太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用探討

王美海

（大唐新能源北京公司，北京 102299）

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用探討

王美海

（大唐新能源北京公司，北京 102299）

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)屬于一種高新技術(shù)，不需要任何燃料，并且在整個(gè)操作過程中，對于環(huán)境不會(huì)造成污染，也沒有地域的限制。所以近年來這一發(fā)電系統(tǒng)被應(yīng)用在越來越多的企業(yè)和工廠之中，也能夠看出這一發(fā)電方式有著非常重要的市場潛力。文章對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了探討，并了解到其技術(shù)的使用方式以及具體應(yīng)用情況和發(fā)展前景。

太陽能；光伏發(fā)電技術(shù)；環(huán)境污染；資源節(jié)約；發(fā)電系統(tǒng)

目前我國社會(huì)中隨著光伏發(fā)電的技術(shù)逐漸的應(yīng)用，全球范圍內(nèi)也開始推廣這一技術(shù)，并且應(yīng)用在電廠的發(fā)電工作中和不斷的應(yīng)用過程中，這一技術(shù)的優(yōu)勢也日漸突出，正如人們所期待的光伏發(fā)電方式，能夠在人口的密集區(qū)緩解用電壓力情況，也能夠減少環(huán)境的污染現(xiàn)狀。同時(shí)為我國資源的節(jié)約帶來了巨大的好處，所以這一發(fā)電方式成為我國電力技術(shù)發(fā)展過程中最為先進(jìn)，也最受期待的發(fā)電方式之一，本文則針對這一情況展開研究，以期能夠?yàn)槲覈姀S的發(fā)展帶來最大的優(yōu)勢效應(yīng)。

1 太陽能光伏發(fā)電的原理

現(xiàn)階段，隨著我國社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活水平在日漸提高，在這樣的情況下，科學(xué)技術(shù)也逐漸發(fā)展起來，人們生活中所使用的智能產(chǎn)品越來越多，所有的智能產(chǎn)品都離不開電源，只有電源才能支撐其正常使用。但是這種情況也為人們的生活帶來了不便，很多沒有發(fā)電系統(tǒng)，也沒有充電系統(tǒng)，這也給人們的正常生活造成了一定的阻礙。正是由于這種原因，太陽能發(fā)電技術(shù)被發(fā)展出來。太陽能屬于我國所有能源中一種可再生的資源，太陽有著自身的干凈無污染的優(yōu)勢，所以太陽能光伏發(fā)電也引起了人們的高度重視，其發(fā)展的市場有著非常廣闊的前景，這種發(fā)電技術(shù)只要在擁有太陽的地方就可以進(jìn)行發(fā)電，其是通過太陽能轉(zhuǎn)化成電能的一種發(fā)電形式。

太陽能資源在我國分布得非常廣泛，可以說在有日照的地方就能夠使用太陽能資源，同時(shí)這一資源是可再生的，并且在使用的過程中也不會(huì)對社會(huì)環(huán)境造成污染，這也是太陽能資源的基本優(yōu)勢。所以太陽能資源在被發(fā)展出來之后，逐漸被社會(huì)公認(rèn)為理想化替代能源之一，能夠有效解決目前我國資源短缺的現(xiàn)狀，也能夠?yàn)榘l(fā)電廠發(fā)電工作帶來巨大的效益。

在整個(gè)電廠技術(shù)開展的過程中，太陽能的光伏發(fā)電主要利用的就是一種半導(dǎo)體的材料以及光伏的效應(yīng)，直接把太陽的能量和資源轉(zhuǎn)化成電能的一種發(fā)電形式。這種形式能夠在根本上利用社會(huì)中的可再生資源，也能夠把可再生資源逐漸轉(zhuǎn)換成人們?nèi)粘Ｖ猩畹碾娔堋?shí)際上太陽能光伏發(fā)電這一技術(shù)早在1839年期間已經(jīng)被法國的相關(guān)科學(xué)家所提出，其首先發(fā)現(xiàn)的就是，光照能夠使半導(dǎo)體的材料不同的位置之間產(chǎn)生不同的電能差，這種現(xiàn)象在后來被稱為光能所產(chǎn)生的附加效應(yīng)，簡稱光伏效應(yīng)。然而在這光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)的過程中，這一技術(shù)一直未能被發(fā)展出來，直到1954年才被美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功，以此太陽能發(fā)電技術(shù)誕生。

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

2.1 太陽能電池技術(shù)

