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光伏發電及特高壓電網與新材料

煤、石油、天然氣等化石能源，長期佔據人類能源消費的主體部分。大量傳統能源的消耗不僅造成了能源枯竭的威脅，而且引發了嚴重的環境汙染，催生出開發新能源的需求，包括太陽能、風能、地熱能、潮汐能等。

光伏發電是將太陽能轉換成電能的發電系統，系統主要由三部分構成：太陽能電池板、控制器、逆變器。太陽能電池板是由一塊塊能接收太陽能的電池串聯組合而成，主要原理是利用光電效應使半導體與金屬結合的部位之間產生電位差。光伏發電裝置所產生的電為直流電，需透過逆變器轉化為交流電才能供給電網使用。光伏發電系統有集中式併網和分散式併網方式，集中式併網主要適應於大型光伏電站併網，分散式併網主要適應於城區內、特別是與建築結合的光伏系統。

對於能源行業而言，除數字化浪潮的加持外，更關鍵的是其來自供給端、運輸端和需求端的整合。其中供給端主要是指氫能、光伏、風電、核電和天然氣等能源供應，需求端主要指充電樁和新能源汽車等。單憑這兩者還不足以建成一個智慧能源網際網路，還要加上“中間運輸環節”——特高壓。不論新能源供給方是哪類能源，特高壓都可將其高效地輸送到各個充電站，並具有輸送距離遠、容量大和損耗低等優勢。

一、光伏發電與新材料

製造太陽能電池的材料主要有矽（Si）、硫化鎘（CdS）和砷化鎵（GaAs）等半導體材料。目前來看，太陽能電池材料主要包括單晶矽、多晶矽、非晶矽、多元化合物、奈米晶等。如今，全球光伏市場被矽基太陽能電池主導，佔全部份額的90%以上，其中多晶矽佔65%，單晶矽佔35%。硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶矽薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶矽電池低，國際上許多國家的碲化鎘薄膜太陽電池已由實驗室研究階段走向規模化生產。

二、光伏併網與新材料

由於光伏發電產生的電流為直流電，需要經過逆變器處理成交流電後方可併入電網。逆變器技術的發展始終與功率器件及其控制技術的發展緊密結合，從開始發展至今經歷了5個階段。

第一階段：20世紀五六十年代，閘流體（SCR）的誕生為正弦波逆變器的發展創造了條件；

第二階段：20世紀 70年代，可關斷閘流體（GTO）及雙極型電晶體（BJT）的問世，使得逆變技術得到了發展和應用。

第三階段：20世紀80年代，功率場效電晶體、絕緣柵型電晶體、MOS控制閘流體等功率器件的誕生為逆變器向大容量方向發展奠定了基礎。

第四階段：20世紀90年代，微電子技術的發展使新近的控制技術如向量控制技術、多電平變換技術、重複控制、模糊控制等技術在逆變領域得到了較好的應用，極大地促進了逆變器技術的發展。

第五階段 ：21世紀初，逆變技術的發展隨著電力電子技術、微電子技術和現代控制理論的進步不斷改進，朝著高頻化、高效率、高功率密度、高可靠性、智慧化的方向發展。

三、特高壓與新材料

開啟中國地圖，不難發現，能源資源與生產力佈局呈逆向分佈，是我們國家的一大現實國情。80%以上的能源資源分佈在北部，70%以上的電力消費集中在中東部。

特高壓被稱為“電力高速公路”，與傳統輸電技術相比，特高壓採用超高電壓輸送電力，具有損耗低、輸電容量高、輸送距離遠等優勢，可以更安全、更高效、更環保地配置能源。特高壓產業鏈包括電源、電工裝備、用能裝置、原材料等，產業鏈長且環環相扣，特高壓的建設帶動了導線、鐵塔、換流閥、控制保護系統等各類電工裝備產品的需求，進而帶動對鋼芯、鋁合金、絕緣材料等原材料的需求。