试分析光伏发电技术在废弃矿山中的应用

许明

合肥阳光新能源科技有限公司 安徽 合肥 230088

引言

伴随着能源枯竭以及当代相关技术的快速进步，太阳能资源、风能资源以及核能资源应运而生，其与石油资源、煤炭资源进行比较，太阳能资源、风能资源均归属可再生能源，且具有一定的清洁性，对环境破坏较小。要想将太阳能资源、风能资源转化为经济效益，推动我国可再生能源的开发运用，促进我国能源结构产生改变，降低石油等资源的运用，改善我国生态环境，因此在废弃矿山中发展太阳能光伏发电站具有一定的现实意义。文章通过研究光伏发电站在废弃矿山中的建设状况，分析光伏发电技术在矿山中的运用，从而为我国相关的项目建设提供一定的依据。

1 项目建设概况

该项目在我国某地区的废弃矿山中进行建设，太阳能光伏发电站工程的投入为三百万元，工程建设的占地面积为10公顷，太阳能光伏发电站的装机容量为5兆瓦，该工程在建设完成之后，年发电量可以达到55万千瓦时。另外，工程第一期的装机容量为3.115兆瓦，后期的装机容量为1.885兆瓦。工程建设地区的地形为：北部地形较高南部地形较低，平均海拔位于700米至750米之间。建设地区的矿场，是由20世纪70年代进行开发的，矿场呈现出阶梯状，同一层的地形较为平坦，底层表面建设有相关的矿区工作设备以及矿区工作者的生活区域，因此，该地区是一键式太阳能光伏发电站项目，且具有一定的经济效益[1]。

2 太阳能光伏发电技术的阐述

光伏发电板作为太阳能光伏发电技术的关键设备，其不仅能够将太阳光的能量转化为电能，而且还可以在另成多上使太阳能发电的效果得到提升，另外还可以减少太阳能电池在制造过程中的资金投入。所以，太阳能光伏发电技术的研究过程在一定程度上就是太阳能光伏发电板的发展过程。

3 太阳能光伏发电技术

3.1 太阳能电池技术

太阳能光伏发电最重要的是要运用光伏效应，把太阳光的一部分能量转化成电能，从而为相关的设备提供电力，如果产生的电能过多，还可以对其进行存储。在诸多的太阳能光伏发电的过程中，太阳能电池发电技术的运用占其比例较大。当前阶段，伴随世界各国对太阳能电池技术的不断研发，在一定程度上也推动了一部分新型、先进构造的太阳能电池的产生，新型太阳能电池的出现在一定程度上使光伏效应的转化效果得到提升，根据相关的研究，其光伏效应的转化效果已经达到了90%至93%。但由于太阳能电池技术产生时间较短，其也存在着相关的缺陷，比如其制造过程的资金投入较多。因为太阳光的能量再转化成电能时，具有一定的特征性，要运用相关的Si作为太阳能电池的制造材料，而Si的制造费用昂贵，所以导致太阳能电池的制造过程资金投入较多。除此之外，Si材料可以对相关的电能进行储存，但其光电转化的效果较差。但伴随着世界各国对太阳能电池发电技术的研究，上述内容会得到一定的解决，从而使太阳能电池的制造费用下降[2]。

3.2 Photovoltaic Array最大功率跟踪技术

通过对太阳能光伏发电内容进行相关的研究，发现要想使太阳能的运用效果得到提高，就要推动光电转化效果的发展。经过对相关研究数据进行分析，在太阳能光伏发电中，光电转化效果会受到太阳光照射强度以及太阳光温度等内容的影响，而且其产生功率的过程，具备一定的变化性，上述情况再定程度上制约了太阳光能源的光电转化效果。为了对上述情况进行处理解决，目前相关国家已经研究出Photovoltaic Array最大功率跟踪技术，经过运用相关的科学技术对Photovoltaic Array进行把控，对光伏发电的相关状况进行不间断管理，如果其产生的功率降低，就可以对Photovoltaic Array的输出功率进行改变，从而保证Photovoltaic Array能够不间断、高功率的应用。

3.3 孤岛效应测量技术

目前阶段，太阳能光伏发电技术不仅包括太阳能电池技术、Photovoltaic Array最大功率跟踪技术，还包括了孤岛效应测量技术。同时，该技术也在太阳能光伏发电技术中占有重要内容。与太阳能电池技术、Photovoltaic Array最大功率跟踪技术进行比较，该测量技术主要在具有一定单独性的设施中进行运用，其可以使设备运行的安全属性提升。由于在太阳能光伏发电的现实运用中，会受到相关状况的作用，有概率导致设备产生问题，从而导致电力产生情况，在一定程度上会影响太阳能光伏发电的供电效果，而孤岛效应测量技术通过运用相关的科学技术，能够在电力产生问题的前提下，依旧进行供电过程，所以其可以解决上述问题，同时其还可以作为预备能源进行运用。孤岛效应测量技术内容中的重要内容是要对“孤岛效应”进行测量，通常运用的测量方法有：Frequency shift term method与Frequency offset method，在现时的测量过程中，要根据实际状况，选择科学的测量方法，从而保证设备的正常运转，防止其因测量方式不科学，而导致设备产生问题[3]。