太陽能發(fā)電中所使用的光伏電池，是整個(gè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最主要的部件，也是最核心的零件。其大致的規(guī)模和應(yīng)用的過程中，主要就是需要解決整個(gè)發(fā)電工作下的兩大難題：第一，提高光能向電能轉(zhuǎn)化的效率和速度；第二，降低整個(gè)生產(chǎn)過程中的成本。在太陽能發(fā)電的過程中，一般情況下是以硅片作為整個(gè)發(fā)電工作的基礎(chǔ)，這也是第一代的光能電池，在這一技術(shù)逐漸發(fā)展成熟之后，其成本卻處于居高不下的位置，所以第二代的光伏電池被發(fā)展出來，這種很薄的光電能材料被稱作為薄膜技術(shù)，在硅膠材料的地面上，進(jìn)行太陽能向電能的轉(zhuǎn)化，這也在很大程度上降低了光伏電池使用過程中的成本。同時(shí)很多研究人員在發(fā)展過程中，也逐漸把目光轉(zhuǎn)向了先進(jìn)薄膜的制造工作中，以此更好地減少開發(fā)成本，保證光能發(fā)電帶給人們最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 光伏陣列的最大功率跟蹤技術(shù)

據(jù)調(diào)查和研究的工作過程中能夠發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過太陽能的光伏發(fā)電，其整個(gè)輸出的功率特點(diǎn)具有非線性的整體性特征，主要就是在整個(gè)發(fā)電過程中，由于相關(guān)的設(shè)備受到太陽輻射的照射以及溫度的變化，其整個(gè)電腦的荷載情況也會(huì)產(chǎn)生不同的變化。而很多電廠為了能夠保證太陽能的電池，在整個(gè)供電系統(tǒng)中發(fā)揮出其應(yīng)有的能力，也就是光向電能轉(zhuǎn)化的能力，就需要在整體工作的過程中控制好光伏電池的列陣，這樣才能夠獲得最大的功率輸出。同時(shí)在整個(gè)電場中，光能發(fā)電獲得最大功率的過程中進(jìn)行跟蹤實(shí)現(xiàn)，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)動(dòng)態(tài)的尋找最優(yōu)光能的過程。通過對功能電池的列陣，輸出的電壓和電流進(jìn)行檢測，以此得到目前光伏電能，這樣才能夠選取最佳的功能，隨后再次進(jìn)行檢測和比較，這樣周而復(fù)始地進(jìn)行工作，才能夠保證整個(gè)光能向電能轉(zhuǎn)化的過程中，其功率達(dá)到最大化，也能夠滿足人們的用電需求。

2.3 聚光光伏技術(shù)

在太陽能把光能轉(zhuǎn)化成電能的過程中，首先齊聚光的技術(shù)能夠直接打到地面，這樣的情況下，太陽能的密度相對來說比較低，其發(fā)電的最高峰值也不會(huì)超過1kW/ m2，所以在整體工作開展的過程中，為了能夠有效地提高太陽能在使用過程中的效率，也可以使用聚光的技術(shù)。聚光的技術(shù)主要就是把光伏進(jìn)行聚集，以此讓太陽能集中在某一個(gè)區(qū)域，保證這一區(qū)域能夠在輸電的過程中達(dá)到最高的峰值，這樣的工作方式一方面能夠把太陽光聚到面積很小的電池上，能夠提高太陽能輻射和照耀的密度；另一方面也能夠在比較便宜的聚光器使用過程中，達(dá)到最大的電量以此減少整個(gè)電腦生產(chǎn)的成本。聚光器的光伏系統(tǒng)是其主要的組成部分，還需要根據(jù)習(xí)慣學(xué)的原理進(jìn)行不同種類的分析，并且在不同的地理環(huán)境和電廠發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，選擇不同的種類進(jìn)行工作，這樣才能夠在降低成本的基礎(chǔ)上，有效地提高電廠的發(fā)電效率。

3 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

3.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)

在太陽能發(fā)電的電廠之中，獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)是不會(huì)和整個(gè)電場中的公共電腦系統(tǒng)進(jìn)行連接的，這屬于一種孤立的運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)。所以在建設(shè)的過程中，這種系統(tǒng)也是遠(yuǎn)離整體的公共電網(wǎng)，在郊區(qū)或者野外進(jìn)行移動(dòng)式手電方法，這也會(huì)使用到便攜式的電源，例如：在公共電網(wǎng)比較難以覆蓋到的邊遠(yuǎn)山區(qū)和海邊，都會(huì)使用到這一發(fā)電設(shè)備，由于太陽能所具有的發(fā)電特點(diǎn)就是白天發(fā)電，而復(fù)合電的用電一般是全天候的，也就是說夜間也會(huì)使用電能。所以在獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，還需要擁有儲(chǔ)存能源的硬件設(shè)施，這也是一個(gè)必不可少的設(shè)備。盡管在整個(gè)供電系統(tǒng)過程中，電能受到氣象環(huán)境的影響因素很大，供電的穩(wěn)定性也比較差，但是針對邊遠(yuǎn)地區(qū)和沒有電的居民來說，這也能夠解決其對電力的需求，合理有效地解決電能短缺的問題。

