太阳能光伏发电技术应用要点探讨

太阳能光伏发电技术应用要点探讨

马雪玉

广西福源电力设计有限责任公司537100

摘要：近年来，随着科学技术的不断发展和经济水平不断提高，能源资源逐渐减少并受到污染，而太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源，可以被持续利用。光伏发电，正是由于太阳能的新型发电技术，主要通过半导体界面的光生伏打形式产生，将光能转变化为新型的发电技术。本文在此从光伏发电的原理出发，对光伏发电技术的几个具体的应用做了一定的探讨。

关键词：太阳能；光伏发电技术；应用前景

前言：太阳能具备着干净无污染的优势，而光伏发电当中正是运用了太阳能资源，其具有取之不尽，用之不竭的特点，并且对环境的污染较传统的煤炭资源来说比较小，因此太阳能光伏发电也就引起了社会各界的关注，并展现出广阔的发展前景。

一、光伏发电概述

光伏发电的主要原理为半导体的光电效应。当光子照射于金属上时，其能量会被金属当中的电子吸收。当电子所吸收的能量足够大时，可有效克服金属内部引力，并从金属表面脱离出来成为光电子，此时半导体与金属结合的不同部位便会产生电位差，便会形成电压。也就是说，光伏发电是光子转变为电子、光能量转变为电能量的过程.

当前国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。虽然晶硅太阳能板仍然是市场的主流，但是很多企业也将目光投向了薄膜太阳能板技术。薄膜太阳能板相对于晶硅太阳能板而言，更能适应高温潮湿的条件，在我国大多用于下游的建筑幕墙，生产成本低，在制造过程中使用的能源也在晶硅太阳能板的一半以下。全球经济衰退影响时，薄膜太阳能板市场仍然稳定增长，美国的FirstSolar公司也因此成为全球最大的太阳能板生产商之一。目前，MiaSole公司将CIGS薄膜的光能转化率提高到17%，改变了以往薄膜太阳能板转化率低的状况，对晶硅太阳能板提出了挑战。

二、光伏发电技术的原理

光伏发电的核心部件是太阳能光伏电池，它目前有薄膜或单晶硅或多晶硅等材料制成。它目前主要是单晶硅材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％-19％，多晶硅11％-15％。薄膜电池8％-13％。

由光伏电池加上逆变控制器等核心部件组成的光伏发电系统。当前的光伏发电系统主要有以下几种：离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广；并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电；前两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。

三、光伏发电过程中的几个技术应用

1、太阳能电池技术

太阳能发电中所使用的光伏电池，是整个太阳能光伏发电系统中的最主要的部件，也是最核心的零件。其大致的规模和应用的过程中，主要就是需要解决整个发电工作下的两大难题：第一，提高光能向电能转化的效率和速度；第二，降低整个生产过程中的成本。在太阳能发电的过程中，一般情况下是以硅片作为整个发电工作的基础，这也是第一代的光能电池，在这一技术逐渐发展成熟之后，其成本却处于居高不下的位置，所以第二代的光伏电池被发展出来，这种很薄的光电能材料被称作为薄膜技术，在硅胶材料的地面上，进行太阳能向电能的转化，这也在很大程度上降低了光伏电池使用过程中的成本。同时很多研究人员在发展过程中，也逐渐把目光转向了先进薄膜的制造工作中，以此更好地减少开发成本，保证光能发电带给人们最大的经济效益。

2、光伏阵列最大功率点跟踪技术

光伏阵列的输出具有非线性特性，同时，太阳能的辐射强度以及环境温度等多方面的因素都会对光伏阵列的输出产生一定的影响。当太阳能辐射强度及环境温度一定时，光伏阵列可以在不同的输出电压下工作，当输出电压值处于某一具体值时，光伏阵列的输出功率会出现最大值，此时光伏阵列的工作点被称为最大功率点。

当光伏阵列的工作电压大于最大功率点电压时，光伏阵列的输出功率会随着太阳能电池输出电压的增加而不断变小；而当光伏阵列的工作电压小于最大功率点的电压时，光伏阵列的输出功率会随着太阳能输出电压的增加而不断增大。在太阳能光伏发电系统中，为了提高系统的整体光电转换效率，可以根据实际情况对光伏阵列的工作点进行实时调整，从而使其始终保持在最大功率点附近进行工作，该过程被称为最大功率点跟踪。

3、孤岛效应技术

孤岛效应技术的运用，是为了防止某些线路出现了问题，停止工作导致停电的时候，该条线路能够由与其并网的其它放电设备继续提供电量的支持，同周边装置一起组成一个自己为自己供电的装置。

在利用该项技术的时候，同样也要注意由其产生的一些不良的影响。第一，使用该项技术，系统的电压和频率可能会出现波动比较大的情况，容易失去掌控，从而对入网的设备产生一些破坏；第二，当采用孤岛效应的设备重新与该电网相连接，关闭闸门时，分布式的发电装置如果无法与电网保持一致，则会导致内部的断路器遭到损毁，从而出现比较高的冲击电流，破坏装置，导致重新跳闸现象的发生；如果无法解决因为孤岛效应带来的不良影响，则会对整个电网产生破坏，使电网无法向设备正常的供电，必须要人工手动恢复。

4、并网逆变器控制技术

并网逆变器可确保光伏并网发电系统的灵活性，进而使得工程的多样化需求得以满足，为太阳能始终处于最佳的转换状态提供保障。同时，逆变器还可控制光伏并网发电系统的工作模式，为电流提供直接或间接控制的方法。近年来，随着科学的迅速发展，间接与直接控制不断融合发展，较好的发挥了间接、直接电流的控制效果，弥补了双方的缺陷，融合之后的并网逆变器控制能够实时跟踪电流变化情况，以保证电流的稳定性。

5、分布式电源技术的接入方案

DER技术接入配电网之后，需要对DER技术的容量与配电网之间的匹配程度进行全面的考虑，例如当DER技术容量小于250kVA时，将其接入380V或400V的配电网中，通过匹配DER技术容量与配电网，能够设计出科学的接入方案，接入时通常采用联络线的连接方法，DER技术连接配电网的变电所或是接入附近的配电网内。同时，还能够设计保护，DER技术一般采用孤岛保护方式，孤岛装置提供主动式与被动式保护，能够为光伏系统的安全性提供保障。当逆变器监测出危险之后，往往会自动切断分布式光伏发电，以保护人员的安全，逆变器的电压可由配电网提供。

四、光伏发电技术的应用前景

首先，未来的光伏发电可以作为一种比较独立的发电系统存在，为人们的生活、工厂生产、交通提供电力资源。目前，很多公共场所的用电，比如草场的夜晚照明、路灯等都是采用了光伏发电系统。同时，光伏系统同样也能够很好地被运用到光伏建筑一体化当中，将景观与建筑能够相互融合，同时并网光伏系统也具有比较大的发展空间。在目前国际光伏市场当中，BIPV技术为核心技术，光伏屋顶并网发电围绕该项技术展开研究，并且已经占据了绝大多数的市场，在日本以及德国得到了广泛的运用，相信不久以后在中国也能够得到发展。

五、结语

综上，太阳能光伏发电技术已成为绿色工程中至关重要的部分。实际工作中对太阳能光伏发电技术进行研究和推广的同时，还要继续发掘新能源，为绿色生产提供更多的可能，以此推动经济的可持续发展。

参考文献：

【1】芦浩.太阳能光伏发电技术应用研究与普及[J].中国新产品新技术，2016（08）：28-29

【2】张兴然.太阳能光伏发电技术研究[J].天津工程师范学院学报，2009，(04).