太阳能光伏发电的关键技术及实践策略

太阳能光伏发电的关键技术及实践策略

胡朝阳、李少鹏、燕敏飞

中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司 河南 郑州 450000

摘要：近年来，我国的太阳能光伏发电技术发展越来越好，可是太阳能存在间断和波动等特点，这就会引起发电的不稳定，要更好地推动太阳能光伏发电技术的有效运用，本文分析光伏发电技术的运用，找到相应的解决对策，从而更好地促进太阳能光伏发电技术的有效运用。

关键词：太阳能；光伏发电；关键技术；实践策略

工业革命的开展大大促进了能源的使用，但同时也消耗了很多化石能源。当下，随着全球化的发展，工业企业在日常生产中需要使用较多化石能源，如果大规模地使用化石资源，很容易给环境带来不良影响，还会阻碍社会的发展和前进，相关部门要充分重视环境的保护。随着低碳环保目标的推广，工业企业逐渐使用清洁能源，其中，太阳能光伏发电技术也是关键性技术。

一、太阳能光伏发电关键技术

1太阳能电池技术

太阳能电池是太阳能光伏发电系统的核心组件，用于将太阳能光线转化为电能。当前主要的太阳能电池包括单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池。单晶硅电池由高纯度硅制成，具有较高的光电转换效率和较长的使用寿命，但成本较高。多晶硅电池采用多晶硅片制造，成本相对较低，但转换效率略低于单晶硅电池。薄膜太阳能电池采用非晶硅或其他材料制成，具有轻薄柔性和成本低的特点，但转换效率相对较低。当前太阳能电池技术的研发方向包括提高光电转换效率降低制造成本、改善光伏系统的可持续性和可靠性[1]。

2光伏阵列最大功率跟踪技术

光伏阵列的最大功率跟踪技术可实时调节光伏系统的状态，以获得最大的输出功率。光伏阵列的输出功率会随工作点的变化而变化，这是由于太阳能辐射的变化和光伏电池特性的非线性所导致的。为了克服这个问题，光伏阵列的最大功率跟踪技术通过监测光伏阵列的电压、电流和功率等参数，并采取相应的调节措施，使光伏系统工作在最大功率点上。在光伏阵列的最大功率跟踪技术中，常用的方法包括脉冲宽度调制 (PWM) 和最大功率点跟踪算法 (MPPT）。脉冲宽度调制技术通过调整光伏阵列的工作周期和占空比来实现最大功率跟踪; 最大功率点跟踪算法则采用不同的控制策略，如扰动观测法、增量阻尼法和模糊控制法等，以实现最大功率输出。

3聚光光伏技术

与传统光伏系统不同，聚光光伏技术使用透镜或反射器等光学元件将太阳光线聚焦到小面积的太阳能电池上，以提高电池的光电转换效率。聚光光伏系统根据光学元件的类型和聚光倍数的不同，可以分为静态聚光光伏和动态聚光光伏2种类型。静态聚光光伏系统使用固定的聚光光学元件，例如透镜或反射器将太阳光线聚焦到静止的太阳能电池上，这种系统适用于阳光充足且稳定的地区: 动态聚光光伏系统则采用可追踪的光学器件，如太阳追踪器或微透镜阵列，随着太阳的运动实时调整光学元件的位置和方向，以确保太阳光线始终垂直于太阳能电池表面。这种系统能够最大限度地利用太阳能，提高光伏系统的能量输出。聚光光伏技术可以提高太阳能电池的光电转换效率，实现更高的发电功率密度，其对光学器件的精确制造和调整、系统的维护和安全等方面有严格的要求未来，随着技术的进一步发展和成本的降低，聚光光伏技术有望在大规模光伏发电项目中得到更广泛的应用。

二、太阳能光伏发电优点

1电能供应稳定

太阳能光伏发电技术使用的是太阳能资源，以往的太阳能要加热太阳能，人类在早期发现了光生伏打效应，受到技术和生产能力等限制，20世纪50年代才生产出单品硅光伏电池。这些技术迅速引起了世界各地的关注可是电池的生产成本很高，故并未得到大面积的推广21世纪，光伏发电技术发展越来越好，与之相关的材料和设备成本变低，这有助于太阳能光伏发电技术的有效运用。当下，光伏发电系统的使用很普遍。太阳能光伏发电电厂给各个乡镇和城市提供电能电力。在政府部门的推广下，太阳能光伏发电系统给更多用户带来了稳定的电能资源。

