太陽能光伏發電技術應用及相關問題研究

王虎

摘要：在傳統能源短缺、生態環境惡化的社會背景下，如太陽能、風能、生物質能、地熱能等新能源迅速發展起來，并在一定程度上實現了對傳統能源的有效替代，而光伏發電技術作為太陽能利用的最有效方式之一，也隨之受到了越來越多的關注。基于此，本文對當前太陽能光伏發電技術的應用情況進行了分析，同時圍繞該技術在各應用領域存在的問題及解決思路展開探討，希望能夠為光伏發電技術的相關研究提供參考。

關鍵詞：太陽能;光伏發電技術;公共電網

引言：光伏發電技術通常是指利用半導體界面的光生伏特效應，將照射在半導體材料上的光線吸收，并實現從太陽輻射向電能的直接轉換，是目前太陽能應用領域發展最快的技術手段。與其他新能源技術相比，光伏發電技術具有著適用范圍廣、應用形式多樣、建設周期短、運行維護簡單等特點，具有著非常良好的發展前景，而對光伏發電技術的應用展開研究，自然也是十分必要的。

一、太陽能光伏發電技術的應用情況

（一）光伏發電系統

光伏發電系統作為當前光伏發電技術最為主要的應用領域，目前主要可分為并網光伏發電系統、離網光伏發電系統及混合光伏發電系統三種類型。其中并網光伏發電系統需要與公共電網相聯接，在依靠光伏電池陣列獲得電能后，通過逆變器將所獲直流電轉換為符合市電電網要求的交流電，并直接接入到公共電網中，為有關的大型用電系統提供持續電力支持，具有著供電穩定性強、電能轉換效率高、運行成本低等特點，使當前光伏發電技術最為主要的發展方向[1]。同時，如果為并網光伏發電系統安裝了蓄電池，還能夠使系統具有可調度性，根據實際用電需求來靈活選擇并網或退出電網，并起到備用電源的作用，通常安裝于居民建筑。而離網光伏發電系統則屬于獨立發電系統，并不會與公共電網聯接，通常由太陽能電池組件、控制器、蓄電池等幾部分組成，多應用于海島、邊防哨所等公共電網難以覆蓋的用電區域，或是為移動通信基站、太陽能路燈等需要獨立運行的設備設施，雖然供電穩定性有所不足，但卻有著很強的靈活性與環境適應性。另外，在光伏發電受天氣、季節變化等因素影響較大的情況下，目前光伏發電技術還可以與其他發電技術進行綜合應用，將一種或多種其他發電方式引入到光伏發電系統中來，以達到優勢互補的效果。例如在冬季日照時間較斷的地區，就可以根據當地自然環境條件，將風力發電、水電等發電方式引入到光伏發電系統中來，以免因冬季日照時間短、太陽能發電能量不足而影響正常電能供應。

（二）光伏建筑一體化

光伏建筑一體化簡單來說就是將光伏發電技術應用于建筑領域，通過光伏方陣與結合或集成的方式來實現光伏發電，并為建筑提供電力，是一種上世紀末期才剛剛興起的太陽能發電新概念。從目前來看，根據光伏發電技術應用形式的不同，光伏建筑一體化主要可分為兩種。其一是僅以建筑為支撐載體，直接將各種形式的光伏陣列安裝在建筑屋頂、幕墻等處，多用于大型、高層建筑;其二是將建筑與光伏陣列深度結合，使各類光伏組件能夠以建筑材料的形式出現在建筑外立面建設中，成為構成建筑的一部分，目前比較常見的結合形式有光電瓦屋頂、光電幕墻等，具有著低成本、節能環保等優勢特點。

（三）太陽能LED照明系統

太陽能LED照明系統屬于光伏發電技術與LED照明的結合，能夠充分發揮LED照明裝置與光伏發電同為直流電、電壓低的特點，利用太陽能電池板等裝置將太陽輻射能轉換成電能，直接輸送給LED照明裝置，之后再由LED照明裝置將電能轉換為光能，以達到依靠太陽能實現照明的目的。與常規照明系統相比，太陽能LED照明系統的效率更高，能夠在充分滿足照明系統正常運行電力需求的同時，有效減少其對于公共電網所供應電能的消耗，降低系統運行成本[2]。同時，在可充放蓄電池及并網技術的支持下，還能將多余的電能存儲起來或送入公共電網，并在天氣較差、光伏發電量不足時，轉由蓄電池或公共電網進行供電，使照明系統的運行穩定性得到保證。

二、太陽能光伏發電技術應用的相關問題

（一）發電效率問題

光伏發電主要是通過對太陽輻射能的轉化來實現，受自然環境因素的影響較大，無論是云層阻隔所導致的太陽輻射強度降低，還是環境溫度、日照時間等因素的變化，都可能會使光伏發電的效率發生明顯變化，并給光伏發電效率的判斷帶來很大困難，而在光伏發電效率無法明確的情況下，有關光伏發電研究及光伏發電項目建設也會很難有效展開。為解決這一問題，當前有關研究人員已經開始面向光伏發電系統運行期間的太陽輻射、電壓、電流、溫度等各項參數，對相應的實時數據監測儀器進行研發，并建立相應的數據采集平臺，以實現對各項參數變化的實時、同步記錄及全面存儲，而在未來的光伏發電技術研究中，相關研究課題也同樣會受到更多的關注[3]。

（二）蓄電池問題

在光伏發電技術的應用中，通常都需要借助蓄電池來對多余電能進行存儲，以盡可能提高光伏發電系統的供電穩定性，但由于現階段的大多數蓄電池都存在著質量性能穩定性不足的問題，一旦很容易受到充電電流過大、過小或過充等情況，其充電效率、壽命就會受到直接影響，因此蓄電池的應用效果往往并不理想。針對這一問題，可從蓄電池充放電狀態的準確判斷入手，借助專業傳感器或其他測量儀器，對蓄電池的端電壓、溫度數據進行實時采集，同時利用這些實時數據，在仿真環境下對蓄電池充放電狀態進行判斷，之后再根據蓄電池充放電狀態差異來調節充電電流，并在發現電池充電完畢后及時停止充電，以有效延長蓄電池使用壽命，避免蓄電池充電效率下降。

結束語：

總而言之，光伏發電技術作為實現太陽能有效利用的重要技術手段，其在未來擁有著非常良好的發展前景，而要想推動光伏發電技術實現推廣應用與進一步發展，則還需熟悉了解其在并網光伏發電系統、離網光伏發電系統、混合光伏發電系統、光伏建筑一體化、光伏LED照明系統等方面的發展情況，并對光伏發電技術應用中的發電效率與蓄電池問題進行不斷探索。

參考文獻：

[1]太陽能光伏發電技術應用綜述[J].環球市場，2017（5）：282.

[2]馬愛潔.太陽能光伏發電技術應用現狀及未來發展趨勢研究[J].電力系統裝備，2019（16）：60-61.