新能源光伏發電技術應用

萬莉莎

（國家電投集團江西電力有限公司新能源發電分公司，江西 南昌 330000）

隨著新理念的提出，人們也越來越重視環保問題，傳統能源對環境污染大，影響生態系統，只有不斷拓展使用清潔能源，才能更好地保護生態環境，實現人與自然和諧共生。在新能源中，光伏發電是最為普遍的一種新型技術，其環保性、便利性被廣泛應用到了各領域，發揮了良好的作用。光伏發電技術應用了太陽能的原理，是最為方便快捷的一種能源采集，太陽能是自然界最優質的能源，通過與太陽能的開發與研究，保證了新能源的建設與構建，資源得到了節約，能源得到了發展。與傳統能源的巨大消耗和污染相比，新能源對有效提升我國電力企業的效益，實現社會經濟良好的轉化，促進國家發展，有著重要的意義。電力企業要適應新形勢，滿足新發展要求，研究并拓展新能源光伏發電技術，通過技術創新與推廣，保證技術性能良性顯現。

人類對自然界的開采越來越多，對傳統能源材料的消耗不斷增長，當前已經顯現了枯竭的態勢，全球現有的不可再生資源儲量減少。從當前的發展速度上看，如果不加以控制，未來的幾十年中，礦石能源將會告急，全面充分做好新能源的開發是當前最為緊急的工作。新能源推廣與建設符合目前的國際國內發展現況，能夠通過有效的開發利用，滿足現在的一切需求。當前較為成熟的技術就是光伏發電技術，通過對太陽能的開發與利用，更好地滿足人們需求。據不完全統計，當前我們所看到的太陽處在健壯期，能夠滿足不同的科研與利用需求。

1 光伏發電技術概念、原理及優點

1.1 光伏發電技術概念

光伏發電主要是利用太陽能技術，通過半導體硅使光能實現快速轉變，形成可利用的電能，這種技術就如同植物通過葉綠體將光能轉變成化學能一樣，是一種轉化能。進行實際操作時，只需要把設備根據需要進行安裝即可，太陽能電池感受光吸收后，再由化學能形成自由移動帶電離子，這樣就在自由閉合電路中形成了帶電離子移動，確保了可用的電流生產，繼而成為我們常用的電能，滿足生產各種需求。在實際使用中，其安裝簡單、操作容易，是一種更加清潔的能源形式。這種新型能源與傳統能源比較，具備環保的優勢，不會對周邊的環境造成污染，更不消耗礦石材料，不會浪費有限的資源，整體成本不高，發電效率好，其最為核心的材料就是太陽能，有著儲存量大的特征，這種能源取之不盡、用之不竭，對人類的持續發展有良好的促進意義。受到一些地區自然條件與環境的影響，新能源建設還不能全面推廣，因為新能源占地面積要求廣、一次性成本投入大，同時由于受到各地政策的影響，不能全部推行，隨著我國可持續發展觀念的不斷深入，環保技術也將成為未來的趨勢，全面有效推行光伏發電技術也是時代的要求。

1.2 光伏發電技術工作的原理

太陽能光伏發電技術有其自身的運行原理，是適合大范圍應用的一種技術，這項技術的研究與推廣還是依靠半導體的工作完成的，半導體使太陽能連接，產生一定量的電能，通過橋梁作用，達到轉化目標，使太陽能直接轉變成日常需要的電能。也就是說，這種技術需要的場地要有足夠的太陽光照，如果條件不合適，也不符合新能源的建設目標。在白天太陽光充足的情況下，太陽能電池組通過設備的轉化，使其中部分光照進入到電器達到運行狀態，滿足電能的需求。而另一部分則會儲存起來，在陽光不充足或夜晚的時候，會通過設備的轉換達到工作狀態，把存儲的太陽光能以電能的方式釋放，給人們提供豐富的電能。在工作過程中，任何一個細節都是太陽能轉變成電能的基礎，每一個環節都有著自身規律。一是電池板工作原理。電池板是電能轉化的重要組成，對電能的轉化有一定促進作用，通過這一部分使整個發電過程更加簡便，這是電能轉化的關鍵。同時，通過智能化分析，把暫時不用的電能儲存到儲能設備中，這樣在需要的時候就可以隨時釋放，方便了電能的取用調節。二是控制器的工作原理。控制器是總系統的核心部件，能夠確保系統正常運行，儲存器充電和放電需要做好調節才能符合供電需要，這部分部件就是起到調控調節作用。三是逆變器原理。通過這部分部件，能夠把直流電轉變成交流電，這樣才能保證交流電器正常使用，新能源裝置與傳統的部件不同，主要是利用了半導體器件來轉換。四是蓄電池原理。對于光照充足的時間，這個部件不發揮作用，但是根據光照條件能夠自動進行調整，對吸收的光照進行存儲，不同儲能設備容量保存的效果不一樣。鉛酸電池、鋰電池和鎳鎘電池等是當前最常見的應用部件。

