太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用

【摘要】太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用有效地解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)電能的供應(yīng)性問題，同時(shí)其廣泛應(yīng)用有助于緩解能源短缺現(xiàn)狀，有望成為替代能源，同時(shí)也應(yīng)該看到，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的研究和應(yīng)用還存在著很多問題需要解決和研究，特別是在我國這樣一個(gè)起步比較晚的國家，但毋庸置疑的是，隨著科研人員的不斷努力，未來太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的技術(shù)瓶頸一定會(huì)被不斷突破，而其應(yīng)用前景也將越來越廣闊。本文就太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行簡單的闡述。

【關(guān)鍵詞】太陽能；光伏發(fā)電技術(shù)；應(yīng)用

1、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

1.1太陽能電池技術(shù)

對于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，光伏電池在其中占據(jù)著最重要的地位，然而在應(yīng)用光伏電池時(shí)光電轉(zhuǎn)換的效率以及生產(chǎn)的成本是其最應(yīng)當(dāng)注重的問題。隨著科技的進(jìn)步，人們開始對第一代光伏電池進(jìn)行了改變，在光伏電池這能夠加入了許多的非硅材料，一方面能夠減少制作材料的成本，同時(shí)在降低半導(dǎo)體材料對電能消耗方面也有著十分顯著的作用。

1.2光伏陣列的最大功率跟蹤技術(shù)

根據(jù)實(shí)際的情況，光伏陣列功率在輸出時(shí)通過非線性的傳導(dǎo)，能夠與周圍的環(huán)境、光照強(qiáng)度以及負(fù)載狀況等因素聯(lián)系在—起。從圖1我們可以看出，圖上的兩條曲線分別表示了光伏陣列的電流以及電壓輸出的特性。其中A點(diǎn)表示的是當(dāng)曲線1以及曲線2在太陽光照強(qiáng)度不同的情況下，光伏陣列某個(gè)時(shí)刻的運(yùn)行軌跡的相交。一旦太陽輻照強(qiáng)度出現(xiàn)變化，輸出特性曲線也會(huì)隨之改變，從1上升到2，此時(shí)若負(fù)載1若保持不變，則系統(tǒng)會(huì)停留在A′上，其功率與相應(yīng)的最大點(diǎn)存在了一定的距離。而將負(fù)載特性將1變化到2，則太陽輻照度變化也會(huì)由2轉(zhuǎn)為1，相應(yīng)的工作點(diǎn)會(huì)從B點(diǎn)轉(zhuǎn)為B′點(diǎn)。

1.3聚光光伏技術(shù)

太陽的光能經(jīng)過路徑出現(xiàn)損耗，因此地面上太陽光能中的能量十分有限，而聚光光伏技術(shù)的產(chǎn)生，不僅能夠減少路徑對太陽光能的損耗，同時(shí)還能進(jìn)—步增加太陽能的使用效率。其主要的工作原理是使用面積較小的高性能聚光電池來聚集太陽光，這樣能夠在提高太陽光輻照密度的同時(shí)，有效的減少生產(chǎn)的成本。聚光器在聚光光伏系統(tǒng)中非常重要。

1.4孤島效應(yīng)檢測技術(shù)

在電網(wǎng)運(yùn)行中，錯(cuò)誤的操作或維修原因造成供電中斷等故障時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)會(huì)持續(xù)運(yùn)行，并通過負(fù)載電壓的方式來實(shí)現(xiàn)供電，因此形成了自給供電的孤島，這種現(xiàn)象我們稱之為孤島效益。一旦光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)孤島效應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)電頻、電壓無法控制，用戶用電設(shè)備受到損害等情況，甚至在維修的過程中還會(huì)對維修人員的安全帶來影響。在并網(wǎng)逆變器側(cè)中，孤島效益的檢測方法主要有兩種方法：被動(dòng)檢測和主動(dòng)檢測。其中被動(dòng)式檢測主要應(yīng)用于電網(wǎng)斷電的情況下，其能夠通過對逆變器輸出端電壓、頻率以及相位等變化來檢測電壓輸出中是否出現(xiàn)孤島效應(yīng)。而主動(dòng)式檢測主要是通過對逆變器進(jìn)行調(diào)整來對其輸出的頻率、功率等帶來干擾。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，主動(dòng)式檢測所造成的干擾會(huì)被電網(wǎng)鎖相環(huán)的平衡消除。

