新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用途徑

文/成竹

新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用途徑

文/成竹

光伏發(fā)電技術(shù)作為新能源的代表，是我國建立能源開發(fā)與利用的基礎(chǔ)。本文從光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸電原理與系統(tǒng)應(yīng)用方式中的分析，提出我國在新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用途徑，通過單體用戶的供電需求和完善，以及整體電力系統(tǒng)的支持，形成光伏新能源的多元化應(yīng)用途徑，旨在促進我國通過不同渠道應(yīng)用光伏新能源進行電力系統(tǒng)的補充。

發(fā)電系統(tǒng) 光伏能源 應(yīng)用方式

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)作為新能源的基礎(chǔ)

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸電原理

傳統(tǒng)資源日漸枯竭，而人類社會在不斷開發(fā)可供電能消耗的多種再生資源，從而以新型能源取締傳統(tǒng)能源，包括潮汐能、洋流能、波浪能、地?zé)崮?、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、以及本文討論的太陽能。從太陽能的開發(fā)應(yīng)用中能夠看到其可再生的優(yōu)勢，而更加具備穩(wěn)定性與清潔性的基礎(chǔ)，也是人們普遍認可的資源獲取方式。而基于太陽能吸收而轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，就是光伏發(fā)電技術(shù)。而進行光伏發(fā)電的系統(tǒng)，其核心是蓄電池組件，配合相應(yīng)的控制器和逆變器，形成在光照時間內(nèi)的光能轉(zhuǎn)換，進而儲備相應(yīng)的電能，以供人們生活需求的應(yīng)用。當(dāng)陽光直射到接受設(shè)備時，光子激發(fā)了電子的內(nèi)在潛能從而產(chǎn)生了轉(zhuǎn)移，朝向太陽能電池轉(zhuǎn)移，為運動表面增加相應(yīng)的電子數(shù)量，而在形成電池表面與背景的不平衡電子儲備時，會從其導(dǎo)線部分轉(zhuǎn)移至電能儲備，從而形成太陽能電池的電力與正負極，以供輸電需求和應(yīng)用。

1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用概述

光伏發(fā)電系統(tǒng)以應(yīng)用進行區(qū)分，可分為并網(wǎng)光伏發(fā)電與獨立光伏發(fā)電兩種類型。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)是在不進行與電網(wǎng)鏈接的情況下進行的電能輸出方式，僅需要配以蓄電池進行電能儲備就可以獨立完成發(fā)電過程。并網(wǎng)光伏發(fā)電主要是通過鏈接國家電網(wǎng)進行的輸送發(fā)電方式。因其在發(fā)電過程中沒有進行電能儲備，而是將電能輸送到國家電網(wǎng)，因此在應(yīng)用中省去了蓄電池的部分，從而也降低了部分成本。通過利用光伏陣列提供的電能支持，可以節(jié)省國家電網(wǎng)成本和能量消耗。但是在傳輸上也增加了部分傳輸時間與費用，但是總體上得到了應(yīng)用途徑的廣泛拓展。在《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》中國家電網(wǎng)提出了發(fā)展光伏新能源發(fā)電的規(guī)劃。而在普遍應(yīng)用獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，也有《民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》等政策的支持，從而為研究光伏新能源的應(yīng)用途徑提供了拓展的空間與研究的基礎(chǔ)。

2 新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用途徑

光伏發(fā)電技術(shù)在太陽能資源的獲取中提供了可再生持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而從發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)造與功能上也可以發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用價值的體現(xiàn)，在替代常規(guī)能源的發(fā)展路線上必然能夠支持我國的電能應(yīng)用。理論上我國電能的輸送和產(chǎn)出每年高達19000×108t 標(biāo)準(zhǔn)煤的用量。而太陽能資源的獲取可以配橫配電系統(tǒng)內(nèi)的電能支持，從而在日均輻射量4kW·h的每平米中得到廣大的電能支持。

