太陽能光伏發電技術及其應用

【摘要】太陽能光伏發電技術的應用有效地解決了偏遠地區電能的供應性問題，同時其廣泛應用有助于緩解能源短缺現狀，有望成為替代能源，同時也應該看到，太陽能光伏發電技術的研究和應用還存在著很多問題需要解決和研究，特別是在我國這樣一個起步比較晚的國家，但毋庸置疑的是，隨著科研人員的不斷努力，未來太陽能光伏發電技術的技術瓶頸一定會被不斷突破，而其應用前景也將越來越廣闊。本文就太陽能光伏發電技術及其應用進行簡單的闡述。

【關鍵詞】太陽能；光伏發電技術；應用

1、太陽能光伏發電技術

1.1太陽能電池技術

對于太陽能光伏發電系統而言，光伏電池在其中占據著最重要的地位，然而在應用光伏電池時光電轉換的效率以及生產的成本是其最應當注重的問題。隨著科技的進步，人們開始對第一代光伏電池進行了改變，在光伏電池這能夠加入了許多的非硅材料，一方面能夠減少制作材料的成本，同時在降低半導體材料對電能消耗方面也有著十分顯著的作用。

1.2光伏陣列的最大功率跟蹤技術

根據實際的情況，光伏陣列功率在輸出時通過非線性的傳導，能夠與周圍的環境、光照強度以及負載狀況等因素聯系在—起。從圖1我們可以看出，圖上的兩條曲線分別表示了光伏陣列的電流以及電壓輸出的特性。其中A點表示的是當曲線1以及曲線2在太陽光照強度不同的情況下，光伏陣列某個時刻的運行軌跡的相交。一旦太陽輻照強度出現變化，輸出特性曲線也會隨之改變，從1上升到2，此時若負載1若保持不變，則系統會停留在A′上，其功率與相應的最大點存在了一定的距離。而將負載特性將1變化到2，則太陽輻照度變化也會由2轉為1，相應的工作點會從B點轉為B′點。

1.3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—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。

1.4孤島效應檢測技術

在電網運行中，錯誤的操作或維修原因造成供電中斷等故障時，光伏并網發電系統會持續運行，并通過負載電壓的方式來實現供電，因此形成了自給供電的孤島，這種現象我們稱之為孤島效益。一旦光伏并網發電系統出現孤島效應，會出現電頻、電壓無法控制，用戶用電設備受到損害等情況，甚至在維修的過程中還會對維修人員的安全帶來影響。在并網逆變器側中，孤島效益的檢測方法主要有兩種方法：被動檢測和主動檢測。其中被動式檢測主要應用于電網斷電的情況下，其能夠通過對逆變器輸出端電壓、頻率以及相位等變化來檢測電壓輸出中是否出現孤島效應。而主動式檢測主要是通過對逆變器進行調整來對其輸出的頻率、功率等帶來干擾。在電網正常運行時，主動式檢測所造成的干擾會被電網鎖相環的平衡消除。

2、太陽能光伏技術在各領域中的應用

2.1 BIPV的應用

“光伏發電與建筑物集成化”（Buildinginfegrafed/attachedphotovoltaic） 的概念早在1991年被正式提出，并很快成為熱門課題。此后，一些國家開始逐漸引入改概念并與予以實施、推廣與“太陽能屋頂計劃”相關的各種項目。太陽能屋頂的本質就是在建筑物的屋頂安裝太陽能電池，讓他們合為一體，并且引出端要通過控制器、逆變器與公共電網連接在一起，以太陽能電池板為主要功能硬件，將電網并聯后，再將電傳輸到每家每戶，也就形成了用戶并網光伏系統。

2.2光伏遮陽

光伏建筑一體化的進一步目標是將光伏器件與建筑材料集成化。例如說，把建筑物的屋頂、窗戶的材料以及向陽面的外墻都安置成光伏器件，不僅可以當作建筑材料來使用還可以用于發電，正可以雙重利用。畢竟光伏器件是作為建筑材料來使用的，還應該對其有更高的要求，應該像建筑材料一樣，能夠做到防水防潮，還能夠保持溫度隔離熱量，還應該達到一定的抗壓抗剪的強度以及與電氣絕緣等相關的性能。施工方面，要做到安全第一，施工時，便于操作實施，安裝完成后還應該達到外墻面美觀的效果等其他必要的因素。不言而喻，通過把部分建筑材料用光伏器件來代替，更能控制光伏發電的成本，更有利于大家對于光伏技術的認可已達到普遍使用。

2.3在發電監控系統設計中的應用

①通信功能。主要完成接收監控器采集的實時運行信息，實現系統各個參數的控制等。②數據處理及記錄功能數據的計算處理主要完成對必要的實時數據和歷史數據的計算處理功能。③安全監控功能對于系統通過通信采集到數據進行監視，當發生狀態異常、保護動作等能及時在本地發出報警并記錄相應信息供運行人員分析處理。④事件順序記錄和事故追憶事件順序記錄和事故追憶有利于對事故的分析和處理。發生故障時，能夠儲存發生異常變化時時間事件的順序，同時還能夠自動打印出發生事故的確切時間。能夠記錄事故前M幀、后N幀的運行參數變化過程，通過內部自帶的自動分析功能，繪制圖形以及數據表格以用來將事件再現清晰描繪事故發生的變化過程，以便于開展后續工作。⑤報表功能。通過表格的形式，將主要的設備運行信息，記錄數據保存下來，減少人工勞動力，以及出錯率。⑥打印功能。將所關心的數據、圖形、報表打印出來。⑦參數設置和維護功能。主要進行所需的各種參數的設置維護：保護模塊參數設置、曲線配置和通信參數配置。

小結：

能源短缺是當今世界能源的主要問題，隨著化石能源的不斷消耗，能源短缺問題日益嚴重，且因化石燃料的燃燒利用效率較低，對大氣的污染影響極其嚴重，全球氣候變暖、霧霾、冰川融化等近幾年熱度很高的話題都與化石能源的利用密不可分，鑒于此，可再生替代能源的應用研究引起了人們的高度重視并取得了重大突破。然而在我國，有關太陽能發電技術的研究與國際上尚存在較大差距，因此研究太陽能發電技術尤其是光伏發電技術的應用及發展趨勢對國家經濟的可持續發展具有不可替代的重要意義。