對于太陽能光伏發電技術探討

張振衡+++杜玉++劉鵬++陳俊玉

【摘要】：太陽能是人類取之不盡的可再生能源，具有清潔性、安全性、廣泛性及長壽命等特點。光伏發電正是基于太陽能的新型發電技術，它主要是通過半導體界面的光生伏特效應，把光能轉變為電能。近年來，我國光伏產業發展迅速，光伏發電站數量正變得愈來愈多，光伏發電站在電力系統當中的地位正在不斷提升。基于此，文章對光伏發電相關技術進行了綜合性闡述，并提出了一系列觀點，以供參考。

【關鍵詞】：太陽能光伏發電；技術分析；技術要點

1、太陽能光伏發電的原理及優點概述

1.1太陽能光伏發電原理分析

當前，太陽能光伏發電技術已成為最有潛力的可再生技術之一，其主要是通過將太陽能輻射光能儲存到太陽能電池中，從而產生電能。該技術中利用了半導體光伏發電光能的原理，在太陽電池中聚集來自于太陽能輻射的光，將其轉換為電能，具體過程為：太陽能電池中有電場的存在，而光能中“光生電子-空穴”的存在，因此使得電子和空穴相互分析，在電池的兩側產生電荷，進行出現電壓。

1.2太陽能光伏發電體的優勢

（1）高效、節能、清潔

太陽能光伏發電與其他的電力系統發電相比，其產生電能的過程更為簡單，其主要是通過將太陽光能中的光子轉變為電子，進行產生電能，太陽能光伏發電具有效率高、簡單便捷的特點，同時在節能環保方面也有所突破。

（2）儲備豐富、分布范圍廣

太陽能的使用，不僅能夠保護環境，同時還能杜絕資源浪費，同時由于太陽光分布范圍較為廣泛，因此對其進行開發和利用是十分便捷的。太陽能光伏發電系統在運行的過程中，主要由太陽電池組件、蓄能蓄電池、直交流逆變器等部分組成。對于太陽能光伏發電而言，太陽電池組件是最重要的部件，其承擔著將光能轉換為電能的重要作用。

2、光伏發電概述

光伏發電的主要原理為半導體的光電效應。當光子照射于金屬上時，其能量會被金屬當中的電子吸收。當電子所吸收的能量足夠大時，可有效克服金屬內部引力，并從金屬表面脫離出來成為光電子，此時半導體與金屬結合的不同部位便會產生電位差，便會形成電壓。也就是說，光伏發電是光子轉變為電子、光能量轉變為電能量的過程。從電力生產發展趨勢來看，推廣光伏發電具有其必然性。我國是一個典型的能源生產大國，但同時也是能源消耗大國，人均能源占有率遠低于世界平均水準。同時，在能源消費結構上，我國與其他發達國家相比存在較大的差異，調整空間巨大。在這種背景下，國家對優化能源消費結構愈來愈重視，于“十二五”期間提出了能源結構調整目標，其重點在于非石化能源比重增加及碳減排兩個目標，從而形成低排放、低污染、低能耗的新型經濟形態。在這種背景下，生物質能、風能及太陽能等可再生資源得到了廣泛關注。其中太陽能是常見能源中一次性轉換效率最高的能源，優勢十分明顯，是未來能源發展的重要方向。正是基于太陽能的這種特性，光伏發電有了巨大的發展空間，并逐步得到推廣，部分地區已經構建成了較為成熟的光伏發電站。

3、對于太陽能光伏發電技術探討

3.1最大功率點跟蹤技術

通過運用最大功率點跟蹤技術，可明確光伏并網發電系統所在的環境，分析環境中的溫度、光照等對并網造成的影響，并且還可繪制光伏并網發電系統的特性曲線，然后在依據曲線的變化狀況，對并網光伏發電的最大功率點進行相應的跟蹤。同時，最大功率點跟蹤技術與光伏并網發電系統自身的運行效率之間存在直接的關聯，例如常用的兩種跟蹤方法：（1）擾動觀察法，在光伏并網發電時，通過設計小型擾動，可比對擾動前后的并網情況，獲得最大功率點位置，并網擾動方式可控制輸出電壓，利用電壓差，還可形成擾動，以跟蹤功率狀態。（2）電導增量法，瞬間電導數據與變化量是此類方法運用的決定性因素，其能夠通過分析光伏列陣的曲線變化情況，獲得曲線的單峰值，并由此判斷出光伏并網是否處于最大值發電狀態。

3.2升壓系統

光伏發電并網技術，通過太陽能轉化的交流電，額定電壓是380V，經過升壓系統處理后，才能并入到電網內。升壓系統是光伏發電并網的重要組成，其在應用的過程中，要配置升壓變壓器，按照光伏發電并網系統的實際發電量，選擇可用的升壓變壓器，例如：箱型干式變壓器，確保升壓系統的穩定性[2]。在光伏發電并網技術中，升壓變電站，更為兩層結構，上層是逆變室，監控逆變器的安全運行，下層是配電室，為升壓系統提供電能支持，升壓變電站中，科學的配置高、低壓進線柜，引入計算機監控系統，實時監督升壓變電站的工作情況，升壓變電站的監控，與逆變室監測同步，維護太陽能光伏發電并網技術的工作效率。

3.3聚光光伏技術

太陽的光能經過路徑出現損耗，因此地面上太陽光能中的能量十分有限，而聚光光伏技術的產生，不僅能夠減少路徑對太陽光能的損耗，同時還能進一步增加太陽能的使用效率。其主要的工作原理是使用面積較小的高性能聚光電池來聚集太陽光，這樣能夠在提高太陽光輻照密度的同時，有效的減少生產的成本。聚光器在聚光光伏系統中非常重要。其中熱光伏聚光器主要是通過輻射器來加入太陽能，從而獲得成光熱能，再利用輻射器將成光熱能發射到太陽能電池中，進而轉化為光電。

3.4并網逆變器控制技術

并網逆變器可確保光伏并網發電系統的靈活性，進而使得工程的多樣化需求得以滿足，為太陽能始終處于最佳的轉換狀態提供保障。同時，逆變器還可控制光伏并網發電系統的工作模式，為電流提供直接或間接控制的方法。近年來，隨著科學的迅速發展，間接與直接控制不斷融合發展，較好的發揮了間接、直接電流的控制效果，彌補了雙方的缺陷，融合之后的并網逆變器控制能夠實時跟蹤電流變化情況，以保證電流的穩定性。

結束語

當前，為了讓太陽能光伏發電技術能夠得到良好的發展，政府應當出臺一系列的政策法規來對太陽能光伏發電技術的發展進行規范和完善，從而確保其能夠將可持續發展的作用真正的發展出來。相信在不久之后，太陽能光伏發電技術將成為綠色工程中至關重要的部分。

【參考文獻】

[1]孫勇.我國太陽能光伏發電技術應用綜述[J].科技創新與應用報，2014（27）：88.

[2]周翔.光伏發電技術發展趨勢及其應用研究[J].河南科技，2010（20）：1-2.endprint