关于风电技术和光伏发电技术探析郭俊杰

关于风电技术和光伏发电技术探析郭俊杰

郭俊杰

（国华巴彦淖尔（乌拉特中旗）风电有限公司内蒙古015000）

摘要：基于科技水平的逐渐提高，风力发电和太阳能发电受到人们的关注，而其在技术体系、技术实施阶段也彰显自身独特的优势。依据主观思考的角度，风力发电和光伏发电技术，既是对居民正常用电需求的满足，还具有可再生的特点，符合我国可持续性发展理念。但是，作为新兴发电技术，风力发电及光伏发电若要实现长远发展，则应对诸多技术指标予以突破，提高电能生产效率及质量。

关键词：风电；光伏发电；技术

风电是资源潜力巨大、技术较为成熟的可再生能源，在减排温室气体、应对气候变化的新形势下，越来越受到世界各国的重视，并已在全球大规模开发利用。在保障能源供应安全、应对气候变化以及形成新的经济增长点的压力下，世界各国都将发展光伏发电等新能源作为重要的战略选择，光伏发电上网电价政策并调高光伏发电发展目标，光伏发电将在未来能源供应中占有一席之地，对光伏发电进行技术经济分析及发展趋势研判，有利于促进光伏发电合理健康发展。

一、慨述

随着风电市场规模的迅速扩大，我国风电设备制造技术进一步提高，一个具有竞争力的较为完整的产业链体系已初步形成，涵盖原材料加工、零部件制造、整机制造、开发建设、技术研发、标准和检测认证体系等各个环节。我国风电技术水平不断提高，通过引进消化吸收和再创新，基本掌握了风电行业关键核心技术，并且在适合低风速风况和恶劣环境风电机组开发方面取得了突破性进展，处于全球领先地位，在大容量机组开发上也实现了与世界同步。这些成就，既保证了我国风电产业的持续快速发展，也为我国风电产业实现从大到强的跨越式发展奠定了基础。风电产业已经成为我国少数具有国际竞争力的高新技术产业之一，这也让我国迎来历史上难得的在风电领域与国际领先水平并驾齐驱的机会和形势。在高速发展过程中，我国建立起了具有国际先进水平的风电产业体系，具有自主知识产权的技术产品远销多个国家和地区，为我国风电技术的广泛应用开辟了更为广阔的市场，带来了良好的发展机遇。

二、风电技术分析

目前，风力发电作为主流发电技术，在诸多地区均得到高度重视。原因在于：风能作为清洁性、可再生性能源类型，其在发电领域的应用，势必能够在彰显社会效益及经济效益的前提下，为自身赢得更为广阔的发展空间。

1、现状。风力发电在技术原理、技术体系等层面相对简易，且在发电领域的作用，具体可表述为以下几点：以风力发电为载体，可显著提高国内整体发电量，无论是对人民生活还是在客观效益等角度，均可满足社会各层面的需求；利用对技术体系、技术措施的改良优化，使其能够为风力发电技术赢得阶段性发展；借助和其它技术间的融合，强化风能的利用率，加快可持续发展的战略部署。

在实际使用阶段，若要对发电机组单机容量予以提高，则应适当延长叶片长度、塔架高度。但是，该手段并非完全适用于各类型发电机组，如巨型发电机组，叶片长度和塔架高度的增加，不仅会加大电站成本，还会提高施工难度。因此，风力发电虽在理论上值得肯定，但加强技术方面的革新优化，是其发展的必经趋势。另外，风力资源具有取之不尽用之不竭的特点，而以此为核心的发电技术，能够起到降低环境污染、节约煤炭和石油的效果，特别是在可再生能源比例下滑的过程中，风力发电的前景为广阔。例如：风电场的建立，能够对国网、农网等电力予以补充；小型风电机组的运用，可满足边远地区和山区等环境下的生产生活用电。但在日常发电阶段，还应对其缺陷予以高度重视，即易产生视觉和噪声污染；过多地占用土地资源；具有不稳定性和不可控性特点；成本相对较高；影响鸟类的正常栖息。

