新能源光伏发电关键技术应用研究

新能源光伏发电关键技术应用研究

张彦凯

国家电投集团河北电力有限公司张家口分公司     河北张家口     075000

摘要：光伏发电作为我国重要的战略性新兴产业给国家带来经济效益的同时还减少了其他不可再生能源的使用，在一定程度上减少了对环境的污染。掌握光伏系统发电和供电关键技术，合理应用技术进行离网型、分布式等光伏系统的建设，应结合系统特点科学进行发电装置的安装布置，保证系统维持可靠运行。基于此，本文主要分析了新能源光伏发电关键技术应用。

关键词：新能源；光伏发电；关键技术；应用

中图分类号：TM615文献标志码：A

引言

光伏产业是我国重要的经济产业，经济以及科技的发展在一定程度上推动了光伏产业的发展，尤其是在太阳能开发与利用方面，自我国明确树立了碳中和目标之后，光伏发电技术的应用备受关注。光伏新能源技术是一种利用太阳光发电的清洁能源技术，是目前最为发展迅速、应用前景广阔的新能源技术，是目前可再生能源技术中最为理想的选择。光伏新能源技术以它的无污染、无二次污染、且可回收利用的优质特点，成为各个行业所争相追捧的优质能源。

1光伏发电技术简介

光伏发电技术利用的是半导体材料的光电效应，将太阳能转化为电能，从而完成发电工作。光伏发电技术可以对太阳能进行有效的利用，并且不会对环境造成污染与破坏，因此也为光伏发电技术的广泛推广和应用奠定了坚实基础。近年来，无论是国内还是国外，均加大了对光伏发电技术的研究力度。众所周知，光伏发电技术的应用受地域的限制较小，且太阳能属于是可再生能源，其电力能源的供应较为长久，加之阳光普照大地的面积十分广阔，光伏发电量较为充足的同时，发电效率较高。此外，不同与其他能源的发电，光伏发电属于节能环保技术，不仅低污染、无噪音，还无需使用燃料以及架设输电线路等，建设便捷且周期较短。从理论方面分析，光伏发电技术可以应用于各个领域，例如家用电器领域、交通领域以及航天事业领域等，应用范围十分广泛[1]。

2我国光伏发电产业的发展现状

能源是人类开展正常生产工作的基础，但经过长期高强度能源开发后，世界的煤炭、石油等不可再生能源频频告急，无视自然生态的能源开发行为将会摧毁人类社会。在此发展背景下，各国开始重视和启动可再生能源的开发与应用计划，其中太阳能资源是重要的研究方向。太阳能是最典型的可再生能源，同时也是人类可获取的重要能源。如果能够创造条件获取和开发太阳能，那么就能够解决当前各国面临的能源短缺问题。

我国目前的光伏发电产业的发展现状主要是技术进步、资源优势以及高效优化和质量提高，由于我国近几年的智能化科学技术水平不断提高，督促着我国光伏产业智能化管理系统技术的发展，高效的太阳能电池技术是光伏产业技术进步的主要基础，应用智能化管理系统技术来实现太阳能发电系统的全自动管理和监控，从而减少节能的消耗，提高发电效率。我国的资源优势给光伏发电行业的发展提供了保障以及充足的资金支持，在2002年，我国光伏产业进入了新时代，我国政府加大了支持力度，并出台了有利于光伏发展的政策和意见[2]。

3新能源光伏发电关键技术应用

3.1在离网型光伏系统中的应用

在偏远地区进行光伏发电，多需要采用离网型光伏，需要配备蓄电池等储电装置进行连续供电。由于无需并网，光伏发电重点是加强太阳能电池应用，在发电系统装机容量较小的情况下，应加强对光伏发电消纳问题的分析。在用电量较少且分散的情况下，应加强对光伏发电和建筑负载用电规律的分析，合理进行系统设计，保证发电、蓄电和用电间相互匹配。根据现有经验来看，面向单体用户通常需要的发电量在5～9kW·h范围内。目前，晶硅类太阳能电池依然占据市场较大份额，同时也出现了硅基、碲化镉等薄膜电池，属于二代电池，发展相对成熟，可以与建筑一体化结合，在具体选用时根据场景、光照资源等进行考量。

