近年來，隨著能源問題越來越嚴(yán)重，我國政府越來越重視太陽能發(fā)電的項(xiàng)目以及其對電網(wǎng)電能的影響，太陽能發(fā)電具有很多吸引我們的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)能夠促進(jìn)我們的生存發(fā)展，同時它又有很多局限性，讓我們在太陽能發(fā)電的過程中難以前進(jìn)。
一、太陽能發(fā)電的基本原理
太陽能發(fā)電有兩種方式，其一是是光―熱―電轉(zhuǎn)換方式，其二是光―電直接轉(zhuǎn)換方式。但無論是哪種方式，他們采用的都是發(fā)電原理都是光生伏特效應(yīng)，也就是光電效應(yīng)太陽能發(fā)電原理，光電效應(yīng)太陽能發(fā)電原理簡單來說就是假設(shè)太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流[1]。
二、太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)
?。ㄒ唬?太陽能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
1.太陽能無枯竭危險
太陽能資源取之不盡，用之不竭，我們都知道，太陽每天照射到地球上的太陽能非常之多，它可以滿足整個地球太陽能用量的一萬倍，而且我們在適當(dāng)?shù)臈l件下利用太陽能發(fā)電的電量，用在我們每天的生活工作中綽綽有余，太陽能發(fā)電可以滿足整個地球運(yùn)行的需求。而且太陽能是一種可再生能源，我們利用太陽能發(fā)電也不會遭遇能源枯竭的問題。
2.可以省去運(yùn)輸成本
太陽能隨處可見，存在于我們生活工作的每個角落，我們可以在生活工作中就近建設(shè)裝置進(jìn)行發(fā)電，并且就近使用，也省去了太陽能發(fā)電的運(yùn)輸成本，安全又可靠，是一種經(jīng)濟(jì)可行的發(fā)電手段[2]。
3.太陽能發(fā)電的轉(zhuǎn)換過程簡單
太陽能發(fā)電的過程非常簡單，直接從光能轉(zhuǎn)化成電能，不必經(jīng)過中間的一些機(jī)械能、熱能等的轉(zhuǎn)化，所以，它中間不會有機(jī)械能的損失，有很大的開發(fā)潛力。而且太陽能發(fā)電過程中不需要冷卻水，可以安裝在干旱的沙漠中，也可以與建筑物有效結(jié)合，節(jié)省了地球上非常缺乏的土地資源。
（二） 太陽能發(fā)電的缺點(diǎn)
1.太陽能發(fā)電的轉(zhuǎn)化率低
太陽能發(fā)電研發(fā)項(xiàng)目的材料選取是一大難題，選取太陽能電池的材料時必須考慮到其光導(dǎo)效應(yīng)以及其內(nèi)部產(chǎn)生的場強(qiáng)問題，而且要看材料的光導(dǎo)效果和吸光效果，所以，要找到真正符合要求的太陽能電池材料非常難。即使找到符合標(biāo)準(zhǔn)的材料，它工作時的轉(zhuǎn)化率也非常之低。近年來，太陽能發(fā)電的轉(zhuǎn)化率一直是一個難以突破的挑戰(zhàn)，如今世界上能夠發(fā)到最高的轉(zhuǎn)化率也僅僅有11%，僅僅是這非常微不足道的11%，也是當(dāng)今世界太陽能發(fā)電研究難以逾越的鴻溝。
2.占面積大
如今，太陽能發(fā)電的材料非常難以選取，我們都知道如今太陽能發(fā)電大多用的是單晶硅和多晶硅，這些材料都被越來越廣泛地運(yùn)用到各建筑工程中，但是，這種太陽能發(fā)電材料背后卻承載著一個巨大的發(fā)電工程，這個發(fā)電工程帶著非常嚴(yán)重的耗能和污染問題，是我們難以解決的，即使現(xiàn)在找到更有優(yōu)勢的太陽能發(fā)電材料，也因?yàn)檎济娣e太大而無法投入使用，因?yàn)樘柲馨l(fā)電材料的面積與其發(fā)電轉(zhuǎn)化率是成正比的。
3.成本太高
太陽能電池的中的晶體硅材料本來就價格不菲，再加上太陽能電池中所需要的硅材料純度高達(dá)99.999%，提純硅的工序非常復(fù)雜，難以掌握，而且其提純技術(shù)又被美國、德國等幾家國際大公司壟斷，我們現(xiàn)在太陽能發(fā)電要用的硅材料幾乎都是進(jìn)口，成本可想而知，價格高高在上，普通人根本難以承受高昂的價格，這也正是我國太陽能電池遲遲不肯大量投放市場發(fā)展的原因之一。
4.時間周期的局限
因?yàn)樘柲馨l(fā)電的時間比較特殊，只有在天氣晴朗，陽光姣好的情況下才可以進(jìn)行工作發(fā)電，一遇到天氣陰涼的情況就無法工作。它的發(fā)電工序極大的受到白晝黑夜，天氣情況、四季氣候的影響。
三、太陽能發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響
?。ㄒ唬?太陽能發(fā)電的穩(wěn)定性會影響電能質(zhì)量