1.3 光伏發電技術的優點

光伏發電技術自身具備良好的優勢，和傳統發電技術比較，其優勢主要體現如下：一是不污染環境，環保。在發電的過程中，傳統能源有一定量的燃燒與釋放，對周邊環境造成污染，有的非常嚴重，導致了生態不平衡。但是利用太陽能資源，具有環保效果，實現了生態環境指標，太陽能作為可再生能源，其廣泛分布在各地，能夠更好地為人類服務，隨時取用，成本更少。二是人力投入少。傳統能源建設需要大量的人工來完成，其設備復雜機械故障較多。從以往經驗看，傳統發電技術制造或維護上均需要大量的投入，一些設備在使用過程中往往會出現故障，影響到了周邊的電能供應。而通過利用太陽能發電，其電站建設成本不高，整體設備使用量不大，投入少、見效快、站損小，轉變太陽能為電能時，不需要更多的時間成本來維護，其自身就具備運轉能力。

2 我國光伏開發利用現狀

2.1 民用領域

隨著新能源概念深入人心，我國已經開發建設了光伏發電站廠，滿足人們對電能的基本需求，通過技術不斷轉換與發展，在實際應用中取得了良好的效果。在我國的市政建設中，新能源電能得以拓展，特別是城市建設中市政建設相關的設備、居民日常生活用電等，各個領域已經全面使用了太陽能交通燈、小區照明燈、路燈等，既節省能源又環保。

2.2 航天領域

時代進步發展，人們更加認可可持續發展理念，這一理論的提出也成為了我國的基本發展國策，從國家層面更重視環保低碳，也更符合民眾心理預期。當前，政府加大資金投入，在民用領域開發越來越深入，光伏發電技術從一定的程度上得以快速推進，發電成本也持續走低。當前，除了民用外，我國光伏發電技術也逐步開始應用到航天領域，其中“東方二號”應用的新能源技術就是光伏技術，保證航天器的正常運行與變軌。我國充分加強新能源建設，預計2050 年可以完全達到100 GW 容量的目標，實現經濟與科學技術質的飛躍。

3 光伏發電技術應用

3.1 獨立光伏發電系統

這是一種方便快捷的應用，能夠進行獨立的運行，不與電網合并就能夠使用，通過建立一套系統，保證了其獨立自主運行。獨立自主運行能夠避免出現公共電網沖突，特別是對于相對偏遠的地區、邊防哨所通信基站等用電方面，發揮了重要的作用。這種獨立設備不在大電網系列中，根據條件自由移動，也是一種可移動的設備。移動設備電源能夠滿足各行各業的需求，適用于各個方面的工作需求，對于惡劣環境更具有適應性。發電過程主要集中在白天太陽光充足的情況下，獨立光伏發電技術不但需要有儲能原件，而且還要確保環境穩定，偏遠地區現在一直在使用這種能源，保證居民正常照明。

3.2 并網光伏發電系統

新能源作為能源的補充，在大電網運行中占據重要的地位，并網光伏發電系統能夠和公共電網連接，通過系統的分配調整，使二者能夠相互配合、共同作用，保證了電力供給充足。并網過程中，光伏發電主要是通過直流電的方式進入，通過交流逆變器轉變成同頻交流電。對大電網系統中用電穩定性有一定的促進作用，新能源作為補充能源，主要起到的是儲能功能。所以說，在這種應用環境下，只需要做好儲能需求，對于供電量大的地區是一個良好的補充，通過技術轉換，能夠節省能源消耗，保證了穩定的電能供給，區域用電得以保障。

3.3 混合光伏發電系統

混合光伏發電系統作為綜合、復雜的系統構成，以不同的設備情況做好用電對接，通過不同形式的用電供給，全面實現多樣化的用電模式，保證電力穩定性。發電系統實際應用中不需要過多的人工干預，混合光伏發電系統比獨立光伏發電系統差，自身的調節能力不強，往往會導致設備的損壞。為改善這種不利的狀況，更好地保證電能穩定性，可以根據季節做好技術合并應用，如冬季日照短、風力大，對這樣的情況我們則需要將光伏發電技術和風力發電技術并用，有效發揮出新能源的互補功能。對于水力充足的地區，也可將水力發電和太陽能發電并用，以此通過新技術的有機整合，提高能源利用效率，確保區域用電的正常穩定。

