新能源光伏发电技术应用

万莉莎

（国家电投集团江西电力有限公司新能源发电分公司，江西 南昌 330000）

随着新理念的提出，人们也越来越重视环保问题，传统能源对环境污染大，影响生态系统，只有不断拓展使用清洁能源，才能更好地保护生态环境，实现人与自然和谐共生。在新能源中，光伏发电是最为普遍的一种新型技术，其环保性、便利性被广泛应用到了各领域，发挥了良好的作用。光伏发电技术应用了太阳能的原理，是最为方便快捷的一种能源采集，太阳能是自然界最优质的能源，通过与太阳能的开发与研究，保证了新能源的建设与构建，资源得到了节约，能源得到了发展。与传统能源的巨大消耗和污染相比，新能源对有效提升我国电力企业的效益，实现社会经济良好的转化，促进国家发展，有着重要的意义。电力企业要适应新形势，满足新发展要求，研究并拓展新能源光伏发电技术，通过技术创新与推广，保证技术性能良性显现。

人类对自然界的开采越来越多，对传统能源材料的消耗不断增长，当前已经显现了枯竭的态势，全球现有的不可再生资源储量减少。从当前的发展速度上看，如果不加以控制，未来的几十年中，矿石能源将会告急，全面充分做好新能源的开发是当前最为紧急的工作。新能源推广与建设符合目前的国际国内发展现况，能够通过有效的开发利用，满足现在的一切需求。当前较为成熟的技术就是光伏发电技术，通过对太阳能的开发与利用，更好地满足人们需求。据不完全统计，当前我们所看到的太阳处在健壮期，能够满足不同的科研与利用需求。

1 光伏发电技术概念、原理及优点

1.1 光伏发电技术概念

光伏发电主要是利用太阳能技术，通过半导体硅使光能实现快速转变，形成可利用的电能，这种技术就如同植物通过叶绿体将光能转变成化学能一样，是一种转化能。进行实际操作时，只需要把设备根据需要进行安装即可，太阳能电池感受光吸收后，再由化学能形成自由移动带电离子，这样就在自由闭合电路中形成了带电离子移动，确保了可用的电流生产，继而成为我们常用的电能，满足生产各种需求。在实际使用中，其安装简单、操作容易，是一种更加清洁的能源形式。这种新型能源与传统能源比较，具备环保的优势，不会对周边的环境造成污染，更不消耗矿石材料，不会浪费有限的资源，整体成本不高，发电效率好，其最为核心的材料就是太阳能，有着储存量大的特征，这种能源取之不尽、用之不竭，对人类的持续发展有良好的促进意义。受到一些地区自然条件与环境的影响，新能源建设还不能全面推广，因为新能源占地面积要求广、一次性成本投入大，同时由于受到各地政策的影响，不能全部推行，随着我国可持续发展观念的不断深入，环保技术也将成为未来的趋势，全面有效推行光伏发电技术也是时代的要求。

1.2 光伏发电技术工作的原理

太阳能光伏发电技术有其自身的运行原理，是适合大范围应用的一种技术，这项技术的研究与推广还是依靠半导体的工作完成的，半导体使太阳能连接，产生一定量的电能，通过桥梁作用，达到转化目标，使太阳能直接转变成日常需要的电能。也就是说，这种技术需要的场地要有足够的太阳光照，如果条件不合适，也不符合新能源的建设目标。在白天太阳光充足的情况下，太阳能电池组通过设备的转化，使其中部分光照进入到电器达到运行状态，满足电能的需求。而另一部分则会储存起来，在阳光不充足或夜晚的时候，会通过设备的转换达到工作状态，把存储的太阳光能以电能的方式释放，给人们提供丰富的电能。在工作过程中，任何一个细节都是太阳能转变成电能的基础，每一个环节都有着自身规律。一是电池板工作原理。电池板是电能转化的重要组成，对电能的转化有一定促进作用，通过这一部分使整个发电过程更加简便，这是电能转化的关键。同时，通过智能化分析，把暂时不用的电能储存到储能设备中，这样在需要的时候就可以随时释放，方便了电能的取用调节。二是控制器的工作原理。控制器是总系统的核心部件，能够确保系统正常运行，储存器充电和放电需要做好调节才能符合供电需要，这部分部件就是起到调控调节作用。三是逆变器原理。通过这部分部件，能够把直流电转变成交流电，这样才能保证交流电器正常使用，新能源装置与传统的部件不同，主要是利用了半导体器件来转换。四是蓄电池原理。对于光照充足的时间，这个部件不发挥作用，但是根据光照条件能够自动进行调整，对吸收的光照进行存储，不同储能设备容量保存的效果不一样。铅酸电池、锂电池和镍镉电池等是当前最常见的应用部件。

