太陽能光伏發電工程技術研究

摘 要：太陽能是地球綠色能源中最重要的清潔能源大力發展光伏發電。開發利用太陽能，有利于節約能源、保護環境，推動人類向可持續發展模式轉型的進程，其中，光伏建筑一體化因其安裝簡便、外形美觀、實用性強，近年來越來越受到各級政府的重視，成為太陽能利用的重要方面。

關鍵詞：太陽能;光伏發電;控制技術

我國有豐富的太陽能資源以及潛在的巨大的市場，經過20多年的艱苦努力，已經為太陽能光伏發電更大發展和更大規模應用奠定了良好基礎，但要實現完全商業化的目的，還要消除制約發展的一些障礙。中國太陽能光伏技術處于發展的初期階段，大多光伏組件廠家規模小，基礎設施和生產設備落后，產品質量總體水平比國外產品低，生產成本卻相對較高。此外，缺乏統一的設計和建設規范，將無法保證光伏電站和系統的建設質量.影響光伏發電的進一步推廣。穩定且不斷發展的市場和強有力的政府支持是光伏電池研發的根本動力。目前，我國正在繼續培育國內的光伏市場，如開展“送電到村”項目，加大城市屋頂和沙漠并網電站的研發和示范投入等;同時注意人才培養，抓緊技術平臺和隊伍的建設，積極研發新型電池生產和應用技術。

1.光伏發電技術的應用前景

國家能源局的數據顯示，截至2012年底，2012年我國全社會用電量為4.9萬億kw.h。如果按照5%為光伏發電，那么，光伏發電需要貢獻2450億kw.h的發電量，則我國需要約184.5GW的光伏電站。而2013年，我國累計太陽能發電裝機容量僅為10GW。由此可見，中國光伏發電的總裝機量還有很大的市場空間。在太陽能光伏發電領域。德國、日本、美國一直保持著世界領先的位置。與發達國家相比，我國的光伏產業還處于初級階段，2006年我國太陽能電池僅占世界總產量的6%左右。依照目前的經濟發展趨勢和中國的資源情況，到2020年的電力供應單靠傳統的煤、水是不夠的，電力供給在2020年的缺口將達到l0.70%，這部分缺口將通過可再生能源來補充。因此，光伏發電將在中國未來的電力供應中扮演重要的角色，預計到2020年累計裝機將達到30GWp;2050年將達到100GWp。隨著光伏電池技術的進步，其發電成本將會進一步降低，并能夠和常規的化石能源發電技術相競爭。根據我國光伏發電的發展情況。

2.太陽能光伏發電的應用現狀

2.1獨立光伏系統

獨立光伏發電系統指采用光伏組件方陣為主要供電電源，通過獨立小電網為居住相對集中的用戶群供電的系統。通常供電半徑不超過lkm，以保證末端用戶的供電電壓。這樣的系統一般用于解決偏遠山區、沿海的村落供電問題。獨立光伏系統可根據有無儲能設備分為兩種形式：一種不帶儲能設備，系統發出來的電直接供負載使用，這種情況下負載的工作完全取決于太陽輻射情況;另外一種帶儲能設備，光伏陣列發出的電能除直接供負載使用外，剩余部分可通過儲能設備（一般是蓄電池）儲存起來，供需要時使用。

2.2并網光伏系統

并網光伏系統可分為戶用并網光伏系統、光伏建筑一體化（BIPV）系統和大規模光伏電站。目前為止，我國已經實現了兆瓦級電站的建設，國家又相繼支持了幾個兆瓦級課題項目，力求在大規模光伏并網發電領域取得突破。光伏陣列發出的電力不足時，則由電網向家用電器供應部分或全部電力。光伏戶用系統結構較為簡單，控制器和逆變器可以集成為一體，蓄電池應選擇專門用于光伏系統的產品，我國有從10W到lkW的系列產品。在現代建筑設計中，在建筑結構外表面鋪設光伏組件提供電能。在城市里發展太陽能光伏發電可高效利用太陽能所發的電能，我國已經有不少示范項目成功地實現了光伏系統與建筑結合的一體化模式，在有限的城市空間實現太陽能的無限利用。

3.太陽能光伏發電工程技術

3.1太陽能電池技術

光伏電池是太陽能光伏發電系統的核心。由于光伏電池的作用是將太陽能轉換成電能，并將轉換成的電能存儲或供應其他負載使用的，因此改善光伏電池的性能可以提高太陽能光伏發電系統的工作效率。要提高光伏電池的關鍵在于兩點，即提高光伏電池的轉換效率和降低光伏電池的生產成本。現在，對光伏電池的性能研究，主要是集中在電池的材料上。現在的光伏電池的制作材料包括硅片、基于薄膜技術開發的非硅材料。與硅片材料相比，基于薄膜技術開發的第二代光伏電池的成本比較低，且生產工藝比較簡單，方便大規模生產。隨著科技的進步，第三代光伏電池的材料會更加先進。這些新型光伏電池的轉換效率和生產效率對比過去將會有大幅度的提高。

3.2光伏陣列最大功率點跟蹤技術

最大功率點跟蹤技術，簡稱MPPT技術。MPPT技術的作用是通過實時控制光伏陣列的工作點，充分發揮光伏電池在供電系統中的作用，使得供電系統的輸出功率達到最大化。太陽能光伏發電控制系統需要采取MPPT技術的原因在于光伏陣列的輸出功率會受到太陽輻射、溫度變化和負載情況的影響呈現非線性的變化特征。太陽輻射和環境變化因素是人類無法控制的。因此，需要通過MPPT技術獲得系統的最大功率點，保證太陽能光伏發電控制系統在太陽輻射和環境因素變化的情況下仍然能保證最大功率輸出。最大功率點跟蹤技術的工作原理主要包括恒定電壓法、擾動觀測法和導納增量法等。每一種應用原理都有各自的缺點和優點，需要的設備和技術條件也不相同。因此，在實際系統設計中要根據需求和硬件設施的情況應用適當的工作原理。恒定電壓法是指將最大功率點跟蹤簡化為穩壓控制。根據研究，在影響因素中影響力最大的輻射變化對于最大功率點對應的輸出電壓量大小變化的影響很小，因此可以認為最大輸出功率的對應電壓是恒定的。

4.結束語

太陽能發電技術的發展對我國的新能源開發具有重要的意義。隨著太陽能光伏技術水平不斷提高，我國的太陽能在中國的能源消費結構中的比例將會越來越高，對緩解我國目前能源緊張的狀況起著積極的作用。

參考文獻：

[1]張曉紅.太陽能光伏發電技術及其應用[J].應用能源技術，2013

[2]彭玉利.太陽能光伏發電技術應用綜述[J].河南科技，2014