2.1 單體用戶太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用

太陽能資源適用于我國的全方位地區(qū)，而小型的電源光伏發(fā)電技術(shù)從10W到100W不等，從而適用于不利廣泛建設(shè)電網(wǎng)的偏遠地區(qū)。如海島上或者高原地區(qū)和邊防哨所等。其家庭用電的需求也可以配合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)同時供給，產(chǎn)生5～9kW的電力支持。尤其在光伏水泵技術(shù)發(fā)展之后，可以初步解決某些地區(qū)的深井用水和灌溉需求，同時太陽能凈水器的研發(fā)也為光伏技術(shù)提供了無電凈水能力。2012年廣西廣播電視地球站提出了小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計理念，開發(fā)了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在小型化單體用戶應(yīng)用上的技術(shù)支持。只有完善小型太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用，才能夠在整體電力系統(tǒng)中得到用電需求的保障。

2.2 太陽能光伏技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國電力系統(tǒng)始終處于緊張狀態(tài)，以城市供電為例，在應(yīng)用電能的高峰期必然產(chǎn)生過高的需求量，而在配合使用并網(wǎng)光伏發(fā)電的過程中，可以規(guī)避其使用高峰期的公共用電需求。在交通領(lǐng)域中，部分無人值守的道班中能夠通過配合應(yīng)用光伏技術(shù)提供備用電能的支持，從而保障運輸能力始終處于有電狀態(tài)。而部分標(biāo)志燈和高空障礙燈都能夠由其技術(shù)提供電力支持。其研發(fā)的應(yīng)用途徑中，對于通信通訊的電力支持也不容小覷，通常微波中繼站無需人工值守但是當(dāng)光纜維護站出現(xiàn)電能供給不足的情況，也必須經(jīng)過人為供電完成通訊電源系統(tǒng)的持續(xù)供電，但是依據(jù)配合并網(wǎng)光伏發(fā)電的應(yīng)用，可以實際解決這一問題，同時對供電系統(tǒng)形成雙重保障。而大型光伏供電站的建立，能夠解決我國部分地區(qū)的大規(guī)模用電問題。其20k W～60MW 的獨立光伏電站能夠?qū)崿F(xiàn)停車場充電和風(fēng)光互補電站的用電需求，從而在其應(yīng)用中建立起完善的電力系統(tǒng)。

目前我國依據(jù)新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展和完善，對建筑材料的應(yīng)用進行創(chuàng)新，結(jié)合BIPV光伏發(fā)電的技術(shù)可以實現(xiàn)建筑樓體的電能儲備與輸出，從而實現(xiàn)節(jié)能用電和生態(tài)需求。中鐵建設(shè)集團2016年時，提出應(yīng)用MPPT技術(shù)結(jié)構(gòu)進行光伏發(fā)電的應(yīng)用，對建筑體進行供電配給需求的研究，便于緩解公共用電的需求，提供了單軸跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用方式，從而獲取了硬件電力在樓體設(shè)計中的容量計算發(fā)電數(shù)據(jù)信息，闡述了光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑本身產(chǎn)生的供電需求關(guān)系能夠應(yīng)用到光伏欄板、光伏雨蓬、光伏采光頂、光伏幕墻、光伏遮陽等技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)。而除去建筑行業(yè)本身能夠得到的電能輸出外，在應(yīng)用到油田作業(yè)中也能夠提供實際的電能需求，包括對油氣設(shè)施陰極保護、油區(qū)道路監(jiān)控、邊遠油井供電系統(tǒng)、LED路燈綠色照明系統(tǒng)、油氣管道自控測控系統(tǒng)、輸油管道電加熱、油田油氣管道閥室電源等情況的應(yīng)用。除此之外我國在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)上進行研究，太陽能制氫加燃料電池的研發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)運動物體在其行進中配合光伏發(fā)電技術(shù)提供自身電能需求。而在電能需求更為特殊的遠程船舶上，我國中船黃埔造船集團提出了將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用到船舶上的研究，從降低二氧化碳排放量的考慮中，規(guī)劃了應(yīng)用主電網(wǎng)構(gòu)成并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)，通過搭載光伏發(fā)電系統(tǒng)完成輸電需求。

[1]林莉,李玉宏,陳維鉛,許世鵬.0.4MW光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用及消納分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2016(20)：126-127.

[2]邵心元.光伏發(fā)電技術(shù)在變電站綠色節(jié)能改造工程中的應(yīng)用研究優(yōu)先出版[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015(03)：95-98.

作者單位 長園深瑞繼保自動化有限公司 江蘇省南京市210000

成竹（1983-），男，江蘇省南京市人。南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院2003級本科畢業(yè)生。職稱：初級工程師。研究方向為試析光伏新能源行業(yè)發(fā)展迅速的利與弊。