太阳能发电技术探讨

太阳能发电技术探讨

王伟

（北京宝之谷农业科技开发有限公司北京市102213）

摘要：太阳能是国际公认的资源最丰富的能源，可再生、分布广泛且不污染环境，是理想替代能源。开发利用太阳能对解决能源供应问题、保护环境以及实行可持续发展具有重大的战略意义。目前，在太阳能的有效利用中，光伏发电技术是发展最快、应用最广泛的太阳能发电技术。现阶段的太阳能主要以光发电和热发电两种形式存在，其中光发电又可以称之为光伏发电，这种将太阳辐射直接转化为电能的光伏发电技术，因其具有能够独立发电、发电规模大小随意、维护简单以及建设时间短等特点，一经问世就收到了社会的广泛关注迅速发展起来。

关键词：太阳能发电；技术；应用

传统发电方式在现实发电过程中暴露了巨大的问题，人们开始研究全新的发电技术，希望从中得到突破。随着科研的进步，太阳能发电被人们发明出来并在现实中得到运用，它解决了传统发电中的许多问题，成为当前社会最环保、周期短、成本低和最具前景的发电形式，本文将对其进行分析和研究。

1太阳能发电技术的简介

太阳能发电技术目前主要分为两种类型，一种类型是太阳能光发电技术，而另一种则是太阳能热发电技术。太阳能光发电技术主要是将太阳能通过发电技术直接将其转化为电能，其有很多发电的形式，主要包括光伏发电、光化学发电和光感应发电以及生物发电等形式，这四种发电形式中目前应用较为广泛的为光伏发电技术。太阳能热发电技术是利用太阳能的热度来进行发电，主要操作方法是将太阳能转化为热能，然后再将其转变为电能。太阳能热发电技术由于研究发展时间较久，其有着较为成熟的发电技术和发电系统，如塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统和碟式太阳能热发电系统，且这些发电技术采用的热能均来自太阳能，而不是普通的燃料。

2太阳能光伏发电技术

2.1太阳能电池技术

对于太阳能光伏发电系统而言，光伏电池在其中占据着最重要的地位，然而在应用光伏电池时光电转换的效率以及生产的成本是其最应当注重的问题。随着科技的进步，人们开始对第一代光伏电池进行了改变，在光伏电池这能够加入了许多的非硅材料，一方面能够减少制作材料的成本，同时在降低半导体材料对电能消耗方面也有着十分显著的作用。除此之外，目前光伏电池还开发出了其他的新型电池，如继晶体硅、薄膜电池等，在此之后专家们还在现代化设计理念和技术的支持下，对光伏电池进行了更加深入的研究，大大提高了光伏电池的转换效率。

2.2最大功率跟踪技术

光伏阵列功率输出特性受太阳辐射强度、温度及负载情况的影响，具有非线性特征。为了使太阳能电池的光电转换能力能够充分发挥，就需要对太阳能光伏电池阵列的工作点进行实时控制，以达到获得最大的功率输出的目的。最大功率跟踪技术（MPPT技术）的实质就是一个动态寻优的过程，对太阳能光伏电池阵列中当前输出电压与电流进行检测，通过将当前得到的光伏电池阵列输出功率与已储存的前一时刻光伏电池阵列输出功率进行对比，舍小取大，再进行检测对比，多重复几次，即可使光伏电池阵列动态的工作点在最大功率点上。常用的最大功率跟踪技术方法有扰动观测法、恒定电压法、增量导纳法等。因为天气变化的影响，还需要综合考察分析各种MPPT算法的快速性、可靠性、精度、稳定性等，找出智能、最优化的算法。

