太陽能光伏發電技術及其應用

杜玉+張振衡+劉鵬+張磊

【摘要】：近些年，太陽能光伏發電技術得到了較快發展，對于緩解日益緊張的能源危機具有非常重要的意義。太陽能光伏發電技術的主要特點是綠色、環保、安全，不會對環境造成破壞。為了更好的促進太陽能光伏發電技術的發展，文章針對施工過程中的技術控制要點進行研究，具有一定的參考價值。

【關鍵詞】：太陽能光伏發電；技術應用；技術分析

【引言】：隨著人類社會的發展，地球上的自然資源開始出現了大量消耗，導致能源匱乏。因此各國開始對可再生能源進行了研究利用，其中太陽能作為可再生資源中利用率最高的能源，其在世界各地受到了廣泛的使用。文章簡單介紹了太陽能光伏發電的原理和優點后，以此作為切入點，對太陽能光伏發電技術的種類進行研究，并詳細分析了其主要應用的領域。

1、光伏發電控制系統概述

光伏發電控制系統是根據太陽能自身特性，發生伏特反應，將太陽能電池板發出的電能通過控制器轉換、存儲器儲存、電纜傳輸等環節，轉變成能分配的電能。光伏發電是通過太陽電池板把太陽能直接轉換為直流電能的一類發電方式，所以，光伏發電控制系統即為直接把太陽能變成電能的一款發電系統。光伏發電控制系統由下面幾模塊組成：光伏電池板（光電轉換器件）、控制器（電能轉換）、儲存器（存儲多余能量）、上位機監控（控制顯示面板）等。

混合式光伏發電控制系統是即把光伏發電系統與電力系統相聯系的一個發電系統，把陽光福射得到的直流電直接轉變為標準的網側交流電，也就是把光伏發電系統與電力網通過逆變器連接到一起，再分配該系統生產的電量，既可向本地負載提供電能，也可進斤相關的電為調峰等。該系統為電為系統提供了有功與無功功率，為電力網的主要組成模塊。目前，型光伏發電是全球光伏發電的主流，也是光伏發電的一個首選。通常由w下幾部分組成：太陽能電池板、直流變換器、逆變器、鎖相環與負載等。其中逆變器是系統的關鍵部件。全球主要的光伏系統生產企業均擁有各自的光伏逆變技術產品，他們的逆變器在電路拓撲、控制方法上各自具有不同特點。

2、太陽能光伏發電技術應用

2.1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。除此之外，目前光伏電池還開發出了其他的新型電池，如繼晶體硅、薄膜電池等，在此之后專家還在現代化設計理念和技術的支持下，對光伏電池進行了更加深入的研究，大大提高了光伏電池的轉換效率。

2.2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。電網出現故障則會出發孤島效應。

2.3光伏發電與LED照明的結合

LED照明，也稱固態照明。光伏LED照明技術是將光生伏特效應原理應用在照明上，即利用太陽能電池將太陽能轉換成電能，再用LED照明裝置將電能轉換為光能。光伏發電技術能與LED照明完美結合關鍵在于兩者同為直流電、電壓低并能互相匹配等特點。兩者結合不需要變頻器將光伏電池產生的直流電轉化為交流電，因此提高了整個照明系統的效率，同時也可借助于技術或可充放蓄電池，所具有的優勢顯而易見。

2.4分布式電源技術的接入方案

DER技術接入配電網之后，需要對DER技術的容量與配電網之間的匹配程度進行全面的考慮，例如當DER技術容量小于250kVA時，將其接入380V或400V的配電網中，通過匹配DER技術容量與配電網，能夠設計出科學的接入方案，接入時通常采用聯絡線的連接方法，DER技術連接配電網的變電所或是接入附近的配電網內。同時，還能夠設計保護，DER技術一般采用孤島保護方式，孤島裝置提供主動式與被動式保護，能夠為光伏系統的安全性提供保障。當逆變器監測出危險之后，往往會自動切斷分布式光伏發電，以保護人員的安全，逆變器的電壓可由配電網提供。

3、太陽能光伏發電技術的應用前景

太陽能光伏發電技術的應用前景主要表現在四點，分別是混合式光伏發電系統設計、光伏建筑一體化應用、太陽能商品和光伏發電站的推廣應用。太陽能光伏發電技術未來的應用均能充分利用可再生能源，減少化石能源的消耗和環境污染，是可持續發展理念的有力體現。混合式光伏發電系統是將光伏發電系統與其他發電系統組合設計，以利用多種發電系統的優勢，合理規避單個系統的缺點。光伏建筑一體化是將建筑與光伏發電技術合為一體，代表技術是太陽能光伏屋頂設計，這一應用不僅清潔環保，而且當供電系統故障時，可以使光伏建筑內保證正常供電。太陽能商品的設計制造能夠有效提升人們的生活體驗。光伏發電站的推廣使用可豐富發電類型，最大限度滿足社會用電需求，并且可以在偏遠地區設立獨立發電系統，解決電網延伸不到的難題，降低成本。

結束語

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晚的國家，但毋庸置疑，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。

【參考文獻】：

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