太陽能光伏發電技術及其應用探討

郭占軍

【摘 要】我國社會經濟不斷發展，人類社會不斷進步，各種能耗大和污染大的能源造成了很嚴重的環境問題，為了減少對環境的污染，需要不斷開發利用各種新的能源，改變傳統的能源結構，從社會長遠發展的現狀來看，需要不斷開發可再生資源和能源。我國的太陽能資源十分豐富，對于太陽能資源的開發和利用是我國當前的一項重要任務，其中可再生資源發展中，光伏發電的發展速度較快，太陽能光伏發電也是當前發展較大的一項產業，是我國當前開發的新能源的重要組成。

【關鍵詞】太陽能；光伏發電技術；應用

1新能源光伏發電技術的特點

第一，太陽能資源不僅取之不盡，而且在世界上分布廣泛，只要有光能照射到的地方就能利用光伏發電技術進行發電，不受地理位置的影響；第二，由于太陽能分布廣泛的特點，可以就近建立供電設備，這就避免了普通發電廠遠距離輸電造成的電能損失；第三，新能源光伏發電直接將光能轉換成電能，工作過程簡單，不需要機械傳動、燃料燃燒、冷卻水等中間過程。降低成本，節省土地資源，也在很大程度上避免了對環境的污染；第四，光伏發電系統具有工作穩定性高、結構簡單、靈活性能強等優點。但是，受技術條件及太陽能本身特點的影響，新能源光伏發電技術也受到了自身缺點的制約，如工作效率低、工作時間不連續、受日照影響極大、成本高及在電池的制造過程中會有耗能和污染。

2光伏發電系統的組成與原理

光伏發電系統要實現光能到電能的轉變，通常包含了蓄電池、光伏方陣、控制器、逆變器、配電柜與太陽光跟蹤系統等部分，其中還包含用來聚光的反射鏡與聚光透鏡。光伏方陣采用光伏模板組成特定形式實現對光能信號的捕捉與積累，在光生伏特效應下，實現在蓄電池兩端電荷的累計，形成的電荷在電池兩端形成了電動勢，完成光能到電能的轉變。蓄電池可以實現電能的儲存與放電，其中為防止電能儲存過多或放電嚴重的情況，一般添加控制器，控制器保護蓄電池的充放電過程，可以對蓄電池的壽命起到延長的作用。要實現直流電到交流電的轉變往往需要添加逆變器，逆變器按應用要求不同常分為正弦逆變器與方波逆變器兩種，前者應用范圍廣，但是成本相對的較高。太陽光跟蹤系統可以捕捉太陽光的變化，實現隨太陽光轉動的目的，保證發電效率的最大化。

3我國太陽能光伏發電現狀

太陽能作為世界上最豐富的可再生資源，其分布廣泛、沒有污染，是一種理想的能源。光伏發電相對于傳統發電是一種新的發電形式，對環境不會造成任何污染。光伏發電是依據光生伏特的發電原理，通過光電轉換的方式將豐富的太陽能轉化為光能，通常系統主要由太陽光伏組件、匯流箱、逆變器、變壓器及配電設備構成，同時再加上監控系統、有功無功控制系統、功率預測系統、五防系統及無功補償裝置等輔助系統與設備，組成一套完整的光伏發電系統。

我國的光伏發電網系統分為分布式和集中式2種，其中分布式的電網在城市屋頂上應用較多，形成光伏建筑一體化，而且該種系統形式占地面積少，安裝較靈活，投資成本較低。該種方式電網的安裝不需要考慮到負載性能，所以會降低系統成本。集中式的光伏電網系統是一種大型的光伏并網電站，通常在戈壁中使用的比較多，能有效輸出電能，該種發電形式一般都是企業出資建設，而且建設的成本較高。我國太陽能光伏發電方面在不斷發展，與此同時，我國重點發展太陽能熱利用及與其相關的一些新能源產業，而且我國在新能源產業發展中的一些政策較好，所以光伏發電的道路越來越廣闊。

