淺析光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用

吳艷萍

摘 要： 如今，世界的兩大主題是能源和環(huán)境，尤其是近年來隨著能源危機和礦物質(zhì)燃料對環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，很多城市均出現(xiàn)大量的霧霾天氣，使人們越來越關(guān)注和重視環(huán)境保護問題，因此，開發(fā)利用綠色環(huán)保新能源就成為了人們迫切的需求，太陽能作為“取之不竭，用之不盡”的清潔、可再生能源已經(jīng)逐漸被世界各國所重視，并采取各種科技手段加以利用。因此，光伏發(fā)電技術(shù)越來越受到重視。本文分析了光伏發(fā)電的概念及原理，光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類，光伏發(fā)電的優(yōu)缺點及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 光伏發(fā)電;原理;應(yīng)用

1 光伏發(fā)電的概念

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，主要部件由電子元器件構(gòu)成。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類

2.1 獨立光伏發(fā)電

獨立光伏發(fā)電也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。獨立光伏電站包括邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電

并網(wǎng)光伏發(fā)電就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。

可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當(dāng)電網(wǎng)因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑;不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。并網(wǎng)光伏發(fā)電有集中式大型并網(wǎng)光伏電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，還沒有太大發(fā)展。而分散 式小型并網(wǎng)光伏，特別是光伏建筑一體化光伏發(fā)電，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點，是并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。

2.3 分布式光伏發(fā)電

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設(shè)備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件陣列將太陽能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。

3 光伏發(fā)電的應(yīng)用領(lǐng)域

（1）用戶太陽能電源：①小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等;②3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);③光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

（2）交通領(lǐng)域如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

（3）通訊/通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵GPS供電等。

（4）石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象/水文觀測設(shè)備等。

（5）家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

（6）光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風(fēng)光互補電站、各種大型停車廠充電站等。

（7）太陽能建筑將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。

（8）其他領(lǐng)域包括：①與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等;②太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng);③海水淡化設(shè)備供電;④衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。

總之，通過光伏發(fā)電的應(yīng)用，能更加深刻的認(rèn)識到發(fā)展利用可再生能源是當(dāng)今世界必須要走的能源之路。我國是一個能源消耗大國，開發(fā)利用綠色環(huán)保新能源就成為了人們迫切的需求，太陽能作為“取之不竭，用之不盡”的清潔、可再生能源，并采取各種科技手段加以利用，只有這樣才能最大限度的降低環(huán)境污染，才能保護我們賴以生存的環(huán)境。光是一種清潔、可再生能源，并且太陽能資源在我國廣泛分布。因此發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)對于我國的可持續(xù)發(fā)展、保持能源供給的獨立性和安全性具有重要意義。

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