新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用途徑

冀虎生　李良

【摘要】：太陽能是地球上所有人類賴以生存的能源，也是一切其他能源的來源，無論是石油能源、火能，還是現(xiàn)代高科技研究產(chǎn)物新能源等，都由太陽能通過轉化得來，在一定歷史時期為人類生活提供能源或便利。因此，隨著科技的發(fā)達，人類漸漸掌握了更多將太陽能轉化為我們需要能源的方法，這種通過某種特定裝置將太陽能轉化為特定能源的方式，叫做太陽能轉換。

【關鍵詞】：發(fā)電系統(tǒng)；光伏能源；應用

引言

目前我國社會中隨著光伏發(fā)電的技術逐漸的應用，全球范圍內(nèi)也開始推廣這一技術，并且應用在電廠的發(fā)電工作中和不斷的應用過程中，這一技術的優(yōu)勢也日漸突出，正如人們所期待的光伏發(fā)電方式，能夠在人口的密集區(qū)緩解用電壓力情況，也能夠減少環(huán)境的污染現(xiàn)狀。同時為我國資源的節(jié)約帶來了巨大的好處，所以這一發(fā)電方式成為我國電力技術發(fā)展過程中最為先進，也最受期待的發(fā)電方式之。

1、光伏發(fā)電技術應用現(xiàn)狀

1.1光伏發(fā)電原理

光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成包括光伏組件、并網(wǎng)逆變器、配電柜等設備，通過光生伏特效應將光能轉化為電能，然后逆變器將太陽電池板中的直流電轉變成交流電并使用。其原理如圖1所示。

光伏方陣的大小一般根據(jù)屋頂大小決定，但周圍應預留足夠的位置放置逆變器。此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)使用雙向電表，如果某日光照充足輻射量大，用戶可以“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”；如果某日為陰雨天氣而導致發(fā)電量不足，用戶可通過電網(wǎng)正常用電。

1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)構成及分類

（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)具體包含以下幾個方面：即光伏電池組、控制器、蓄電池與逆變器所構成的發(fā)電與電能交換系統(tǒng)。（2）其主要包含2中發(fā)電系統(tǒng)，即離網(wǎng)光伏以及并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。其中的離網(wǎng)光伏發(fā)電屬于比較普遍的太陽能的運用受到，其簡單易操作，同時適用范圍比較廣泛。但受到蓄電池體積大以及維護繁瑣等因素的制約，制約了其實際的應用。而并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，如果在用電負荷過大，同時太陽能電力不夠時需要通過電網(wǎng)購電，而負荷比較低亦或太陽能電力足夠時，通過將多余的電力售賣給電網(wǎng)。該系統(tǒng)并不需要蓄電池環(huán)節(jié)，因此，進一步降低了成本，得到了普遍的應用。

2、新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用途徑

2.1單體用戶太陽能光伏技術的應用

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)電技術從10W到100W不等，從而適用于不利廣泛建設電網(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)也為光伏技術提供了無電凈水能力。廣西廣播電視地球站提出了小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計理念，開發(fā)了光伏發(fā)電系統(tǒng)在小型化單體用戶應用上的技術支持，只有完善小型太陽能光伏技術的應用，才能夠在整體電力系統(tǒng)中得到用電需求的保障。

2.2光伏發(fā)電技術在建筑設計中的應用

2.2.1建材型建筑

建材型建筑就是在建筑設計階段，將光伏發(fā)電設備融入建筑物中作為常規(guī)建筑材料使用，傳統(tǒng)建筑物將磚面或鋼混結構作為外墻，主要用于保護建筑主體安全和美觀，但現(xiàn)在可以將光伏發(fā)電設備嵌入外墻，作為建筑裝飾面，起到吸收光能轉化電能和建筑物安全美觀的作用，在發(fā)電供應建筑物內(nèi)部光照的同時，吸收陽光避免室內(nèi)高溫，減少空調(diào)使用頻率，降低建筑物對環(huán)境破壞。建材型建筑的光伏發(fā)電設備材料主要由鋼和玻璃組成，在整體設計中不僅要考慮建筑物和設備的安全性能，還要注重現(xiàn)代建筑屋頂美觀，光伏發(fā)電設備要具有一定縱深才能高效吸收光能，避免建筑物大量光照，在居民建筑物中要考慮頂層住戶和中間層住戶的區(qū)別，在設計時注重樓頂和樓體表面設備的安裝，保障電能輸送到每一戶居民家中，因此在電纜設備安置上也要考慮使用年限等原因。

2.2.2普通型建筑

普通型建筑不同于建材型建筑將光伏發(fā)電設備融入建筑物中的特點，而是在建筑物表面安裝設備，做簡單的結合處理，適用于目前已有建筑物，但在較常用于頂層用戶，主要材料有鋼混支架，發(fā)電設備和電線等，由于只能設置在樓頂，因此也要格外注意磨損和防雷，建筑表面安置的發(fā)電設備安置簡單方便，安裝成本相較于建材型建筑較低，且具有更強的使用性能，屋頂吸收光照多使得發(fā)電量較多，這種高效率的發(fā)電方式在我國居民建筑物群中非常實用。

2.3太陽能光伏技術在電力系統(tǒng)中的應用

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。在交通領域中，部分無人值守的道班中能夠通過配合應用光伏技術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)。其研發(fā)的應用途徑中，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。

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，對建筑材料的應用進行創(chuàng)新，結合BIPV 光伏發(fā)電的技術可以實現(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。中鐵建設集團提出應用 MPPT 技術結構進行光伏發(fā)電的應用，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)的應用方式，從而獲取了硬件電力在樓體設計中的容量計算發(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)生的供電需求關系能夠應用到光伏欄板、光伏雨蓬、光伏采光頂、光伏幕墻、光伏遮陽等技術的應用實現(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用。

結語

目前，光伏發(fā)電是一種比較理想的綠色能源，在中國的應用領域非常廣泛，并充分發(fā)揮了其優(yōu)勢功能。中國在對光伏發(fā)電的保護方面，應積極制定相應措施、完善相關政策法規(guī)，從而促進光伏發(fā)電技術可持續(xù)發(fā)展，為未來的綠色工程建設起到推進作用。

【參考文獻】：

[1]楊波.試析太陽能光伏發(fā)電技術與應用[J].黑龍江科技信息，2016（28）：122.endprint