光伏发电系统研究背景及意义综述
随着全球各国经济的进步与发展以及世界人口的不断增长，人们对能源的需
也急剧增长，导致传统能源短缺现象愈趋严重，一定程度上影响了社会经济的
发展。第二次工业革命给人们带来了以煤和石油为燃料的内燃机，内燃机的出现
明显地推动了生产力的发展，也加剧了石油等化石燃料的开采和使用。近年来,
由于传统化石能源的数量有限且短期内不能重复再生，目前世界上现存的传统能
源储备量已经出现了供不应的问题，远远无法达到工业发展的需要，由此产生
的能源危机问题也仍不断加剧。再加上传统化石能源在不合理开采和利用的过程
中会源源不断地释放二氧化碳，进而导致全球变暖，温室效应更为严重，除此之
外还会排放出有害气体，对生态环境带来了严重的不利影响，因此各国现在纷纷
开始重视新能源的使用，）隹备从根本上解决现有能源方面的问题U，2]o
时间/年
图1.1近20年来全球一次能源消费结构变化[3]
2000-2019年近20年来的全球一次能源，如石油、天然气、煤炭和其他非化
石能源的消费占比变化趋势如图1.1所示。由图可知，近20年来石油消费占比
逐渐下降，煤炭消费占比达到一定高峰之后也开始下滑，天然气和非化石能源消
费占比一开始处于平稳状态，后来在近几年呈现缓慢上升的趋势回，说明近些年
来人们开始重视清洁能源的利用，全球能源消费结构开始向绿色低碳方向转变。
在过去的十年里，可再生能源技术飞速发展，在世界范围内，可再生能源发电累
计装机容量增长了80%,约是总装机容量的30%,有望在2030年成为电力供应
中举足轻重的一部分，此外，到2040年，光伏发电累计装机容量可能将会到达
1000GW[5]o
对于我国来说，努力推进新能源发展已经成为当务之急。据统计，我国目前
所用能源中煤炭所占比例高达70%⑹，远远超过世界煤炭平均消耗水平，而新
能源的比例偏小，各种能源的占比很不合理，能源的效率也较低。根据《能源生
产和消费革命战略》⑺，为了促进我国经济社会向高质量绿色发展，我国必须重
视能源消费结构的优化，发展清洁可靠的新能源，推动绿色发展，尽快摆脱对高
碳排放量的煤炭等不可再生能源的依赖，使新能源基本满足未来能源需。中共
明确提出我国努力争取在未来二十年内使二氧化碳的排放量到达要的最高值,
在未来四十年内实现二氧化碳中和零排放B叫从“十二五〃相关规划到现如今
“十四五〃规划中，国家一直大力发展新能源的相关产业，在未来的十年里，以
风电、太阳能为代表的可再生能源将持续快速发展u°],持续改善环境质量，实
现经济发展和环境保护双管齐下的双赢效果。我国2011-2018年近八年来的主要
可再生能源发电累计装机容量柱状比较图如图1.2所示，由图可知，我国近几年
的可再生能源发电累计装机容量呈现逐年增长的趋势。
图1.22011-2018我国主要可再生能源发电累计装机容量UH
新能源的开采和使用一方面缓解了化石能源枯竭的危机，改变了我国的能源
消费结构，满足了人们对能源的需，另一方面对大气污染和温室气体排放也起
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到了强有力的遏制作用。相对于传统能源资源有限、高污染和高排放等缺点，新
能源不仅资源丰富、普遍可再生，还具有绿色清洁、安全可靠等特点。
太阳能是新能源中最主要的一部分，地球上不计其数的资源都源自它，是世
界上最主要的能源来源，像风能、海洋能、潮汐能等能量都来自于太阳能，不仅
如此，煤、石油、天然气等能源也是由于太阳的存在而形成的。因此，在未来的
能源结构中，太阳能将具有至关重要的地位。尽管其照射到地球表面的能量很少，
但其平均每秒辐射的能量依然很高，据计算一年内太阳辐射出来并成功到达地球
表面的总能量高达1.8xlO18kWh,该能量足够抵上数万倍的全世界耗能总量[12]o
相对于其他传统常规能源来说，太阳能可以说是无止境无限度的。正因为我国地
域辽阔、物阜民安，太阳能资源的分布也十分广泛，我国几乎所有地区都存在太
阳能，不管陆地还是海洋，处处皆有，可合理利用当地条件就地取用