光伏电站发电技术研究及应用

摘 要：随着社会的飞速发展，人们越来越认识到环境保护的重要性。正如习近平总书记曾经提到过的科学论断：“绿水青山就是金山银山”，更加体现出国家对于环境保护和新能源技术开发的重视程度。人们应该在大自然体系运行良好的前提下充分利用大自然特有的资源，最大限度实现人与自然和谐发展。近年来，为了减少对自然环境的污染，人们致力于对潮汐能、地热能、风能、生物能等可再生能源的开发。在国内外的大环境中，光伏电站发电技术的开发均得到了广泛使用。如今光伏电站发电技术仍存在缺点和不足，因此对于光伏电站发电技术的研究和开发要不断向前。

关键词：光伏电站技术;发展趋势;研究应用

一、光伏电站发电技术在国内外的发展

（一）光伏电站发电技术在国外的发展

发电站利用光伏发电是将光能转化为电能的一项具有潜力的发电技术。在国外的市场发展中占据较大优势，成为新能源企业不可或缺的新型技术。光伏发电利用可再生的太阳能资源作为资源来源，从根本上减少了投入的资金。根据权威部门发布数据显示，欧洲国家如德国、美国和日本等正在加紧对光伏发电技术的研发进程。但是随着科技的快速发展，国外光伏电站发电技术已经被新型的光伏电池技术逐渐替代。现阶段，美国制造的六-接合点III-V太阳能电池因具有较高的电池效率引起了各国科学家越来越多的关注。

（二）光伏电站发电技术在国内的发展

中国科技的发展实现了从跟跑、并跑到领跑三个环节的连续发展，光伏电站发电技术的发展亦是如此。最开始借鉴国外光伏发电技术成功的经验和失败的教训，在新能源企业不断努力和国家政府的大力支持下，我国光伏电站发电的技术水平发展到和国外技术并驾齐驱，为国内光伏发电市场开辟了新的方向。现阶段，我国光伏电站发电技术在研究人员自主研发和创新的努力下在全世界达到了领跑阶段。今年在国家能源集团和碧桂园集团的通力合作下，第一个光电建筑（BIPV）应运而生。国内第一座光电建筑-铜铟镓硒（CIGS）的成功建设解决了地面电站占地、存储能量设备花费高的问题。光电建筑将光伏发电技术与建筑工程的完美结合，实现了将光能高效利用的目标[1]。

二、光伏电站发电系统介绍

伴随着近年来中国社会的快速发展，人们越来越重视自身的生活环境。可再生能源的运用，像风能、太阳能、电磁能等应用日渐增加，尤其是对于太阳能的使用，太阳能光伏电站系统应运而生。太阳能光伏电站系统的使用，最大限度上符合了政府对于环境的要求。人们不仅能在更清新的环境下生活，而且极大地节约了资源。现阶段，光伏发电系统可以分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统三种。这三种光伏电站发电系统各有优势与劣势及各自的使用范围。

（一）独立光伏发电系统

独立光伏发电系统像字面上理解的一样，不与其他系统相联系，作为孤立的光伏发电系统。常用的独立光伏发电系统是能吸收太阳能的电池组件阵列而成。独立光伏发电站适宜建立在对用电量需求大且使用较聚集、偏远无电且地广人稀的地方。

（二）并网光伏发电系统

并网光伏发电系统采用了将光伏发电技术与建筑工艺两者融合，具有方便、环保和轻捷等特点。该系统在太阳能电池吸收太阳能后变成直流电，然后通过转换器转换输出与电网同伏的交流电。

光伏电站发电的使用遍及千家万户，成为发电领域使用最频繁的发电技术。相对于水力、火力发电技术来说光伏电站发电既不污染环境也节省了成本。近年来，随着国家对光伏电站发电技术的研发和深入了解，光伏电站逐渐由离网光伏发电系统转为并网光伏发电系统。传输距离也从最初的短距离传输发展为远距离传输。离网光伏发电系统的优势在于灵活多变，但是也具有一定的局限性，于是并网光伏发电系统应运而生。并网光伏发电太阳能板的放置位置可以在屋顶也可以放置在地面上。屋頂一般放置中型并网发电站，提供的电能也仅仅限定在一定的传输距离内。地面并网光伏发电站是一个庞大的发电系统，具有占地面积大、发电站位置偏僻等特点。并网光伏发电的电能会输入到公共电网提供给更多住户使用，中间不需要经过蓄电池的输入和输出。这种发电方式在一定程度上将能源损失量降到最低并且节约了设备成本，并网光伏发电技术将是未来世界最有潜力的发电技术。

（三）分布式光伏发电系统

分布式光伏发电系统又可分为集中式大型并网光伏电站和分布式光伏系统。集中式大型并网光伏电站的主要特点是能将所发电直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。集中式大型并网光伏电站具有前期投入成本大、工程施工时间长的特点。但分布式光伏发电系统避免了集中式大型并网光伏电站的劣势，具有前期投入成本小、工程施工时间短的特点[2]。