3.4 光伏建筑一體化

人們的工作與生活離不開建筑，建筑的增多對傳統能源消耗非常多，通過新能源的開發，可保證人們正常用電，實現穩定可靠的電力供給目標。光伏發電和建筑物集成并不是新的概念，在很早的時候就有人提出這樣的結合方式，隨著我國對環保的重視，現如今國內外對光伏發電技術研究越來越重視，特別是對于建筑集成方面的研究越發重視起來，從技術轉化成果看，也有不同程度的提高，所以說，把光伏發電和建筑物集成化是值得提倡的新方向。從現有的技術研究成果看，其結合方式有兩種：一種是將光伏器件和建筑物進行有機的集成。建筑物要滿足光照與通風的條件，建筑物會用到大量的玻璃，那么光伏電池板是否能夠代替普通玻璃幕墻使用，就是研究的重點方向。通過替代品的開發與使用，不但能夠滿足玻璃的功能需求，更能夠節省大量的能源消耗，在實際使用過程中，發揮出新能源的作用，滿足人們日常的用電需求。通過結合，能夠全面吸收太陽能，通過設備的轉換形成可用的電能，這樣建筑內部就能夠保證低照明的需要，節省了居民的不必要開支，省去了過高的生活成本，節約了社會資源。另一種是在建筑物頂層安裝光伏器件。這是一種相對復雜的系統，通過設備的接入，使電網相互銜接，形成更加充足的光伏電力系統，不但節省了能源，還優化了建筑技術，不影響建筑的情況下，還能提升建筑的美感。要充分了解新能源技術與建筑技術，科學進行優化設計，才能確保建筑設計科學合理，根據建筑的部分需求，對發電設備合理安裝，將光伏發電的設備作為傳統材料應用，能夠使安裝更加精巧隱蔽。掌握所有的施工流程與發電技術，通過對建筑外墻設備設置，埋下光伏發電相應設備，不但能夠保證發電需求，還可以在后期投入使用后進行必要的美化裝飾，使建筑物更加具備美感。有機結合不是簡單點綴，要考慮個性特點，考慮到美觀性與安全性，充分體現建筑價值發揮電能功能。

3.5 光伏發電與LED 照明相結合

當前，我們更多使用的是LED 燈。這種燈已經成為人們生活的首選，LED 已經成為了大量使用的產品，在人們的生活中起到了重要的作用。LED 主要的原理就是利用發光二極管的功能，作為傳統半導體組件能夠將電能轉變成光能，為人們提供照明。這種電能電壓低，能夠與日常的相關設備相匹配，因此將光伏發電與LED 照明相結合，能夠節省較多的電能消耗，照明度也較好，照明的時間長，使用壽命長，若出現損壞維修起來也非常快捷方便。

3.6 單體用戶

光伏發電系統能夠結合使用，也能夠單獨使用，為了更好地進行推廣，很多投資轉向了單獨用戶的開發與利用，通過技術轉化，保證了技術的穩定可靠性，運行更加安全。發電公司通過對個別群體的分類，找到單獨的用戶群體，通過重點分析與突出個性，新能源光伏發電技術開發與應用，尋找最新的拓展渠道。實際應用中結合每個區域經濟社會的現有狀況，制定單獨的用戶開發計劃。在較偏遠的地區使用光伏發電技術，對于單獨個體用戶來講，能夠全面節省開支，保證用電的差異性，同時也把光伏發電價值發揮到了最大化。光伏發電是一種長效能源，對于單體用戶的投放效果更加明顯，為5～9 kW 的電量，更加符合小范圍、小部分需求，能充分提升新能源應用價值，發揮出電能的最大優勢。

4 新能源光伏發展技術前景

我國新能源的不斷開發與應用，不但能夠服務居民個體，更能夠拓展到整個園區，當前一些建設的園區已經實現了新能源的使用，商業園區有效運用分布式光伏發電系統，解決了供電用電的難題，節省資源，減少運營成本。園區在建設時，需要把光伏發電系統搭建在園區廠房屋頂，采用自動跟蹤安裝方式，通過旋轉兩個軸可使得方陣面始終和太陽光垂直，從而最大可能捕獲太陽能。能夠同時跟蹤太陽的方位角與高度角的變化，理論上可以完全跟蹤太陽的運行軌跡以實現入射角為零，達到光伏發電系統發電量最大化。光伏發電體系在夜間沒有光照的情況下，無法進行發電，受季節影響較大。隨著技術的創新發展，分布式發電系統得以推廣，這種方式具有儲能的功能，能夠在晚上供電，最大限度減少外網購電費用，保證基本的用電需要，同時也降低白天發電系統波動影響，使發電更加穩定可靠，通過自動化的調節系統，根據用電負荷自由做好削峰填谷，以此提升“自發自用”電量的占比。

5 結束語

光伏發電技術的應用效果越來越好，可對傳統發電進行有效補充，保證地區供電用電質量。隨著技術的創新與開發，實際應用中其體現了更好的成效。這種發電方式環保性好、節省資源、減少投入且維護簡便，值得相關部門加大重視力度，做好相應研發推廣，優化目前發展模式，有效提升光伏發電技術功能，建成集風、光、火、儲一體的能源基地，在未來的發展中，其必將實現國家可持續發展目標。