2.3孤岛效应检测技术

在电网运行中，错误的操作或维修原因造成供电中断等故障时，光伏并网发电系统会持续运行，并通过负载电压的方式来实现供电，因此形成了自给供电的孤岛，这种现象我们称之为孤岛效益。一旦光伏并网发电系统出现孤岛效应，会出现电频、电压无法控制，用户用电设备受到损害等情况，甚至在维修的过程中还会对维修人员的安全带来影响。在并网逆变器侧中，孤岛效益的检测方法主要有两种方法：被动检测和主动检测。其中被动式检测主要应用于电网断电的情况下，其能够通过对逆变器输出端电压、频率以及相位等变化来检测电压输出中是否出现孤岛效应。而主动式检测主要是通过对逆变器进行调整来对其输出的频率、功率等带来干扰。在电网正常运行时，主动式检测所造成的干扰会被电网锁相环的平衡消除。电网出现故障则会出发孤岛效应。

2.4太阳能光伏发电技术的应用

太阳能照明应用。目前，我国开始对能源的利用和资源的保护采取有效的措施，太阳能照明已成为绿色照明降低能耗的重要方式。太阳能电池板、蓄电池、节能灯等部分组成了太阳能照明系统。当前，太阳能照明在我国得到了广泛的应用，常见的地方有路灯、楼道灯等。此外，在太阳能照明中，太阳能灯控制系统中同时具备了光伏系统的功能，因此为了有效的控制太阳能照明系统，通常会使用定时和光控的方式。

太阳能与LED光源相结合。近年来，半导体技术和固体物理技术的发展十分迅速，衍生出了固体光源LED。该产品具有能耗低、寿命长、光效高的特点，同时其与白炽灯相比，固定光源LED的反映较快、污染较小。目前在我国灯源市场，固体光源LED成为了其发展的主要趋势。

3太阳能热发电技术

3.1塔式太阳能热发电系统

塔式光热发电系统也称为集中式系统，其主要是通过在发电站中安装较多的太阳能反射镜，将太阳能光反射到独立进行跟踪的定日镜群中，而每天定日镜都配有自动跟踪的结构，其可以自动将太阳光反射到塔顶部的接收器中。当塔顶部的接收器接收到的聚光倍率高于1100倍后，其会将吸收到的太阳光转化为热能，并传输给塔式太阳能的热发电系统中的工质，工质经过系统的蓄热流程后会自动进入热动力机中，而膨胀做工可以则带动发电机进行工作，这使得热能在经过环节处理后转化为电能。

3.2槽式太阳能热发电系统

槽式太阳能热发电系统主要是在并联的顺序上安装多个槽式抛物面，使得其能够通过反射镜将直射的太阳集聚在聚光集热器中，而集热器在接受太阳光直射达到一定程度时，其会对集热管中的工作进行自动的加热，在加热后集热管会出现高温的情况。槽式太阳能热发电系统中的换热设备在进行加热水环节时，换热设备会产生高温高压的蒸汽来驱动汽轮机发电机组进行发电。

3.3碟式太阳能热发电系统

碟式太阳能热发电系统的主要配置是旋转抛物面反射镜，其可以将太阳光直射的阳光聚集在同一焦点上，使得安装在焦点处的太阳能接收器能够接收到高温度的热能，而对系统的工质进行加热，工质在达到一定加热温度时，可以驱动汽轮机进行发电，这使得太阳能的热能转变为电能。碟式太阳能热发电系统一般的装置为旋转抛物面反射镜、集热接收器、反射镜跟踪装置和蓄热装置。

现实中，虽然光伏发电所带来的效益十分显著，但它所暴露的应用问题也十分突出。首先，目前的光伏发电中，电能转化率明显偏低，需要对光伏发电进一步研究，提升其电能转化率。其次，光伏发电中的电网冲击比较大，需要对并网技术研究更深入，创造降低电网冲击的并网技术。再次，在当下中国社会所用到的发电技术中，太阳能发电并不是唯一的再生能源技术，还有其它类型的再生能源被用到了发电技术中，可以将这些发电技术与光伏发电结合起来，创造效能更高的发电技术。

参考文献：

[1]辛培裕.太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D].华北电力大学，2015.

[2]曹承栋.浅谈国内外太阳能发电技术发展状况及展望[J].通信电源技术，2011，01：35-37.

[3]徐泽玮.关于我国发展太阳能发电技术产业的思考[J].电源技术应用，2006，12：1-7.