2储能丰富干净

太阳能资源属于一种清洁性能源，这类能源的总量丰富；与以往的化石能源燃烧发电技术相比，太阳能光伏发电技术不容易破坏生态环境，能源过度开采与使用现象有所缓解。就太阳能资源的分布情况来看，我国拥有很广的地域面积，西部高原地带拥有丰富的太阳能资源，人口密度比较低，这给光伏发电技术的发展带来了充分的条件，一些地区的太阳能辐射量高于每平方米每小时 4 千瓦，西北部分地区的辐射量高于每平方米每小时 7千瓦。

三、太阳能光伏发电实践策略

1创新技术手段

在进行太阳能光伏发电优化的过程中,需要通过增加资金以及技术的投入,使整个光伏发电行业的自主创新能力水平得到全面提升,依托核心技术对当前的产品生产以及使用进行全面的改善,提高整个光伏发电行业的发展水平。通过对当前的技术手段进行全面研究以及应用,能够使光伏发电过程中的相应投入成本得到降低,而且因光伏发电所产生的污染也会大大减少,不会对周边的环境造成严重的影响。在我国西北地区,如甘肃敦煌以及酒泉等地区,都建设了大型的太阳能光伏发电基地,在发电基地的选址上都应用科学技术手段进行了确定，不仅不会减少耕地面积，同时，还将西北地区盐碱荒地问题进行了全面的解决。所以对于太阳能光伏发电领域的发展来讲,科学技术的应用以及自主创新能力的提升,是提高太阳能光伏发电应用成效、应用意义以及应用价值的最主要的途径之一。

2提高转换效率

对于太阳能光伏发电来讲,在体现发电功能的过程中会受到光照强度以及外在环境等相关因素的影响,这也就导致光伏发电的相关电能输出功率会处于较大的波动状态。有关数据调查当中显示，太阳能本身的电压和电流是非线性关系的,所以输出功率的变化和外界日照以及环境温度变化具有密切联系[2]。正因如此,在进行太阳能光伏发电的过程中,需要根据电能自动调节输出功率,保证电能可以和负载进行全面的结合,达到最大效率的功率转化。在实际改进的过程中,需要寻找并且确定最大功率点,然后进行最优化的比较，从而保证电压能够得到科学合理的确定，从而使能源效率应用最大化得到真正的实现。基于当前的实际情况来看,在解决这一问题的过程中，所提出的方法包括行压跟踪法以及爬山改进法等。

3解决放电问题

对于太阳能光伏发电来讲,需要将生产的能源在蓄电池当中进行储存，而如果蓄电池本身出现了严重的放电问题，那么生产的电能将会被大大浪费,所以针对放电问题进行处理时,可以在传统的电路基础之上，增加放电自锁装置,使蓄电池能够对负载进行小电流放电和深度放电,更好地达到保护蓄电池的目的。自锁电路就是将运算放大电路电压深度正反馈特征作为主要基础,然后对电压信号达到某一限度时的数值进行确定，其达到某一限度时，就会对输出端的点位进行锁定处理,并且推动放电开关关闭,而当蓄电池满电之后设备进行相应的反馈，然后改变输出端电位，将整个放电开关推向开放状态，保证供电需求得到满足。

4全面运营维护

对于太阳能光伏发电产业的发展来讲，在实际建设过程中，建设工作是保证项目能够完成的主体工作内容也是最重要的工作内容，但是在整个项目实际运营的过程中运营维护与管理对于整个项目来讲才是保障项目稳定的最主要因素。所以针对运营维护管理工作需要进行全面的加强这样才能够保证整个太阳能光伏发电系统实现长久的运行。为全面提升太阳能光伏发电项目的运营维护与管理水平,需要就当前的运营维护工作进行全面的分析,并基于现代化的运营维护管理工作要求,对工作队伍、工作方法和工作理念进行创新，培养一支高素质以及高水平的运营管理工作人员队伍，使各项工作的完成都能够真正基于相关的标准得以实现。同时,在进行光伏发电项目建设的过程中还需要在项目建设的服务内容当中，将运营与维护纳入建设项目的主体工作内容当中。

结语

当下，我国的太阳能光伏发电技术取得了较好的成效，但是还存在较大的发展空间。相关部门在建设太阳能光伏发电站的时候要合理地使用有利条件改善当前技术，进一步研究光电转换效率、光伏材料成本和光伏电站等，提高太阳能资源的转化效率，从而更好地取代以往的化石能源，为社会发展提供相应的新能源动力。

参考文献

[1]刘向前.太阳能光伏发电及相关技术研究[J].中国设备工程,2023,(17):207-209.

[2]边博伟.太阳能光伏发电储能控制研究[J].产品可靠性报告,2023,(08):43-44.