2、太陽能光伏技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 BIPV的應(yīng)用

“光伏發(fā)電與建筑物集成化”（Buildinginfegrafed/attachedphotovoltaic） 的概念早在1991年被正式提出，并很快成為熱門課題。此后，一些國家開始逐漸引入改概念并與予以實(shí)施、推廣與“太陽能屋頂計(jì)劃”相關(guān)的各種項(xiàng)目。太陽能屋頂?shù)谋举|(zhì)就是在建筑物的屋頂安裝太陽能電池，讓他們合為一體，并且引出端要通過控制器、逆變器與公共電網(wǎng)連接在一起，以太陽能電池板為主要功能硬件，將電網(wǎng)并聯(lián)后，再將電傳輸?shù)矫考颐繎?，也就形成了用戶并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。

2.2光伏遮陽

光伏建筑一體化的進(jìn)一步目標(biāo)是將光伏器件與建筑材料集成化。例如說，把建筑物的屋頂、窗戶的材料以及向陽面的外墻都安置成光伏器件，不僅可以當(dāng)作建筑材料來使用還可以用于發(fā)電，正可以雙重利用。畢竟光伏器件是作為建筑材料來使用的，還應(yīng)該對其有更高的要求，應(yīng)該像建筑材料一樣，能夠做到防水防潮，還能夠保持溫度隔離熱量，還應(yīng)該達(dá)到一定的抗壓抗剪的強(qiáng)度以及與電氣絕緣等相關(guān)的性能。施工方面，要做到安全第一，施工時(shí)，便于操作實(shí)施，安裝完成后還應(yīng)該達(dá)到外墻面美觀的效果等其他必要的因素。不言而喻，通過把部分建筑材料用光伏器件來代替，更能控制光伏發(fā)電的成本，更有利于大家對于光伏技術(shù)的認(rèn)可已達(dá)到普遍使用。

2.3在發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

①通信功能。主要完成接收監(jiān)控器采集的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)的控制等。②數(shù)據(jù)處理及記錄功能數(shù)據(jù)的計(jì)算處理主要完成對必要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的計(jì)算處理功能。③安全監(jiān)控功能對于系統(tǒng)通過通信采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)發(fā)生狀態(tài)異常、保護(hù)動(dòng)作等能及時(shí)在本地發(fā)出報(bào)警并記錄相應(yīng)信息供運(yùn)行人員分析處理。④事件順序記錄和事故追憶事件順序記錄和事故追憶有利于對事故的分析和處理。發(fā)生故障時(shí)，能夠儲(chǔ)存發(fā)生異常變化時(shí)時(shí)間事件的順序，同時(shí)還能夠自動(dòng)打印出發(fā)生事故的確切時(shí)間。能夠記錄事故前M幀、后N幀的運(yùn)行參數(shù)變化過程，通過內(nèi)部自帶的自動(dòng)分析功能，繪制圖形以及數(shù)據(jù)表格以用來將事件再現(xiàn)清晰描繪事故發(fā)生的變化過程，以便于開展后續(xù)工作。⑤報(bào)表功能。通過表格的形式，將主要的設(shè)備運(yùn)行信息，記錄數(shù)據(jù)保存下來，減少人工勞動(dòng)力，以及出錯(cuò)率。⑥打印功能。將所關(guān)心的數(shù)據(jù)、圖形、報(bào)表打印出來。⑦參數(shù)設(shè)置和維護(hù)功能。主要進(jìn)行所需的各種參數(shù)的設(shè)置維護(hù)：保護(hù)模塊參數(shù)設(shè)置、曲線配置和通信參數(shù)配置。

小結(jié)：

能源短缺是當(dāng)今世界能源的主要問題，隨著化石能源的不斷消耗，能源短缺問題日益嚴(yán)重，且因化石燃料的燃燒利用效率較低，對大氣的污染影響極其嚴(yán)重，全球氣候變暖、霧霾、冰川融化等近幾年熱度很高的話題都與化石能源的利用密不可分，鑒于此，可再生替代能源的應(yīng)用研究引起了人們的高度重視并取得了重大突破。然而在我國，有關(guān)太陽能發(fā)電技術(shù)的研究與國際上尚存在較大差距，因此研究太陽能發(fā)電技術(shù)尤其是光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢對國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的重要意義。