碳中和目标下的光伏发电技术研究.pdf
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1、第1 4期(总第5 45 期)碳中和目标下的光伏发电技术研究新潮电子工程技术袁浩(国家电投集团山东能源发展有限公司,山东济南2 5 0 0 0 0)摘要:近年来,“绿色环保、节能减排”的可持续发展理念深入人心,光伏发电技术是利用太阳能源完成发电,属于一项环保型的发电技术,可以有效减少传统煤炭发电的环境污染问题,大力促进环境友好型、资源节约型社会发展,更是实现碳达峰、碳中和“30 60这一远大目标的有效路径。基于此,本章简要阐述光伏发电的概念原理及特点,并对我国光伏发电技术发展现状及运用方法进行分析,提出光伏发电技术应用措施,旨在促进我国光伏发电产业发展,以供参考。关键词:碳达峰;碳中和;“30
2、 60目标光伏发电;太阳能随着社会经济快速发展,人们对电力能源的需求量大幅提升,这就要保证电力能源持续稳定的供应。在以往化石资源消费中,往往会释放大量污染物,对生态环境造成严重污染问题,与碳达峰、碳中和的发展目标相违背。由于太阳能具有清洁、可再生等特点,所以要大力推进光伏发电产业转变,全方位践行碳中和发展战略目标,以此来创造出更大的经济、社会及生态效益。一、光伏发电的原理及特点(一)原理光伏发电技术有其自已的工作原理,适合大范围推广与运用,但仍要借助半导体材料这一桥梁完成此项工作,促进太阳能有效转化为电力能源。具体而言,此项技术应用对所在场地的光照条件有着较高要求,在白天光照充沛时,光伏组件依
3、靠设备转化,让部分光照进入电器中达到正常运行状态,而另一部分光照会被保存下来,用于面对光照较少情况下将这些保存的光能转化为电能并释放出来,以此来满足用电客户的切实需求。其一,在能源转换过程中,电池板发挥出关键性作用,其正常运行为整个发电流程提供了便捷,并依靠其智能化分析手段,有效保存了另一部分不使用的电力能源,待有需求情况下便可随时供应。其二,在发电系统正常运行中,控制器是其中一个重要组成部分,通过合理调控储存器的充电与放电,以此来满足电力能源供给需求。其三,在光照条件充足情况下,该部件可以通过自动化调控,存储所收集到的太阳能,所选用的储能设备不同,其贮存容量及效果也截然不同,如:铅酸电池、锂
4、电池等叫(二)特点第一,输出功率小。基于分布式光伏发电模块化特点,侧面反映出光伏发电规模可以根据当地用电客户的实际需求进行灵活调整,与集中式光伏发电比较,分布式光伏发电能够将项目控制在数千千瓦以内,使得项目获取更大的投资效益。第二,环境污染小。光伏发电技术可以将太阳能转化为电力能源,在此过程中,无需机械传动、燃料燃烧、冷却水等中间工序,不仅可以降低光伏发电项目的噪声污染,还能够避免对周边生态环境造成不良影响。第三,缓解用电紧张。光伏发电技术具有稳定性高、结构简单、性能灵活等优势,因其主要是采取能源转化方式,在白天所提供的电力能源较大,而在夜间则无法进行发电,并受到当地光照因素影响较大。但其作为
5、一种新兴发电方式,一定程度上可以缓解局域地区的供电压力。第四,发电用电并存。集中式光伏发电技术是将升压接人到输电网中,充当着发电站的作用;而分布式光伏发电是接入配电网,具有发电用电并存特点。二、目前国内光伏发电技术发展现状基于碳中和目标背景,加强清洁能源的使用,减少化石资源的损耗,已成为世界能源发展的主要趋势。“十二五”期间结合国家颁布实施的能源发展规划,我国能源消费总量目标掌握在41 吨标煤左右,非化石资源消费占比上升到1 5%,这些指标都是在国民经济发展下,关于绿色能源开发和利用的要求。相较于传统发电技术,光伏发电技术打破了以往发电材料、能量来源及发展空间等壁垒限制,具体表现如下:(1)硅
6、作为光伏发电技术应用中的核心材料,地壳含量约占有2 6%,短期内并不会出现资源匮乏问题。(2)在光伏发电过程中,不需要水资源为其提供支持,属于一种固态发电方式,并可以与建筑物结合使用,不受到规模限制,即便是负荷中心也可以安装光伏发电装置。(3)光伏发电技术应用,有效降低了化石资源的消耗,并能够实现发电过程中的零污染、零排90工程技术放。对标同类清洁能源,如:水能、风能等,双方都受到本身数量的限制,水能和风能大概只有8 TW,太阳能则有6 0 0 TW,对于绿色环保、节能减排的社会经济发展产生积极的促进作用,大力推行光伏发电技术发展也是实现碳达峰、碳中和 30 60目标的有效路径 2。我国幅员辽
7、阔,具有十分丰富的太阳能资源,全年陆地面积接受太阳辐射总量约为3.31 0 3 8.4103MJ/m,相当于2.41 0 4亿吨标准煤的储量,可见其有着巨大的开发价值。从我国光伏发电产业发展历程来看,从2 0 1 2 年光伏发电产业发展受到国外政策冲击和限制,身处于“至暗时刻”,到2 0 1 4年攻克RCZ单晶生长技术产业化难题,加之金刚线切割技术实现国产化,使其完成了“历史性跨越”,再到2 0 2 0 年我国提出“碳达峰、碳中和”目标,光伏发电作为清洁能源,在一系列优惠政策扶持下,光伏发电产业发展呈现出“风光无限”。时至今日,我国光伏发电产业已占据全球领先地位。三、光伏发电技术有效应用方法分
8、析(一)光伏发电并网系统虽然并网式光伏发电技术应用优势显著,但其却容易受到自然环境因素的影响,导致电流、电压出现不稳定等问题,当面对较为恶劣的自然环境时,直流电转变为交流电的工作质量及效率将大幅度降低,比如:多云或阴雨天气,日照条件本身就不佳,加之光伏发电并网系统难以快速获取更多的太阳能资源,也就导致其难以满足用电客户的切实需求。基于强烈光照条件角度分析,光伏发电系统能够收集太阳能转化电力能源中多余能量,并有效存储这些多余电能,以便于在恶劣天气中将其及时传输进电网当中,进而满足电力能源市场的供给需求。随着光伏发电技术进一步发展,并网式光伏发电也将细化分为可调度式和不可调度式这两种模式,并且各自
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