3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

在電場中，光伏發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)和公共的電網(wǎng)相互連接。二者的連接主要就是為了能夠共同的承擔(dān)其整個(gè)區(qū)域的供電任務(wù)，在整個(gè)電網(wǎng)使用的過程中，其光伏電池的列陣，所代表的就是直流電，經(jīng)過逆向的轉(zhuǎn)換器，變成和電網(wǎng)相同頻率的交流電，這也是一種最新的發(fā)電方式。以電壓源或者是電流源的方式進(jìn)入整個(gè)的用電系統(tǒng)，這樣的輸電方式，其容量可以是非常大的。同時(shí)在公共電網(wǎng)中，這種電力發(fā)電方式扮演著儲(chǔ)備能源的主要環(huán)節(jié)，也是一個(gè)重要的角色，所以整個(gè)系統(tǒng)中并不需要其他的儲(chǔ)備電池，這也在從根本上減少了電廠電網(wǎng)運(yùn)行的基本成本，提高了整體運(yùn)行的效率，也保證了電能使用的穩(wěn)定性。光伏的并網(wǎng)系統(tǒng)中太陽能的轉(zhuǎn)換效率，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于獨(dú)立的系統(tǒng)，這也是目前世界上太陽能進(jìn)行光伏發(fā)電技術(shù)中最為合理的發(fā)展角度。

3.3 混合光伏發(fā)電系統(tǒng)

在發(fā)電技術(shù)的權(quán)威數(shù)據(jù)資料顯示，目前太陽能的光伏發(fā)電設(shè)備銷量是整個(gè)發(fā)電設(shè)備銷售的1/4，也就是說在整體的發(fā)電技術(shù)中，越來越多的電廠逐漸向光伏發(fā)電方向發(fā)展，這樣的市場前景不僅能夠滿足人們用電需求，還能夠在根本上緩解我國資源使用的壓力現(xiàn)狀。所以在太陽能發(fā)電技術(shù)中，混合光伏發(fā)電系統(tǒng)主要就是把一種或者幾種發(fā)電系統(tǒng)方式，同時(shí)引入到光伏的發(fā)電系統(tǒng)中，聯(lián)合使用負(fù)載功能的系統(tǒng)，以此達(dá)到供電的目的。

在這樣的發(fā)電方式中，由于綜合的電能技術(shù)，能夠最大程度地承擔(dān)起人們對電量的需求，所以這種發(fā)電方式主要就是綜合的利用各種電腦的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，有效地規(guī)避每一種技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，以此在最優(yōu)的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)發(fā)電工作的一種形式，例如：光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就是不需要維護(hù)，但是缺點(diǎn)就是由于天氣和環(huán)境所存在的不穩(wěn)定性，在冬天日照比較差和風(fēng)力大的地區(qū)，采用光伏和風(fēng)力混合發(fā)電，就能夠有效地減少電力系統(tǒng)對氣候和環(huán)境的依賴，減少電力輸出過程中的負(fù)載電量，以便于達(dá)到最佳的發(fā)電效果。

4 結(jié)語

太陽能發(fā)電這一技術(shù)，在我國已經(jīng)成為發(fā)電廠的核心發(fā)展技術(shù)趨勢。在這其中還有值得注意的就是盡管我國太陽能發(fā)電技術(shù)處于快速的發(fā)展階段，但是和國外的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)相比較，不管是在生產(chǎn)和材料上還是技術(shù)和水平上，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都有比較突出的問題。所以我國各個(gè)電廠在使用太陽能發(fā)電的過程中，還需要關(guān)注到其中的問題，找到合理的解決對策，有效地把太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)電廠的發(fā)展過程中。只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，也能夠有效緩解我國居民的用電壓力，合理地利用天然可再生資源，保證我國的發(fā)電技術(shù)能夠向更為尖端的方向發(fā)展和進(jìn)步。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）

TM615

1009-2374（2017）12-0089-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.046

王美海（1973-），男，黑龍江哈爾濱人，大唐新能源北京公司總經(jīng)理，研究方向：風(fēng)電、光伏等新能源項(xiàng)目的開發(fā)運(yùn)營。

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