的1m2最高效的光伏模块每年将发电1000kWh。
（二）应用领域
从应用领域来看，由于之前的光伏发电市场主要是在通信领域和边远地区。在国家和行业大力提倡光伏发电措施下，应用的范围可以随着光伏发电系统成本的降低，将向光伏水泵，海岛，工业领域以及屋顶发电系统发展。而随着常规电力日趋紧张，光伏发电必然向公共电力规模发展，屋顶光伏发电系统，大型独立光伏电站（100kW以上），中心并网电站（100kW到1MW级电站）以及大型风光互补电站必然会在公共电力中占到更大的份额。电动汽车的发展也会给光伏发电带来新的机会，如汽车空调、太阳能快速充电系统以及光伏制氢系统等。在更远的将来，光伏发电有可能得到像沙漠电站甚至宇宙发电等更大规模的应用。
（三）政策层面
实施大规模太阳能发电仍需国家政策的支持。首先应制定并网技术标准和规范。目前，太阳能光伏电站无并网技术标准和规范，因太阳能光伏电站不能持续发电，规模并网对电网安全性有影响，需研究制定光伏电站并网技术标准和规范。研究千万千瓦太阳能光伏电站送出技术方案和调峰电源建设。其次给予电价支持。目前大规模光伏建设地区属经济发展滞后省份，财政困难，无力承担光伏电站上网电价。太阳能光伏电站产生的环境效益和带动的光伏产业发展惠及范围广，为积极推动太阳能光伏产业健康发展，需国家对太阳能光伏电站给予合理的电价政策。再次启动太阳能基地建设。
参考文献
[1]卿羊.对我国光伏发电发展前景的思考[J].四川水力发电，2014年1期.
[2]丁明，王伟胜，王秀丽，宋云亭，陈得治，孙鸣.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].中国电机工程学报，？2014年1期.