4 太阳能光伏发电技术在废弃矿山中的实际运用

4.1 电气规划

电器规划的内容主要由电气一次与电气二次构成，其具体内容如下所述：①电气一次。上述内容描述过，该项目一期工程，装机容量为3.115兆瓦，由三个子阵列构成，分别为1兆瓦的光伏发电子阵列2个，1.115兆瓦的光伏发电子阵列1个，同时在建设过程中安装逆变器的数量为三个，变压设备的数量为三台，另外，三台变电设备分别有1000千瓦时的变电设备2个，一千二百五十千瓦时的变电设备1个。供电系统的电压等级为10000伏，通过规定的连接方式进行连接，供电系统不安装相关的变压设备。10000伏的配电设备运用1回光伏进线、1回出线、1回站用变、1回无功补偿设备形式进行连接。另外，计算机控制系统安装了相关的通信设备与测量控制系统。10000伏装置、220伏直流系统、不间断电源系统运用相关的方式与测量控制系统进行连接，而其他装置运用相关的方式与通信设备进行联系。②电气二次。光伏发电站中建设的计算机控制系统的主要作用为：控制10000伏断电设备、控制相关电路开关、220伏直流系统、不间断电源系统、光伏发电中的逆向变压设备以及其他相关的装置。控制系统以及相关的设备都设置在配电设备室的相关区域[4]。

4.2 土建项目规划

土建项目规划的主要内容是太阳能光伏发电站项目建设过程中全部的土建工程，地表光伏构件要运用11×2 块/组、串联的方式进行设置，其光伏构件的倾斜度为21度，光伏构件与地面的最短间隔为30厘米至50厘米的区域中。支架类型要运用经常使用的双立柱构造，支架立柱之间的间隔距离为2米，每组串联光伏构件的距离大概为3米。各个构件的下部位置要安装钢次梁的数量为2个，按照构建的设置方式进行安装，同时要运用相关的铝合金材料对钢次梁设备进行加固，钢次梁设备要运用螺栓以及相关的焊接方式进行连接。另外，支架的承载能力要达到风压等级为0.35kN/m2的标准，同时还要具有一定的平稳性以及抗形变能力。不同构件支架支柱注脚要运用U型螺栓和构建的上部进行连接。单独基础设置：支架立柱之间的间隔距离为2米，每组串联光伏构件的距离大概为3米，每一个整体的柱脚要设置1个单独基础，各组一共要设置8个单独基础。基础要设置在建设的相关土层之上，同时要要求土层的载荷能力值要处于180千帕至200千帕的范围内。单独基础的建设技术就一定的便捷性，但其对地形的要求较高，因此，在其设置过程中要确保建设区域地形的平坦[5]。

4.3 工程建设的作用

在废弃矿山中进行太阳能光伏发电站项目的建设，其具体作用有以下几个方面：①改善矿区生态环境，提高矿区环境质量，落实国家相关的环保政策。太阳能资源作为一种可再生的、清洁度较高的能源，其一年的发电量可节约煤炭970吨，降低二氧化硫的排放量达到1.45吨，降低氧化氮的排放量达到1.32吨，二氧化碳的排放量降低2000吨，因此用太阳能进行发电具有一定的环境保护作用。②改善我国能源结构。由于我国工业革命时间较晚，因此，煤炭发电在我国发电过程中占有较大比例，建设太阳能光伏发电站项目，不仅可以落实国家相关的规定，在一定程度上还可以改善我国能源结构。③保证矿区经济能够可持续发展。在废弃矿山中进行太阳能光伏发电站项目的建设，在一定程度上可以保证矿山经济能够达到可持续发展的目标[6]。

5 结束语

当前，我国相关地区大力发展废弃矿山环境修复，其主要原因是由于对废弃矿山地区的环境进行修复，在一定程度上能推动地区经济的发展，改善该地区生态环境质量，使人民生产生活质量得到提高，所以其就一定的现实作用。而在废弃矿山中进行相关的光伏发电项目建设，可以对其进行二次运用，节约建设用地。另外，如上文所述：该项目其一年的发电量可节约煤炭970吨，降低二氧化硫的排放量达到1.45吨，降低氧化氮的排放量达到1.32吨，二氧化碳的排放量降低2000吨。因此，在废弃矿山中建设太阳能光伏发电项目，具有一定的前景，最重要的是就一定的经济环保效益。相信伴随我国环保政策的不断实施以及地方企业环保理念的发展，废弃矿山建设太阳能光伏发电项目会得到进一步发展。