太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用及相關(guān)問(wèn)題研究

王虎

摘要：在傳統(tǒng)能源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化的社會(huì)背景下，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿刃履茉囱杆侔l(fā)展起來(lái)，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)能源的有效替代，而光伏發(fā)電技術(shù)作為太陽(yáng)能利用的最有效方式之一，也隨之受到了越來(lái)越多的關(guān)注?；诖?，本文對(duì)當(dāng)前太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，同時(shí)圍繞該技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域存在的問(wèn)題及解決思路展開(kāi)探討，希望能夠?yàn)楣夥l(fā)電技術(shù)的相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能;光伏發(fā)電技術(shù);公共電網(wǎng)

引言：光伏發(fā)電技術(shù)通常是指利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，將照射在半導(dǎo)體材料上的光線吸收，并實(shí)現(xiàn)從太陽(yáng)輻射向電能的直接轉(zhuǎn)換，是目前太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)手段。與其他新能源技術(shù)相比，光伏發(fā)電技術(shù)具有著適用范圍廣、應(yīng)用形式多樣、建設(shè)周期短、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，具有著非常良好的發(fā)展前景，而對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)研究，自然也是十分必要的。

一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用情況

（一）光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)作為當(dāng)前光伏發(fā)電技術(shù)最為主要的應(yīng)用領(lǐng)域，目前主要可分為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)及混合光伏發(fā)電系統(tǒng)三種類型。其中并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)需要與公共電網(wǎng)相聯(lián)接，在依靠光伏電池陣列獲得電能后，通過(guò)逆變器將所獲直流電轉(zhuǎn)換為符合市電電網(wǎng)要求的交流電，并直接接入到公共電網(wǎng)中，為有關(guān)的大型用電系統(tǒng)提供持續(xù)電力支持，具有著供電穩(wěn)定性強(qiáng)、電能轉(zhuǎn)換效率高、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，使當(dāng)前光伏發(fā)電技術(shù)最為主要的發(fā)展方向[1]。同時(shí)，如果為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝了蓄電池，還能夠使系統(tǒng)具有可調(diào)度性，根據(jù)實(shí)際用電需求來(lái)靈活選擇并網(wǎng)或退出電網(wǎng)，并起到備用電源的作用，通常安裝于居民建筑。而離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)則屬于獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，并不會(huì)與公共電網(wǎng)聯(lián)接，通常由太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池等幾部分組成，多應(yīng)用于海島、邊防哨所等公共電網(wǎng)難以覆蓋的用電區(qū)域，或是為移動(dòng)通信基站、太陽(yáng)能路燈等需要獨(dú)立運(yùn)行的設(shè)備設(shè)施，雖然供電穩(wěn)定性有所不足，但卻有著很強(qiáng)的靈活性與環(huán)境適應(yīng)性。另外，在光伏發(fā)電受天氣、季節(jié)變化等因素影響較大的情況下，目前光伏發(fā)電技術(shù)還可以與其他發(fā)電技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，將一種或多種其他發(fā)電方式引入到光伏發(fā)電系統(tǒng)中來(lái)，以達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的效果。例如在冬季日照時(shí)間較斷的地區(qū)，就可以根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件，將風(fēng)力發(fā)電、水電等發(fā)電方式引入到光伏發(fā)電系統(tǒng)中來(lái)，以免因冬季日照時(shí)間短、太陽(yáng)能發(fā)電能量不足而影響正常電能供應(yīng)。

（二）光伏建筑一體化

光伏建筑一體化簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，通過(guò)光伏方陣與結(jié)合或集成的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電，并為建筑提供電力，是一種上世紀(jì)末期才剛剛興起的太陽(yáng)能發(fā)電新概念。從目前來(lái)看，根據(jù)光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用形式的不同，光伏建筑一體化主要可分為兩種。其一是僅以建筑為支撐載體，直接將各種形式的光伏陣列安裝在建筑屋頂、幕墻等處，多用于大型、高層建筑;其二是將建筑與光伏陣列深度結(jié)合，使各類光伏組件能夠以建筑材料的形式出現(xiàn)在建筑外立面建設(shè)中，成為構(gòu)成建筑的一部分，目前比較常見(jiàn)的結(jié)合形式有光電瓦屋頂、光電幕墻等，具有著低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。