太阳能资源作为可再生的能源技术，具有取之不尽、用之不竭的特点。这在很大程度上减少了发电成本并为人们利用电能提供了便利。最直接、快速利用太阳能光伏发电的方式就是在屋顶安装太阳能转换装置，充分利用了建筑的闲置空间。屋顶太阳能转换设备的安置建立借助建筑优势，实现电能产生和短距离电能传输。短距离电能传输不仅减少了电能在传输工程中能量的损耗，而且安装成本也大幅降低。屋顶太阳能发电技术在农村及城郊使用较为普遍，因为这些区域住户大部分都是单独成户，并不像城市居民那么集中。独立房屋屋顶光照充分并且有足够的空间放置太阳能转换装置如太阳能热水器、太阳能路灯等。加大推广屋顶太阳能发电理念，既为人们的日程生活提供了便利，也为社会的发展做出了贡献。

三、光伏电站发电技术的发展成果和发展前景

电能作为生活发展必要的能源，在人们的生产生活中已经不可取代。近年来光伏电站发电技术已逐渐普遍，遍布到人们生活的方方面面。屋顶设置太阳能板是现在居民应用最多、最简单的太阳能发电技术。随着可再生能源太阳能的利用优化，它不断创新与发展，现在光伏电站发电技术在不断应用与发展。所以近年来企业和国家政府对光伏电站发电技术投入了大量的人力、物力，并不断开发光伏电站发电技术。这体现了国家对于光伏电站发电技术的重视。

（一）光伏电站发电技术成果

光伏电站发电技术发展到现在阶段，研究成果数不胜数。经过研究人员的艰辛研究，我国光伏电站发电技术已经趋于成熟。各公司光伏电站发电技术成果接连发表。以自己所从事的福建卓翼能源科技发展有限公司为例，简单对公司近年来光伏电站发展技术的研究成果进行介绍。

公司持续加大研发投入，不负众望，研发成果逐年增加，研发项目也在逐年拓展，公司竞争力也日渐上涨。研发目的在于优化太阳能发电技术并提升其使用效率，并增加公司利润使公司具有足够的竞争力，在激烈的市场竞争中占有一席之地。研发成果已形成多项发明专利、实用新型专利以及专有技术。

5年多来在公司科研人员共同努力下，向国家知识产权局申请并获得授权的发明专利主要有2项，分别为：一种提高光伏电站发电效率的方法和装置（专利号ZL201510295344.4）、一种光伏电板清洁装置（专利号ZL201711191828.X），获得授权的实用新型专利主要有5项，分别为：一种提高光伏电站发电效率的装置、一种高层楼顶旋转式太阳能发电装置、一种光伏电板清洁装置、一种可自动除尘的太阳能板清洗机构、储能光伏供电装置，专有技术：风光互补微组网智能供电系统。

公司对光伏电站的技术研发越来越成熟，市场占有的份额也在逐年增加。早在2015年，公司就已经发表了一篇名为一种提高光伏电站发电效率的方法和装置的专利。该专利的发明为光伏产业发电效率的提高提供了借鉴和参考。其特征在于，所述方法应用于提高光伏电站发电效率的装置，所述装置包括多个光伏电板，所述光伏电板与光伏电板串联，所述光伏电板包括电流检测模块、电压检测模块、逻辑电路模块、旁路控制模块、旁路模块。所述电流检测模块与逻辑电路模块连接，所述电压检测模块与逻辑电路模块连接，所述逻辑电路模块与旁路控制模块连接，旁路控制模块与旁路模块连接。本发明可以用于解决光伏电站在进行发电时，由于部分光伏电板被遮挡而导致功耗大、发电效率低等问题。

（二）光伏电站发电技术发展前景

光伏电站未来的发展前景是光明的同时也是具有挑战的。在国家对资源和能源进行优化整合的大背景下，光伏电站技术的发展符合国家政策。未来光伏电站的发展前景主要集中在对于CIGS-BIPV系统的研发和应用。首个光电建筑（BIPV）的研发成功将使光伏产业实现从密集地面站到分布式发电系统的转化。BIPV系统将具有无可估量的未来价值，它经过不断的发展将会是光伏技术上的一次重大变革。

四、结语

光伏电站发展技术的研发是无止境的，国家不断加大对光电技术的研发力度。文章首先对光电技术国内外发展趋势进行分词介绍，然后介绍了光伏电站发电系统的三个种类，分别为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统、分布式光伏法发电系统。通过自己所在的福建卓翼能源科技发展有限公司为例，列举了公司近年来光伏电站发展技术的研究成果，包括多项发明专利、实用新型专利以及专有技术。最后介绍了光伏发电技术的发展前景，分析处BIPV系统将是未来光伏发电技术的最佳方向。通过以上介绍综合说明了光伏电站发展的重要性，研发光伏电站发电技术应该成为人们大力发展的技术。

参考文献：

[1]牟方堃.浅谈太阳能光伏发电与建筑一体化的应用[J].现代建筑电气，2020，11（01）：54-58.

[2]李芮.分布式光伏发展形势及发电模式探究[J].太阳能，2019（09）：5-8+14.

作者简介：周文（1982—），男，汉族，福建平潭人，本科，电气工程师，研究方向：新能源及节能技術。