新能源光伏發電系統的應用途徑

文/成竹

新能源光伏發電系統的應用途徑

文/成竹

光伏發電技術作為新能源的代表，是我國建立能源開發與利用的基礎。本文從光伏發電系統的輸電原理與系統應用方式中的分析，提出我國在新能源光伏發電系統的應用途徑，通過單體用戶的供電需求和完善，以及整體電力系統的支持，形成光伏新能源的多元化應用途徑，旨在促進我國通過不同渠道應用光伏新能源進行電力系統的補充。

發電系統 光伏能源 應用方式

1 光伏發電系統作為新能源的基礎

1.1 光伏發電系統的輸電原理

傳統資源日漸枯竭，而人類社會在不斷開發可供電能消耗的多種再生資源，從而以新型能源取締傳統能源，包括潮汐能、洋流能、波浪能、地熱能、風能、水能、生物質能、以及本文討論的太陽能。從太陽能的開發應用中能夠看到其可再生的優勢，而更加具備穩定性與清潔性的基礎，也是人們普遍認可的資源獲取方式。而基于太陽能吸收而轉換為電能的技術，就是光伏發電技術。而進行光伏發電的系統，其核心是蓄電池組件，配合相應的控制器和逆變器，形成在光照時間內的光能轉換，進而儲備相應的電能，以供人們生活需求的應用。當陽光直射到接受設備時，光子激發了電子的內在潛能從而產生了轉移，朝向太陽能電池轉移，為運動表面增加相應的電子數量，而在形成電池表面與背景的不平衡電子儲備時，會從其導線部分轉移至電能儲備，從而形成太陽能電池的電力與正負極，以供輸電需求和應用。

1.2 光伏發電系統的應用概述

光伏發電系統以應用進行區分，可分為并網光伏發電與獨立光伏發電兩種類型。獨立光伏發電系統是在不進行與電網鏈接的情況下進行的電能輸出方式，僅需要配以蓄電池進行電能儲備就可以獨立完成發電過程。并網光伏發電主要是通過鏈接國家電網進行的輸送發電方式。因其在發電過程中沒有進行電能儲備，而是將電能輸送到國家電網，因此在應用中省去了蓄電池的部分，從而也降低了部分成本。通過利用光伏陣列提供的電能支持，可以節省國家電網成本和能量消耗。但是在傳輸上也增加了部分傳輸時間與費用，但是總體上得到了應用途徑的廣泛拓展。在《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》中國家電網提出了發展光伏新能源發電的規劃。而在普遍應用獨立光伏發電系統中，也有《民用建筑太陽能光伏系統應用技術規范》等政策的支持，從而為研究光伏新能源的應用途徑提供了拓展的空間與研究的基礎。

2 新能源光伏發電系統的應用途徑

光伏發電技術在太陽能資源的獲取中提供了可再生持續發展的重要基礎，而從發電系統的構造與功能上也可以發現其應用價值的體現，在替代常規能源的發展路線上必然能夠支持我國的電能應用。理論上我國電能的輸送和產出每年高達19000×108t 標準煤的用量。而太陽能資源的獲取可以配橫配電系統內的電能支持，從而在日均輻射量4kW·h的每平米中得到廣大的電能支持。

2.1 單體用戶太陽能光伏技術的應用

太陽能資源適用于我國的全方位地區，而小型的電源光伏發電技術從10W到100W不等，從而適用于不利廣泛建設電網的偏遠地區。如海島上或者高原地區和邊防哨所等。其家庭用電的需求也可以配合并網發電系統同時供給，產生5～9kW的電力支持。尤其在光伏水泵技術發展之后，可以初步解決某些地區的深井用水和灌溉需求，同時太陽能凈水器的研發也為光伏技術提供了無電凈水能力。2012年廣西廣播電視地球站提出了小型太陽能光伏發電系統的設計理念，開發了太陽能光伏發電系統在小型化單體用戶應用上的技術支持。只有完善小型太陽能光伏技術的應用，才能夠在整體電力系統中得到用電需求的保障。

2.2 太陽能光伏技術在電力系統中的應用

我國電力系統始終處于緊張狀態，以城市供電為例，在應用電能的高峰期必然產生過高的需求量，而在配合使用并網光伏發電的過程中，可以規避其使用高峰期的公共用電需求。在交通領域中，部分無人值守的道班中能夠通過配合應用光伏技術提供備用電能的支持，從而保障運輸能力始終處于有電狀態。而部分標志燈和高空障礙燈都能夠由其技術提供電力支持。其研發的應用途徑中，對于通信通訊的電力支持也不容小覷，通常微波中繼站無需人工值守但是當光纜維護站出現電能供給不足的情況，也必須經過人為供電完成通訊電源系統的持續供電，但是依據配合并網光伏發電的應用，可以實際解決這一問題，同時對供電系統形成雙重保障。而大型光伏供電站的建立，能夠解決我國部分地區的大規模用電問題。其20k W～60MW 的獨立光伏電站能夠實現停車場充電和風光互補電站的用電需求，從而在其應用中建立起完善的電力系統。

目前我國依據新能源光伏發電系統的發展和完善，對建筑材料的應用進行創新，結合BIPV光伏發電的技術可以實現建筑樓體的電能儲備與輸出，從而實現節能用電和生態需求。中鐵建設集團2016年時，提出應用MPPT技術結構進行光伏發電的應用，對建筑體進行供電配給需求的研究，便于緩解公共用電的需求，提供了單軸跟蹤系統的應用方式，從而獲取了硬件電力在樓體設計中的容量計算發電數據信息，闡述了光伏發電系統與建筑本身產生的供電需求關系能夠應用到光伏欄板、光伏雨蓬、光伏采光頂、光伏幕墻、光伏遮陽等技術的應用實現。而除去建筑行業本身能夠得到的電能輸出外，在應用到油田作業中也能夠提供實際的電能需求，包括對油氣設施陰極保護、油區道路監控、邊遠油井供電系統、LED路燈綠色照明系統、油氣管道自控測控系統、輸油管道電加熱、油田油氣管道閥室電源等情況的應用。除此之外我國在電能應用的基礎上進行研究，太陽能制氫加燃料電池的研發，能夠實現運動物體在其行進中配合光伏發電技術提供自身電能需求。而在電能需求更為特殊的遠程船舶上，我國中船黃埔造船集團提出了將太陽能光伏發電技術應用到船舶上的研究，從降低二氧化碳排放量的考慮中，規劃了應用主電網構成并網發電系統的應用技術，通過搭載光伏發電系統完成輸電需求。

[1]林莉,李玉宏,陳維鉛,許世鵬.0.4MW光伏建筑一體化并網發電系統應用及消納分析[J].內蒙古科技與經濟,2016(20)：126-127.

[2]邵心元.光伏發電技術在變電站綠色節能改造工程中的應用研究優先出版[J].電子技術與軟件工程,2015(03)：95-98.

作者單位 長園深瑞繼保自動化有限公司 江蘇省南京市210000

成竹（1983-），男，江蘇省南京市人。南京郵電大學通信與信息工程學院2003級本科畢業生。職稱：初級工程師。研究方向為試析光伏新能源行業發展迅速的利與弊。