1.3 光伏发电技术的优点

光伏发电技术自身具备良好的优势，和传统发电技术比较，其优势主要体现如下：一是不污染环境，环保。在发电的过程中，传统能源有一定量的燃烧与释放，对周边环境造成污染，有的非常严重，导致了生态不平衡。但是利用太阳能资源，具有环保效果，实现了生态环境指标，太阳能作为可再生能源，其广泛分布在各地，能够更好地为人类服务，随时取用，成本更少。二是人力投入少。传统能源建设需要大量的人工来完成，其设备复杂机械故障较多。从以往经验看，传统发电技术制造或维护上均需要大量的投入，一些设备在使用过程中往往会出现故障，影响到了周边的电能供应。而通过利用太阳能发电，其电站建设成本不高，整体设备使用量不大，投入少、见效快、站损小，转变太阳能为电能时，不需要更多的时间成本来维护，其自身就具备运转能力。

2 我国光伏开发利用现状

2.1 民用领域

随着新能源概念深入人心，我国已经开发建设了光伏发电站厂，满足人们对电能的基本需求，通过技术不断转换与发展，在实际应用中取得了良好的效果。在我国的市政建设中，新能源电能得以拓展，特别是城市建设中市政建设相关的设备、居民日常生活用电等，各个领域已经全面使用了太阳能交通灯、小区照明灯、路灯等，既节省能源又环保。

2.2 航天领域

时代进步发展，人们更加认可可持续发展理念，这一理论的提出也成为了我国的基本发展国策，从国家层面更重视环保低碳，也更符合民众心理预期。当前，政府加大资金投入，在民用领域开发越来越深入，光伏发电技术从一定的程度上得以快速推进，发电成本也持续走低。当前，除了民用外，我国光伏发电技术也逐步开始应用到航天领域，其中“东方二号”应用的新能源技术就是光伏技术，保证航天器的正常运行与变轨。我国充分加强新能源建设，预计2050 年可以完全达到100 GW 容量的目标，实现经济与科学技术质的飞跃。

3 光伏发电技术应用

3.1 独立光伏发电系统

这是一种方便快捷的应用，能够进行独立的运行，不与电网合并就能够使用，通过建立一套系统，保证了其独立自主运行。独立自主运行能够避免出现公共电网冲突，特别是对于相对偏远的地区、边防哨所通信基站等用电方面，发挥了重要的作用。这种独立设备不在大电网系列中，根据条件自由移动，也是一种可移动的设备。移动设备电源能够满足各行各业的需求，适用于各个方面的工作需求，对于恶劣环境更具有适应性。发电过程主要集中在白天太阳光充足的情况下，独立光伏发电技术不但需要有储能原件，而且还要确保环境稳定，偏远地区现在一直在使用这种能源，保证居民正常照明。

3.2 并网光伏发电系统

新能源作为能源的补充，在大电网运行中占据重要的地位，并网光伏发电系统能够和公共电网连接，通过系统的分配调整，使二者能够相互配合、共同作用，保证了电力供给充足。并网过程中，光伏发电主要是通过直流电的方式进入，通过交流逆变器转变成同频交流电。对大电网系统中用电稳定性有一定的促进作用，新能源作为补充能源，主要起到的是储能功能。所以说，在这种应用环境下，只需要做好储能需求，对于供电量大的地区是一个良好的补充，通过技术转换，能够节省能源消耗，保证了稳定的电能供给，区域用电得以保障。

3.3 混合光伏发电系统

混合光伏发电系统作为综合、复杂的系统构成，以不同的设备情况做好用电对接，通过不同形式的用电供给，全面实现多样化的用电模式，保证电力稳定性。发电系统实际应用中不需要过多的人工干预，混合光伏发电系统比独立光伏发电系统差，自身的调节能力不强，往往会导致设备的损坏。为改善这种不利的状况，更好地保证电能稳定性，可以根据季节做好技术合并应用，如冬季日照短、风力大，对这样的情况我们则需要将光伏发电技术和风力发电技术并用，有效发挥出新能源的互补功能。对于水力充足的地区，也可将水力发电和太阳能发电并用，以此通过新技术的有机整合，提高能源利用效率，确保区域用电的正常稳定。