4太陽能光伏發電技術與應用措施

（1）新能源光伏照明系統在我們生活周邊，已經存在很多太陽能照明燈，如路燈、樓道燈和草坪燈等。太陽能燈一般有定時和光控兩種控制方式。定時控制系統一般采用單片機和模擬電路進行控制，一般需要提前設定好自動開關的時間。光控控制系統是利用光敏器件，設置光線限度值，自動控制燈的開關。照明系統中除了燈具還包含太陽能電池板、蓄電池、充放電控制器、逆變器等。

（2）新能源水泵技術太陽能水泵一般利用在干旱地區，這些地區一般太陽光照能力很強，又需要大量并且長時間抽水。現在已經出現了大型新能源光伏水泵站，通過逆變器將太陽能電池板產生的直流電轉換成交流電，從而帶動水泵工作。這種水泵系統一般投資很高，但是運行不需要耗能，減少了運行費用，維修次數也比普通柴油抽水機少，所以有一定的利用價值。

（3）新能源光伏與建筑一體化新能源光伏與建筑一體化設計在國外發達國家已經有相應的研究計劃。光伏與建筑物有兩種方式的結合：①在建筑物頂部安裝太陽能電池板向用戶供電，形成用戶并聯系統，在國外成為“太陽能屋頂計劃”潮；②是從第一種發展而來，除在屋頂安裝光伏電池板，還要用能夠進行光伏發電的玻璃墻面代替普通的玻璃墻面，屋頂和墻面都能進行太陽能的吸收和轉換，目前已經研制出了此種墻體材料。

（4）光伏并網計劃是指光伏發電系統與已有的公共電網連接，承擔公共電網的部分發電任務。在天氣穩定、利于太陽能發電的環境里利用光伏發電，節省能源降低污染。當環境條件不利于光伏發電，就由電網供電。因為新能源光伏發電系統發電能直接供入電網中，省掉了蓄電池，節約成本、降低損失，并且提高了整個供電系統的穩定性和能量轉換率，是當今來說新能源光伏發電技術最合理的發展方向。并且在整個并網過程中也可以引用其他發電形式，如風能發電等，這就可以在不同環境條件下任意轉換發電方式，最大限度地節約能源。

5太陽能光伏發電的發展前景

根據日本的權威機構的實驗數據表明，一小時的太陽光能若是能夠全部轉化為可利用的能源，就能夠直接滿足全球一年的能源需求。我國豐富的太陽能資源使得我國擁有巨大的太陽能光伏發電潛力，根據相關實驗數據顯示，我國每年太陽能的接收量能夠媲美1.7×104億t標準煤產生的能量供應，這是太陽能光伏發電巨大發展潛力的直接體現。綜上所述，隨著不可再生資源的不斷減少，開發新能源是未來能源工作發展的重中之重，根據有關機構的數據分析，20世紀末，可再生能源在全球能源占比當中會突破80%大關，成為主要的能源供應。由此可見，可再生能源的發展是未來的基本趨勢，這對于我國太陽能光伏發電行業來說，具有重大推動意義。國家能源局已經明確提出，在未來的2-3年時間里，我國的光伏發電裝機容量有望突破1億kW，到2050年，我國光伏發電轉機容量要達到10億kW。并且隨著國家對于太陽能光伏發電技術的大力支持，可再生能源行業的進一步發展，未來我國太陽能光伏發電技術必然擁有更為廣闊的發展前景。

結束語

綜上所述，太陽能是一種可再生的能源，而且太陽能的光照充沛，分布相對比較均勻，利用太陽能進行發電，不會有任何的排放和污染，而且應用技術成熟、安全可靠?；谖覈夥l電技術的研究，產業也在不斷發展，鑒于其組成科技含量高，需要加強對各種新材料的研發，提高光伏發電的效率，降低發電的成本，推進光伏發電產業的不斷升級和更新。

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（作者單位：大唐同舟科技有限公司唐山分公司）