（三）太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)

太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)屬于光伏發(fā)電技術(shù)與LED照明的結(jié)合，能夠充分發(fā)揮LED照明裝置與光伏發(fā)電同為直流電、電壓低的特點(diǎn)，利用太陽(yáng)能電池板等裝置將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能，直接輸送給LED照明裝置，之后再由LED照明裝置將電能轉(zhuǎn)換為光能，以達(dá)到依靠太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)照明的目的。與常規(guī)照明系統(tǒng)相比，太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)的效率更高，能夠在充分滿足照明系統(tǒng)正常運(yùn)行電力需求的同時(shí)，有效減少其對(duì)于公共電網(wǎng)所供應(yīng)電能的消耗，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本[2]。同時(shí)，在可充放蓄電池及并網(wǎng)技術(shù)的支持下，還能將多余的電能存儲(chǔ)起來(lái)或送入公共電網(wǎng)，并在天氣較差、光伏發(fā)電量不足時(shí)，轉(zhuǎn)由蓄電池或公共電網(wǎng)進(jìn)行供電，使照明系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到保證。

二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題

（一）發(fā)電效率問(wèn)題

光伏發(fā)電主要是通過(guò)對(duì)太陽(yáng)輻射能的轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)，受自然環(huán)境因素的影響較大，無(wú)論是云層阻隔所導(dǎo)致的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度降低，還是環(huán)境溫度、日照時(shí)間等因素的變化，都可能會(huì)使光伏發(fā)電的效率發(fā)生明顯變化，并給光伏發(fā)電效率的判斷帶來(lái)很大困難，而在光伏發(fā)電效率無(wú)法明確的情況下，有關(guān)光伏發(fā)電研究及光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)也會(huì)很難有效展開(kāi)。為解決這一問(wèn)題，當(dāng)前有關(guān)研究人員已經(jīng)開(kāi)始面向光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行期間的太陽(yáng)輻射、電壓、電流、溫度等各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行研發(fā)，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)變化的實(shí)時(shí)、同步記錄及全面存儲(chǔ)，而在未來(lái)的光伏發(fā)電技術(shù)研究中，相關(guān)研究課題也同樣會(huì)受到更多的關(guān)注[3]。

（二）蓄電池問(wèn)題

在光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中，通常都需要借助蓄電池來(lái)對(duì)多余電能進(jìn)行存儲(chǔ)，以盡可能提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，但由于現(xiàn)階段的大多數(shù)蓄電池都存在著質(zhì)量性能穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，一旦很容易受到充電電流過(guò)大、過(guò)小或過(guò)充等情況，其充電效率、壽命就會(huì)受到直接影響，因此蓄電池的應(yīng)用效果往往并不理想。針對(duì)這一問(wèn)題，可從蓄電池充放電狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷入手，借助專業(yè)傳感器或其他測(cè)量?jī)x器，對(duì)蓄電池的端電壓、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)利用這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在仿真環(huán)境下對(duì)蓄電池充放電狀態(tài)進(jìn)行判斷，之后再根據(jù)蓄電池充放電狀態(tài)差異來(lái)調(diào)節(jié)充電電流，并在發(fā)現(xiàn)電池充電完畢后及時(shí)停止充電，以有效延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，避免蓄電池充電效率下降。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，光伏發(fā)電技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能有效利用的重要技術(shù)手段，其在未來(lái)?yè)碛兄浅Ａ己玫陌l(fā)展前景，而要想推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用與進(jìn)一步發(fā)展，則還需熟悉了解其在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、混合光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏建筑一體化、光伏LED照明系統(tǒng)等方面的發(fā)展情況，并對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的發(fā)電效率與蓄電池問(wèn)題進(jìn)行不斷探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用綜述[J].環(huán)球市場(chǎng)，2017（5）：282.

[2]馬愛(ài)潔.太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)研究[J].電力系統(tǒng)裝備，2019（16）：60-61.