太阳能光伏发电技术及其应用探讨

太阳能光伏发电技术及其应用探讨

王禹

国家电投集团内蒙古新能源有限公司 内蒙古 010010

【摘要】随着社会经济的快速发展，环境污染问题已引起我国环保部门的充分重视。由于社会对环境保护的要求越来越高。中国太阳能资源丰富。太阳能资源的开发利用是我国的一项重要任务。在可再生资源开发中，光伏发电发展迅速。太阳能光伏发电也是一个大发展的产业，是我国新能源的重要组成部分。

【关键词】光伏发电；发展现状；技术应用；

随着经济社会发展带来的地球环境的进一步恶化，如果不及时加以防范，势必对未来的发展和人类生活产生巨大影响。因此，关注能源问题，寻找更加多元化的新兴能源，是世界工业发展的必由之路。太阳能以其清洁性和可再生性得到了公众的广泛认可。随着未来技术的不断成熟，太阳能光伏发电必将有更好的发展，取得更多的效益。

　　一、新能源光伏发电站发展现状分析

　　1.1光伏装机量发展现状

　　根据国家能源局2017年统计报告，我国光伏发电累计总装机容量已达135.25gw，居世界第一。2017年，集中光伏发电装机容量33.62gw，分布式光伏发电装机容量19.44gw。装机容量重心从西北向中东转移。在此期间，我国光伏电站建设的区域光伏发电系统运行良好，但由于网段有限，各区域光伏发电实际利用小时数均小于设计利用小时数。

　　1.2开发和利用新能源

　　新能源的应用有多种应用，包括光伏发电和风力发电、光热发电、地热发电等。近年来，国家提出了“金山银山绿水青山”的发展理念。在环保、节能、智能化发展等方面出现了大量新技术和研究成果，使得新能源光伏电站的发展速度不断加快，技术应用不断创新。随着模块化转换率、智能逆变器、箱变控制和智能输配电技术的应用，光伏产业处于技术发展的前沿，能够满足电网的要求。国家从电网层面降低拒光率，从消费终端制定新的能源消费限额制度，为未来新能源提供了广阔的发展空间。

　　1.3新能源光伏发电站存在的问题

在我国新能源光伏电站的发展过程中，存在很多问题：一是技术问题：与发达国家相比，我国新能源光伏发电技术还处于相对落后的阶段，而国家对新能源光伏发电技术的重视还不够。二是成本问题：我国新能源光伏电站仍有较大的发展空间。与风电机组相比，总装机容量还比较小，发电成本为4元/kWh，明显高于有轨电车、风电和生物发电。三是规划：发达国家有完善的可再生能源发电配额机制，有关部门也对新能源光伏电站给予了一系列优惠措施，并建立健全了市场标准。

　　二、新能源光伏发电技术的特点

首先，太阳能资源不仅取之不尽，而且分布广泛。只要有光能，就可以采用光伏发电技术发电，不受地理位置的影响；二是由于太阳能分布广泛，可以就近设置供电设备，避免了普通电厂远距离输电造成的电能损耗；第三，新一代技术可用于发电光伏发电直接将光能转化为电能，其工作过程简单，无需机械传动、燃料燃烧、冷却水等中间过程。降低成本，节约土地资源，也在很大程度上避免了环境污染；第四，光伏发电系统具有稳定性高、结构简单、性能灵活等优点。但是，由于太阳能自身的技术条件和特点，新能源光伏发电技术也受到自身缺点的制约，如效率低、工作时间不连续、受阳光影响大等，电池制造过程成本高、能耗高、污染大。

　　三、光伏发电系统的组成与原理

　　光伏发电系统要实现光能到电能的转变，通常包含了蓄电池、光伏方阵、控制器、逆变器、配电柜与太阳光跟踪系统等部分，其中还包含用来聚光的反射镜与聚光透镜。光伏方阵采用光伏模板组成特定形式实现对光能信号的捕捉与积累，在光生伏特效应下，实现在蓄电池两端电荷的累计，形成的电荷在电池两端形成了电动势，完成光能到电能的转变。蓄电池可以实现电能的储存与放电，其中为防止电能储存过多或放电严重的情况，一般添加控制器，控制器保护蓄电池的充放电过程，可以对蓄电池的寿命起到延长的作用。要实现直流电到交流电的转变往往需要添加逆变器，逆变器按应用要求不同常分为正弦逆变器与方波逆变器两种，前者应用范围广，但是成本相对的较高。太阳光跟踪系统可以捕捉太阳光的变化，实现随太阳光转动的目的，保证发电效率的最大化。

　　四、太阳能光伏发电技术与应用措施

4.1新能源光伏照明系统

在我们生活的周围，有很多太阳能灯，如路灯、走廊灯和草坪灯。太阳能灯一般有两种控制方式：定时和灯光控制。定时控制系统一般由单片机和模拟电路控制，自动切换时间需提前设定。光控制系统是利用光敏器件，设置光限，自动控制光开关。除灯具外，照明系统还包括太阳能电池板、电池、充放电控制器、逆变器等。

4.2新能源水泵技术

太阳能水泵一般应用于干旱地区，这些地区普遍具有较强的日照能力，并且需要大量的长期抽水。现在有了大型的新能源光伏水泵站，通过逆变器将太阳能电池板产生的直流电转化为交流电，驱动水泵工作。这种泵系统投资很高，但运行不需要能耗，降低了运行成本，且维护次数比普通柴油泵少，具有一定的利用价值。

4.3新能源光伏与建筑一体化

新能源光伏与建筑一体化设计在发达国家有相应的研究计划。光伏与建筑相结合的方式有两种：①在建筑物顶部安装太阳能电池板，向用户供电，形成用户并联系统，这已成为国外“太阳能屋顶计划”的发展趋势；②从第一种方式发展而来，除了在屋顶安装光伏电池板外，也在不断发展需要用能产生光伏发电的玻璃墙来代替普通的玻璃墙，而且屋顶和墙壁都是平的，可以吸收和转换太阳能，这种墙体材料已经被开发出来。

4.4光伏并网计划

是指光伏发电系统与现有公共电网并网，承担公共电网部分发电任务。在天气稳定、有利于太阳能发电的环境下，利用光伏发电可以节能减排。当环境条件不利于光伏发电时，由电网供电。由于新能源光伏发电系统可以直接向电网供电，节约了电池，节约了成本，降低了损耗，提高了整个供电系统的稳定性和能量转化率，这是新能源光伏发电技术最合理的发展方向。而在整个并网过程中，还可以采用其他发电方式，比如风力发电，可以在不同的环境条件下任意转换发电方式，尽可能地节约能源。

　　结束语

　总之，太阳能光伏发电作为一种新型的光伏能源技术，其应用离不开先进的系统控制技术。在我国光伏发电技术研究的基础上，光伏产业也在不断发展。鉴于其科技含量高，要加强各种新材料的研发，提高光伏发电效率，降低发电成本，促进光伏发电产业不断升级换代。

　　参考文献：

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