3.2在分布式光伏系统中的应用

分布式光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应（简称“光伏效应”）而将光能直接转变为电能的一种技术。它包括三大模块：太阳能板、配电控制和逆变器，通过串联可以形成一大片太阳能电池，将多个太阳能电池串联、并联在一起，可以组成一个光伏阵列。分布式光伏发电系统属于并网发电系统，可利用太阳电池方阵，将太阳能转化为电能，为用户提供符合电网要求的交流电，若提供的电能不足则可以连接电网进行调节。分布式光伏发电系统的工作模式更加灵活，可有效节约电能资源，实现可持续发展。分布式光伏发电有着广泛的用途，它在城乡建筑、工业、农业、交通、公共设施等方面有着广阔的应用前景，它不仅是推进能源生产和消费变革的重要力量，还是推进“稳增长、促改革、调结构、惠民生”的重要措施[3]。在屋顶等位置安装太阳能电池板，受天气、气候等因素的影响，电池板产生的太阳能将发生变化，为提高转化率需要合理设计光伏列阵。由入射太阳光像和光伏组件表面法线夹角变化时光吸收率变化的情况，可知法线和入射夹角越小，可以达到更高光吸收率。通过合理确定光伏组件朝向、安装倾角等参数后，在实际进行光伏列阵安装时应确认实际倾角与设计值偏差不超±2°。建筑光伏一体化将光伏组件与建筑结合，不仅充分利用建筑表面进行现场发电，而且显著提高围护结构隔热性能来减少建筑物的空调负荷，使建筑从耗能型向能源补充型转变，发展潜力巨大

[4]。

3.3在大型并网电站中的应用

光伏电站是在我国新能源战略下衍生出的一种能源系统，在保证基础能源供应的前提下，实现了太阳能资源的合理开发，为我国生态环保水平的不断提高奠定了坚实基础。并网光伏发电系统就是将太阳能组件产生的直流电经过并网逆转器转换为符合市电电网要求的交流电，然后直接接入我国的公用电网。并网光伏发电系统被分为带蓄电池的和不带蓄电池的，带有蓄电池的并网光伏发电系统具有一定的调节性，可根据实际情况来选择需要并入或者退出电网，当电网因故障发生停电时，它还可以提供备用电源，不带蓄电池的并网光伏发电系统一般安装在较大型的系统上，因为它不具备调节性和备用电源的功能。光伏发电并网控制的主要目的是将光伏发电系统所产生的电能输送到电网。因此在光伏发电并网控制过程中，需要对有功功率和无功功率进行有效调节，通过对控制技术的优化，保证光伏发电系统所产生电能能够符合电网对于电能质量的要求。在光伏发电并网过程中，光伏发电系统所产生的电能主要以交流电的形式输送到电网中，需要保证电能质量与电网电压和频率相匹配。为了保证电能质量的稳定性，需要保证电压的稳定性，同时对电网电压的频率和幅值进行有效的控制[5]。

结束语

我国是一个太阳能资源十分丰富的国家，分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，是一种符合国情的、有着广阔发展前景的发电与能源综合利用模式。加强光伏发电关键技术研究，加快光伏发电技术推广，可以有效缓解能源紧张形势，从而推动社会的可持续发展。

参考文献：

[1]李荣洲.光伏发电与并网技术的优势及应用要点分析[J].节能与环保，2022（7）：30-31.

[2]胡从川，王博渊，刘广东，等.光电建筑工程的关键技术研究[J].太阳能，2021（7）：37-45.

[3]孙文文，何国庆，刘纯，等.物联网背景下应用于光伏发电的边缘计算设备关键技术研究及应用[J].电力自动化设备，2021，41（7）：38-43.

[4]李泽藩，张恒睿.农村分布式光伏发电网的关键技术研究[J].电子元器件与信息技术，2021，5（3）：96-97.

[5] 谢维，蔡建羡，李立新，等.光伏发电在高速公路中的技术 探析[J].石油化工自动化，2022，58（1）：90-92.