3.4 光伏建筑一体化

人们的工作与生活离不开建筑，建筑的增多对传统能源消耗非常多，通过新能源的开发，可保证人们正常用电，实现稳定可靠的电力供给目标。光伏发电和建筑物集成并不是新的概念，在很早的时候就有人提出这样的结合方式，随着我国对环保的重视，现如今国内外对光伏发电技术研究越来越重视，特别是对于建筑集成方面的研究越发重视起来，从技术转化成果看，也有不同程度的提高，所以说，把光伏发电和建筑物集成化是值得提倡的新方向。从现有的技术研究成果看，其结合方式有两种：一种是将光伏器件和建筑物进行有机的集成。建筑物要满足光照与通风的条件，建筑物会用到大量的玻璃，那么光伏电池板是否能够代替普通玻璃幕墙使用，就是研究的重点方向。通过替代品的开发与使用，不但能够满足玻璃的功能需求，更能够节省大量的能源消耗，在实际使用过程中，发挥出新能源的作用，满足人们日常的用电需求。通过结合，能够全面吸收太阳能，通过设备的转换形成可用的电能，这样建筑内部就能够保证低照明的需要，节省了居民的不必要开支，省去了过高的生活成本，节约了社会资源。另一种是在建筑物顶层安装光伏器件。这是一种相对复杂的系统，通过设备的接入，使电网相互衔接，形成更加充足的光伏电力系统，不但节省了能源，还优化了建筑技术，不影响建筑的情况下，还能提升建筑的美感。要充分了解新能源技术与建筑技术，科学进行优化设计，才能确保建筑设计科学合理，根据建筑的部分需求，对发电设备合理安装，将光伏发电的设备作为传统材料应用，能够使安装更加精巧隐蔽。掌握所有的施工流程与发电技术，通过对建筑外墙设备设置，埋下光伏发电相应设备，不但能够保证发电需求，还可以在后期投入使用后进行必要的美化装饰，使建筑物更加具备美感。有机结合不是简单点缀，要考虑个性特点，考虑到美观性与安全性，充分体现建筑价值发挥电能功能。

3.5 光伏发电与LED 照明相结合

当前，我们更多使用的是LED 灯。这种灯已经成为人们生活的首选，LED 已经成为了大量使用的产品，在人们的生活中起到了重要的作用。LED 主要的原理就是利用发光二极管的功能，作为传统半导体组件能够将电能转变成光能，为人们提供照明。这种电能电压低，能够与日常的相关设备相匹配，因此将光伏发电与LED 照明相结合，能够节省较多的电能消耗，照明度也较好，照明的时间长，使用寿命长，若出现损坏维修起来也非常快捷方便。

3.6 单体用户

光伏发电系统能够结合使用，也能够单独使用，为了更好地进行推广，很多投资转向了单独用户的开发与利用，通过技术转化，保证了技术的稳定可靠性，运行更加安全。发电公司通过对个别群体的分类，找到单独的用户群体，通过重点分析与突出个性，新能源光伏发电技术开发与应用，寻找最新的拓展渠道。实际应用中结合每个区域经济社会的现有状况，制定单独的用户开发计划。在较偏远的地区使用光伏发电技术，对于单独个体用户来讲，能够全面节省开支，保证用电的差异性，同时也把光伏发电价值发挥到了最大化。光伏发电是一种长效能源，对于单体用户的投放效果更加明显，为5～9 kW 的电量，更加符合小范围、小部分需求，能充分提升新能源应用价值，发挥出电能的最大优势。

4 新能源光伏发展技术前景

我国新能源的不断开发与应用，不但能够服务居民个体，更能够拓展到整个园区，当前一些建设的园区已经实现了新能源的使用，商业园区有效运用分布式光伏发电系统，解决了供电用电的难题，节省资源，减少运营成本。园区在建设时，需要把光伏发电系统搭建在园区厂房屋顶，采用自动跟踪安装方式，通过旋转两个轴可使得方阵面始终和太阳光垂直，从而最大可能捕获太阳能。能够同时跟踪太阳的方位角与高度角的变化，理论上可以完全跟踪太阳的运行轨迹以实现入射角为零，达到光伏发电系统发电量最大化。光伏发电体系在夜间没有光照的情况下，无法进行发电，受季节影响较大。随着技术的创新发展，分布式发电系统得以推广，这种方式具有储能的功能，能够在晚上供电，最大限度减少外网购电费用，保证基本的用电需要，同时也降低白天发电系统波动影响，使发电更加稳定可靠，通过自动化的调节系统，根据用电负荷自由做好削峰填谷，以此提升“自发自用”电量的占比。

5 结束语

光伏发电技术的应用效果越来越好，可对传统发电进行有效补充，保证地区供电用电质量。随着技术的创新与开发，实际应用中其体现了更好的成效。这种发电方式环保性好、节省资源、减少投入且维护简便，值得相关部门加大重视力度，做好相应研发推广，优化目前发展模式，有效提升光伏发电技术功能，建成集风、光、火、储一体的能源基地，在未来的发展中，其必将实现国家可持续发展目标。