太阳能光伏发电技术及其应用

杜玉+张振衡+刘鹏+张磊

【摘要】：近些年，太阳能光伏发电技术得到了较快发展，对于缓解日益紧张的能源危机具有非常重要的意义。太阳能光伏发电技术的主要特点是绿色、环保、安全，不会对环境造成破坏。为了更好的促进太阳能光伏发电技术的发展，文章针对施工过程中的技术控制要点进行研究，具有一定的参考价值。

【关键词】：太阳能光伏发电；技术应用；技术分析

【引言】：随着人类社会的发展，地球上的自然资源开始出现了大量消耗，导致能源匮乏。因此各国开始对可再生能源进行了研究利用，其中太阳能作为可再生资源中利用率最高的能源，其在世界各地受到了广泛的使用。文章简单介绍了太阳能光伏发电的原理和优点后，以此作为切入点，对太阳能光伏发电技术的种类进行研究，并详细分析了其主要应用的领域。

1、光伏发电控制系统概述

光伏发电控制系统是根据太阳能自身特性，发生伏特反应，将太阳能电池板发出的电能通过控制器转换、存储器储存、电缆传输等环节，转变成能分配的电能。光伏发电是通过太阳电池板把太阳能直接转换为直流电能的一类发电方式，所以，光伏发电控制系统即为直接把太阳能变成电能的一款发电系统。光伏发电控制系统由下面几模块组成：光伏电池板（光电转换器件）、控制器（电能转换）、储存器（存储多余能量）、上位机监控（控制显示面板）等。

混合式光伏发电控制系统是即把光伏发电系统与电力系统相联系的一个发电系统，把阳光福射得到的直流电直接转变为标准的网侧交流电，也就是把光伏发电系统与电力网通过逆变器连接到一起，再分配该系统生产的电量，既可向本地负载提供电能，也可进斤相关的电为调峰等。该系统为电为系统提供了有功与无功功率，为电力网的主要组成模块。目前，型光伏发电是全球光伏发电的主流，也是光伏发电的一个首选。通常由w下几部分组成：太阳能电池板、直流变换器、逆变器、锁相环与负载等。其中逆变器是系统的关键部件。全球主要的光伏系统生产企业均拥有各自的光伏逆变技术产品，他们的逆变器在电路拓扑、控制方法上各自具有不同特点。

2、太阳能光伏发电技术应用

2.1太阳能电池技术

对于太阳能光伏发电系统而言，光伏电池在其中占据着最重要的地位，然而在应用光伏电池时光电转换的效率以及生产的成本是其最应当注重的问题。随着科技的进步，人们开始对第一代光伏电池进行了改变，在光伏电池这能够加入了许多的非硅材料，一方面能够减少制作材料的成本，同时在降低半导体材料对电能消耗方面也有着十分显著的作用。除此之外，目前光伏电池还开发出了其他的新型电池，如继晶体硅、薄膜电池等，在此之后專家还在现代化设计理念和技术的支持下，对光伏电池进行了更加深入的研究，大大提高了光伏电池的转换效率。

2.2孤岛效应检测技术

在电网运行中，错误的操作或维修原因造成供电中断等故障时，光伏发电系统会持续运行，并通过负载电压的方式来实现供电，因此形成了自给供电的孤岛，这种现象我们称之为孤岛效益。一旦光伏发电系统出现孤岛效应，会出现电频、电压无法控制，用户用电设备受到损害等情况，甚至在维修的过程中还会对维修人员的安全带来影响。在逆变器侧中，孤岛效益的检测方法主要有两种方法：被动检测和主动检测。其中被动式检测主要应用于电网断电的情况下，其能够通过对逆变器输出端电压、频率以及相位等变化来检测电压输出中是否出现孤岛效应。而主动式检测主要是通过对逆变器进行调整来对其输出的频率、功率等带来干扰。在电网正常运行时，主动式检测所造成的干扰会被电网锁相环的平衡消除。电网出现故障则会出发孤岛效应。

2.3光伏发电与LED照明的结合

LED照明，也称固态照明。光伏LED照明技术是将光生伏特效应原理应用在照明上，即利用太阳能电池将太阳能转换成电能，再用LED照明装置将电能转换为光能。光伏发电技术能与LED照明完美结合关键在于两者同为直流电、电压低并能互相匹配等特点。两者结合不需要变频器将光伏电池产生的直流电转化为交流电，因此提高了整个照明系统的效率，同时也可借助于技术或可充放蓄电池，所具有的优势显而易见。

2.4分布式电源技术的接入方案

DER技术接入配电网之后，需要对DER技术的容量与配电网之间的匹配程度进行全面的考虑，例如当DER技术容量小于250kVA时，将其接入380V或400V的配电网中，通过匹配DER技术容量与配电网，能够设计出科学的接入方案，接入时通常采用联络线的连接方法，DER技术连接配电网的变电所或是接入附近的配电网内。同时，还能够设计保护，DER技术一般采用孤岛保护方式，孤岛装置提供主动式与被动式保护，能够为光伏系统的安全性提供保障。当逆变器监测出危险之后，往往会自动切断分布式光伏发电，以保护人员的安全，逆变器的电压可由配电网提供。

3、太阳能光伏发电技术的应用前景

太阳能光伏发电技术的应用前景主要表现在四点，分别是混合式光伏发电系统设计、光伏建筑一体化应用、太阳能商品和光伏发电站的推广应用。太阳能光伏发电技术未来的应用均能充分利用可再生能源，减少化石能源的消耗和环境污染，是可持续发展理念的有力体现。混合式光伏发电系统是将光伏发电系统与其他发电系统组合设计，以利用多种发电系统的优势，合理规避单个系统的缺点。光伏建筑一体化是将建筑与光伏发电技术合为一体，代表技术是太阳能光伏屋顶设计，这一应用不仅清洁环保，而且当供电系统故障时，可以使光伏建筑内保证正常供电。太阳能商品的设计制造能够有效提升人们的生活体验。光伏发电站的推广使用可丰富发电类型，最大限度满足社会用电需求，并且可以在偏远地区设立独立发电系统，解决电网延伸不到的难题，降低成本。

结束语

太阳能光伏发电技术的应用有效地解决了偏远地区电能的供应性问题，同时其广泛应用有助于缓解能源短缺现状，有望成为替代能源，同时也看到，太阳能光伏发电技术的研究和应用还存在着很多问题需要解决和研究，特别是在我国这样一个起步晚的国家，但毋庸置疑，随着科研人员的不断努力，未来太阳能光伏发电技术的技术瓶颈一定会被不断突破，而其应用前景也将越来越广阔。

【参考文献】：

[1]周四清.太阳能光伏产业可持续发展理论研究思考[J].科技进步与对策，2011，23（45）：56-57.

[2]芦浩.太阳能光伏发电技术应用研究与普及[J].中国新产品新技术，2016（08）：28-29.endprint