2、改进措施。自从风力发电技术的施行，国内电力供应呈现新局面，即电能生产效率、工作水平、社会效益等均得以显著提高。然而，人口增加、社会建设脚步的加快，固有发电技术的选择，难以满足社会各项需求，而风力发电技术只有对技术本身予以创新，方可起到相应的效果。可从以下几步予以努力：①侧重对发电量、发电稳定性的剖析，逐步降低电价。诸多区域虽具有充足的电能，但在实际利用的角度仍未理想化，这也成为电力行业关注的焦点。②风力发电站的构建，应综合考虑成本和受益等因素，使其和国家标准相吻合。③对技术体系、技术措施予以健全简化，预防过于繁琐的技术流程，对生产效率及发电质量造成影响。

三、光伏发电技术

目前在用的光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池和聚光太阳电池，其中晶硅电池应用最广泛，约占90%；薄膜电池近年增长迅速，占比接近10%；聚光太阳电池近年发展迅速，但占比仍然很小。

1、晶硅电池技术。晶硅电池主要可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其技术成熟度高，产业规模较大。目前商业化生产的单晶硅电池的光电转换效率为17%左右，实验室效率最高可达到24.7%。单晶硅电池使用寿命一般可达15年，最高可达25年。单晶硅电池的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。多晶硅电池的制作工艺与单晶硅电池相似，但是多晶硅电池的光电转换效率偏低，商业化生产的多晶硅电池光电转换效率约为16%左右，实验室效率最高可达到20.3%。多晶硅电池的生产成本较低，使用寿命比单晶硅电池要短。

2、薄膜电池技术薄膜电池根据材料体系不同主要可分为硅基薄膜电池和多元化合物薄膜电池，目前技术还不完全成熟，产业化规模相对较小。硅基薄膜电池硅材料消耗很少，电耗低、成本低、重量轻，便于大规模生产，其主要优点是在弱光条件下也能发电，主要问题是光电转换效率偏低。目前，国际上商业化生产的硅基薄膜电池的效率为6%～8%，且不稳定。多元化合物薄膜电池主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉和碲化镉以及铜铟硒薄膜电池等，砷化镓化合物电池转换效率可达28%，但材料昂贵；商业化生产的硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率为9%～11%，成本较单晶硅电池低，但镉有剧毒，会对环境造成严重的污染；铜铟硒薄膜电池转换效率和多晶硅电池相近，具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，但由于铟和硒都是比较稀有的元素，这类电池的发展规模受到限制。

3、聚光太阳电池技术。聚光太阳电池利用聚光的办法提高太阳电池表面照度，相当于用光学系统代替昂贵的太阳电池，在降低成本的同时提高了效率。在相同的外部条件下，结合双轴追日技术的应用，聚光太阳电池年发电量为传统晶硅电池的1.2～1.4倍。总体来看，晶硅电池的优点是转换效率较高、占地面积小，缺点是硅耗大、成本高；薄膜电池的优点是硅耗小、成本低，缺点是转换效率低、占地面积大、衰减大；聚光电池的优点是转换效率高，缺点是不能利用漫射辐射，必须使用跟踪器，成本较高，目前主要用于航空航天领域。

为了使我国风电产业摆脱对国外技术引进的长期依赖，促进我国风电产业可持续发展，真正掌握核心的陆上和海上大型风电机组设计与研发的关键技术成为我们必须尽快解决的关键任务，也是我国由风电大国走向风电强国的必由之路。因此，必须着力提高风电技术的原始创新能力，真正形成风电技术的自主创新体系。总之，风电是一个前景广阔的事业，风力发电技术仍需要不断发展升级，我国已成为世界风电行业的重要部分，我们仍需继续努力，为实现风电中国梦而不懈奋斗。

参考文献：

［1］于国强，孙为民，崔积华.新能源发电技术［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［2］时璟丽.可再生能源电力价格形成机制研究［M］.北京：化学工业出版社，2013.

［3］李俊峰，王斯成.光伏发电与风力发电的并网技术标准［M］.北京：中国环境科学出版社，2012.