肖启清
中核汇能有限公司西南分公司 530022
摘要：科学技术的不断发展，为太阳能的利用提供了技术支持，目前，太阳能发电系统技术水平较高，可分为太阳能热发电和光伏发电两种，热能发电是将太阳光转换为热能，加热水产生蒸汽带动发电机发电，而光伏发电则是采用了光生伏特效应，将太阳能直接转换为电能进行供电，两种发电系统转换率和经济性表现良好，在太阳能发电领域得到了广泛的应用。本文主要对热能发电系统中的槽式发电系统、碟式发电系统，以及光伏发电系统进行了现状与发展趋势的分析，以探寻太阳能发电系统今后的研究与发展方向。
关键词：太阳能；太阳能发电；发电系统
太阳能发电系统是使用特殊装置接收太阳光，并将太阳光转化成电能为负载进行供电，以达到利用太阳光发电的目的。其主要分为热发电与光伏发电，热发电是将太阳能转化为热能，然后热能加热水，由蒸汽驱动发电机运行发电，而光伏发电则是在太阳光充足的地带，布置光伏电池方阵，接受太阳光的照射，然后将辐射能转换为电能，一部分存储在发电系统的蓄电池中，另一部分直接传输给负载，实现电能的利用。
1.太阳能热发电系统现状及发展趋势分析
1.1太阳能热发电系统现状分析
1.1.1槽式发电系统
其是最早投入市场的太阳能发电系统，使用单轴槽式采光板聚焦太阳光，并聚集在接收器上，将热传导至能量区，运用热转换设备产生过热的蒸汽，带动蒸气涡轮发电机运行，从而完成太阳能向电能的转换。经过多年的发展，槽式发电技术已经发展成熟，热收集过程的损耗非常小，提高了光电转换率，比如一座80MW的槽式发电站，转换效率提高至13%，而且热能存储技术的运用，促使转换率又提高了7%，而且热能存储设备可以保持发电的持续性，实现了槽式发电系统的独立运用，并且将80MW发电系统原先13%的转换率提高至14%。现阶段发展的主要方向是直蒸汽技术，一个较为典型的槽式发电系统的运行温度为400℃，提供的电力在40 MW至140MW之间。
1.1.2碟式发电系统
该发电系统的发电效率达到了30%，是一个很有发展前景的太阳能发电系统，聚集太阳光使用了一组反光镜，通过双轴跟踪技术跟踪太阳光，以及使用接收器进行太阳能的热转换，最后运用热能驱动发电机运行，该系统可借助太阳能发电的同时，还可使用化石燃料发电，所以发电效率较高，而且其占地面积与其他发电系统相比较小，一般为1.4公顷/MW，但是建设成本较高，可达到$12000/kW，然而与其高的发电效率相比，则显的微不足道，具有很好的建设与利用价值。此外，该发电系统功率在10～50kW之间，既可组建小型的发电厂，也可使用多个发电系统组建成具有一定规模的发电站。
1.2太阳能热发电系统的发展趋势分析
世界上真正意义的太阳能热发电系统，是由前苏联在1950年设计建造，是一个小型的太阳能塔式电站，发展至1991年，全球大概有20多座500kW以上的太阳能热发电站，其中美国建设了9座总装机容量为353.8MW的槽式发电站，从而逐渐降低了太阳能热发电系统的发电成本。我国虽然太阳能热发电项目起步较晚，但是却在“六五”期间设计研发出了1kW发电装置，并与美国合作研发了5kW的碟式太阳能发电装置。在2009年，亚洲首座MW（兆瓦）级太阳能塔式热发电站落户在北京延庆县，项目有100面定日镜，将收集到的太阳光反射至吸热塔中，热能加热水产生蒸汽，以驱动蒸汽机发电，发电量达到了200多万度，从而使我国太阳能热发电迈入新的历史进程。今后太阳能热发电系统研究的重点是如何降低热发电的成本，新反射材料、发电机、接收器等的运用，将成为研究领域未来发展的重要方向。
2.太阳能光伏发电系统现状及发展趋势分析
2.1太阳能光伏发电系统分析
太阳能属于可再生能源，其在发电领域中的运用，有利于生态环境保护工作。光伏发电系统运行的机制是，发电系统在白天使用光伏电池进行发电，其中一部分电能存储至蓄电池中，以便于夜晚或者是下雨天气维持发电系统的正常供电，另一部分的电能则直接通过线路提供给负载使用。光伏发电系统分为两种形式，一种是与电网连接的并网运行系统，直接为电网输送电力；另一种是没有与电网连接的独立运行系统，其直接将转化的电能提供给负载，不会受到电网的影响，比较适用于偏远山区供电，电容量一般只用数百瓦，白天转化电能，将电能提供给负载和蓄电池，晚上则由蓄电池持续为负载供电，太阳能光伏发电系统具体框架如图1所示。
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2.2光伏发电系统分类
第一，独立蓄电系统，其系统简单，建设成本低，技术较为原始，应用时间较早，但是电池维护难度较大，使得该发电系统不能广泛的应用和推广；第二，反馈式发电系统，比较适用于电网改造后的地区，如果用电量较大，发电系统无法满足地区用电需求，则需要借助电网的电力维持供电，如果用电量较小，则其在满足地区用电需求的同时，可以将剩余的电力提供给电网，采用此种供电方案，对于提高电能的利用效率意义重大；第三，市电并联系统，其介于独立蓄电与反馈式之间，在电网改造过程中应用较多，供电方式较为灵活。
2.3太阳能光伏发电系统现状及发展趋势
从世界范围内来看，光伏发电发展速度飞快，在2018年，世界新增光伏装机量为94.3GW，光伏发电量在2013年为135.76GW，至2017年为386.11GW，而仅用1年的时间，2018年已经达到了480.36GW，从2013年到2018年增长了3.5倍，由此可见光伏发电增长速度非常惊人。从我国光伏发电系统发展角度来看，我国光伏产业占据全球市场份额的1%，而且我国光伏发电系统技术还不断的在发展，成本会逐渐减少，光伏发电市场发展前景明朗。2018年我国并网新增光伏装机量为64GW，累积装机量为274.6GW，在亚洲太阳能光伏发电领域独占鳌头。
结语：由于太阳能是再生能源，将其用于太阳能发电，解决了我国能源短缺的问题，降低化石能源的消耗量，极大缓解了能源利用导致的环境污染问题，平衡了经济发展与生态环境保护之间的关系。所以，太阳能发电是社会经济发展的主要方向，同时也是社会可持续发展的需求，需要太阳能发电领域积极的研发出成本低廉，发电效率高的发电装置与系统，促进太阳能发电系统的高质量发展。
参考文献：
[1]马爱洁.太阳能光伏发电技术应用现状及未来发展趋势研究[J].电力系统装备,2019,(16):60-61.
[2]童家麟,吕洪坤,李汝萍,等.国内光热发电现状及应用前景综述[J].浙江电力,2019,38(12):25-30.