太陽能光伏發電技術及其應用研究

任鵬

（河北省電力勘測設計研究院，河北石家莊 050031）

太陽能光伏發電技術及其應用研究

任鵬

（河北省電力勘測設計研究院，河北石家莊 050031）

隨著工業化進程的發展，資源問題逐漸成為制約人類發展的重要問題，尋找新能源是擺在人類社會面前一個嚴峻的課題，目前世界各個國家都在積極探索清潔能源，清潔能源的生態效益對人類的可持續發展有著重要的意義。太陽能光伏發電就是應用清潔能源的重要方式。基于以上，本文簡要分析了太陽能光伏發電技術，研究了太陽能光伏發電的具體應用。

太陽能 光伏發電 技術 應用

1 太陽能光伏發電技術

第一代光伏發電技術和第二代光伏發電技術采用的是半導體技術，其中第一代光伏發電技術利用單晶硅和多晶硅進行光伏發電，第二代光伏發電技術采用薄膜電池進行發電，例如硅薄膜電池、碲化鎘薄膜電池等。第三代光伏發電技術應用了現代光學技術，通過均勻的聚光來實現發電，提升電池的轉化率。

1.1 太陽能光伏發電技術原理

太陽能光伏發電主要以太陽電池為基礎，實現太陽能向電能的轉化，從而實現對太陽能的利用［1］。光伏發電的原理圖如圖1所示，太陽光照射pn結上，形成空穴-電子對，空穴在pn結作用下從n區向p區流動，電子則由p區向n區流動，在接通電路的過程中就會形成電流。

1.2 太陽能光伏發電系統的組成

1.2.1 太陽電池方陣

光伏發電系統的核心就是太陽電池，其也是根據太陽電池的半導體光伏效應實現發電的，可以說，太陽電池是光伏發電系統的最基本單元，不同種類光伏發電系統的太陽電池規格不同，一般太陽電池的尺寸在4平方厘米到200平方厘米之間，工作電壓在0.5V左右，工作電流在20-25毫安之間。太陽電池本身不能夠作為獨立電源，在太陽能光伏發電系統中，需要將多個太陽電池進行串聯，之后進行封裝，這就組成了含有多個太陽能電池的組件，功率一般在幾瓦到幾十瓦之間，太陽能電池組件可以作為獨立的電源輸出電能，此外，可以將多個太陽能電池組件在支架上進行串聯和并聯，這就形成了太陽能方陣，大大提升了發電能力，滿足光伏發電系統負載的功率輸出需求。

1.2.2 蓄電池

蓄電池是光伏發電系統的重要組成部分，太陽能電池將太陽能轉化為電能之后，可以將電能存儲在蓄電池中，實現了光伏發電系統工作的連續性，提升了發電效率，方便了對生活生產中所需要的能源提供。

1.2.3 充電和放電控制器

圖1 光伏發電原理圖

蓄電池存儲電能需要充電，釋放電能需要放電，放電對于蓄電池尤其是鉛酸電池有著嚴重的影響，會縮短蓄電池壽命，影響發電效果，降低發電效率。充放電控制器能夠對蓄電池的充電過程和放電過程進行控制，避免過充電和過放電現象的發生。具體來所，充放電控制器能夠對蓄電池的荷電狀態和電壓狀態進行分析，從而判定其充電和放電是否達到過充電和過放電的臨界點，如果達到臨界點，其會發出停止充電或放電的指令，有效保證了蓄電池的安全，延長了蓄電池壽命。

1.2.4 交直流逆變器

交流電向直流的轉換依賴于整流器，整流器能夠將50Hz交流電進行整流，從而轉化為直流電，而直流電向交流電的轉換則依賴于逆變器，相對于整流過程來說，直流電轉化為交流電的過程稱為逆變［2］。太陽能光伏發電技術產生直流電，直流電供電有著一定的局限性，例如在轉變電壓的時候較為復雜，交流電則相對簡單，交直流逆變器就能夠將光伏發電系統產生的直流電逆變為交流電，從而方便供電。

2 太陽能光伏發電技術的應用

2.1 農村邊遠地區的發電

相較于城市來說，農村發展程度較低，發展速度較慢，受限于經濟發展水平，許多電力基礎建設不完善，農村用電一度成為困擾我國農村發展的重要問題。應用光伏發電技術能夠實現農村邊遠地區的發電，農村有著許多空曠的路堤，便于太陽能的收集，這就給光伏發電帶來了有利條件，農村發電對光伏發電技術的應用主要有獨立的光伏電站、太陽能照明燈、小型風光互補發電系統建設等。

2.2 農業大棚光伏

農業大棚光伏將太陽能光伏發電和智能溫控結合到一起，形成現代化的農業大棚，大棚采用鋼制骨架，在大棚上安裝太陽能光伏組件，同時保證光伏發電和大棚采光要求，光伏發電支持大棚灌溉系統，進行植物補光，提升大棚溫度，滿足冬季供暖，促進大棚作物生長。

2.3 魚塘光伏

魚塘光伏主要指的是在魚塘上設置太陽能板進行發電，甲魚、大閘蟹不喜陽，利用太陽能板遮陽，對于喜陽的水產品，則加大太陽能板組件之間的距離，將養魚業和光伏發電結合起來，提升效率，優化資源配置，上可發電下可養魚。

2.4 分布式光伏電站

分布式光伏電站通常是指利用分散式資源，裝機規模較小的、布置在用戶附近的發電系統。分布式光伏電站一般在建筑的屋頂安裝太陽能光伏發電模塊，能夠通過陽光實現持續的補充電力。分布式光伏電站能夠減少對環境的污染，實現清潔發電，在遇到地震等重大自然災害的時候，能夠滿足建筑的供電需求，不會因電網的中斷而受到影響，發電的穩定性較強。

3 結語

綜上所述，能源問題是制約人類社會發展的重要問題，太陽能是清潔型能源，對太陽能的利用符合可持續發展的需求。太陽能光伏發電技術能夠實現太陽能向電能的轉化，其在社會上的各個領域都有著重要的應用。本文簡要研究了太陽能光伏發電技術及其應用，旨在為太陽能光伏發電的應用實踐提供參考。

［1］張立文，張聚偉，田葳，張曉紅.太陽能光伏發電技術及其應用［J］.應用能源技術，2010，03：4-8.

［2］李蔚.太陽能光伏發電技術的應用方式及發展前景［J］.智能建筑電氣技術，2011，02：22-24.

［3］呂豪杰.太陽能光伏發電技術進展及其應用［J］.電子技術與軟件工程，2015，02：146.

任鵬（1981—），男，漢族，河北石家莊人，現供職地河北省電力勘測設計研究院，本科，研究方向為新能源發電設計。