電網(wǎng)一般情況下都需要相對比較穩(wěn)定的電能，而在太陽能發(fā)電的過程中，受到的輻射是時刻變化的，也就是說，太陽能發(fā)電是有一定的波動性的，這對電能質(zhì)量勢必會造成一定的影響。例如：在以上的電路圖中（見圖1），我們可以明顯地看到不同的電池是有不同的受光面積的，也是有不同的受光度的，所以，每一個電池產(chǎn)生的電能都是有差別的。另外，太陽能的發(fā)電也是不一定的，時間、氣候、溫差等的不同都會直接影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，而且，天氣的陰晴不定、晝夜輪回也都會直接影響到太陽能的發(fā)電效率，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量也是有一定影響力的。所以，我們需要深入地研究控制太陽能發(fā)電穩(wěn)定性帶來的影響，盡可能地將電網(wǎng)的受光強(qiáng)度差控制在一定范圍內(nèi)[3]。在正午十二點(diǎn)到十五點(diǎn)的時間內(nèi)可以適當(dāng)?shù)販p緩發(fā)電頻率，以此來有效地維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，科研人員需要在系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)幅方面投入更多的時間精力去研究、探討[4]。
?。ǘ?太陽能發(fā)電產(chǎn)生的諧波會影響電能質(zhì)量
電網(wǎng)需要的是交流電，而太陽能發(fā)電產(chǎn)生的是直流電，所以，要達(dá)到電網(wǎng)使用電能的標(biāo)準(zhǔn)，還需要將太陽能發(fā)電產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成交流電，這就免不了電力電子設(shè)備的參與。但是，電力電子設(shè)備在轉(zhuǎn)換電流的過程中，會產(chǎn)生不同程度的諧波，在裝置并入電網(wǎng)后，這些諧波便會注入電網(wǎng)，從而影響電能的質(zhì)量。當(dāng)電網(wǎng)中的光伏占比相對比較多的時候，這種影響將會更加嚴(yán)重。因此，對于這種諧波的處理是必不可少的。在輸送電流的過程中，我們可以安裝電流跟蹤的裝置，以便于阻止諧波對電流的影響，或者，我們也可以做無功補(bǔ)償、隔離保護(hù)等措施，讓諧波無法進(jìn)入到電網(wǎng)中，也就不會影響到電網(wǎng)的電能質(zhì)量?？傊?，工作研究人員需要提高對諧波的識別，增強(qiáng)對諧波的處理裝置的性能[5]。所以在太陽能發(fā)電的過程中，我們可以在電力電子裝置系統(tǒng)設(shè)計中通過軟硬件配合的方式抑制相應(yīng)的諧波，例如：西門子逆變器的工作原理是使用一種特殊的正弦波濾波器，這種逆變器與濾波器之間的最佳配合使得注入電網(wǎng)的電壓及電流幾乎是完美的正弦波圖象，使用這種濾波器，就能基本消除絕大部分的諧波，這樣，電網(wǎng)干擾基本被消除了。而且據(jù)可靠測試數(shù)據(jù)，滿負(fù)荷時電流諧波幾乎小于2%，在其公開手冊中承諾小于2.5%，這在世界領(lǐng)域是非常先進(jìn)的。另外，在大型太陽能發(fā)電站，可以考慮在向外網(wǎng)輸電端統(tǒng)一加裝有源濾波器（APF），對50次以下的諧波進(jìn)行處理，以便進(jìn)一步改善輸電電能質(zhì)量。
?。ㄈ?無功功率的影響
太陽能發(fā)電的功率因素一般都比較高，通常高達(dá)0.98左右，當(dāng)然，這無法達(dá)到電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)囊螅瑥亩绊懥穗娋W(wǎng)電能的質(zhì)量。太陽能發(fā)電基本上是有功輸出，為滿足無功補(bǔ)償分層分區(qū)和平衡的原則，太陽能發(fā)電站應(yīng)配置相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置，以滿足電網(wǎng)對無功的需求。例如可以采用靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVG），這種裝置可以從0.1千乏開始進(jìn)行無極補(bǔ)償，這種補(bǔ)償裝置完全實(shí)現(xiàn)了精確補(bǔ)償，而且不管進(jìn)行有功發(fā)電無功還是無功發(fā)電，都可以進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，這樣一來，無功補(bǔ)償裝置就可以充分適應(yīng)太陽能發(fā)電供電系統(tǒng)負(fù)荷變化大的特點(diǎn)，能交換有功功率，使裝置的性價比得到更高提升。
總之，太陽能發(fā)電對我國電網(wǎng)電能的質(zhì)量造成一定的影響，這些影響可能在一定程度上阻礙了我國電網(wǎng)的有效發(fā)展，我們一定要重視其造成的影響，從而更加有效的提升電網(wǎng)電能的質(zhì)量，促進(jìn)我國電能的生產(chǎn)和利用。
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