新能源光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用探析

大唐（海南）新能源開發(fā)有限公司 李 昆

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)于電能的消耗量越來越大，在此背景下，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的持續(xù)供應(yīng)，應(yīng)積極研發(fā)并應(yīng)用新能源發(fā)展技術(shù)，而光伏發(fā)電技術(shù)則是重要發(fā)展方向之一。對(duì)于新能源光伏發(fā)電技術(shù)來說，在我國電力產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍呈現(xiàn)出逐漸擴(kuò)展趨勢，通過將光能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能的可持續(xù)供應(yīng)，這也與我國社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)電能的具體需求較為吻合。其主要優(yōu)勢體現(xiàn)為清潔無污染，且可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力可持續(xù)發(fā)展的有效促進(jìn)，從而保障人們生產(chǎn)生活獲得必要能源條件。今后，應(yīng)加大對(duì)新能源光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用力度，明確技術(shù)要點(diǎn)，使其影響范圍得到進(jìn)一步擴(kuò)展。

詳細(xì)來說，光伏發(fā)電主要是將光能轉(zhuǎn)化為離子態(tài)，然后獲得自由離子，進(jìn)而產(chǎn)生電能。對(duì)于上述過程來說，其與以往的風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電差異明顯，主要表現(xiàn)為光伏發(fā)電的電能轉(zhuǎn)化率更高，并且在應(yīng)用此種電能轉(zhuǎn)化方式時(shí)，不需要機(jī)械運(yùn)作或燃料消耗，這也使得其體現(xiàn)出了污染小、清潔性明顯等優(yōu)勢，不會(huì)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞。并且，光能屬于可再生能源，因此通過對(duì)這一新能源的發(fā)掘與利用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)我國當(dāng)前能源壓力的有效減輕，從而保障了電能供應(yīng)的穩(wěn)定性。

1 新能源光伏發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)分析

不受地域限制。太陽光屬于自然光，且不會(huì)受到地域限制，同時(shí)也使得不同地區(qū)的用電需求得到了滿足。整體來看，我國新能源儲(chǔ)備豐富，這也為新能源光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)造了良好條件。

電能轉(zhuǎn)化率高。新能源光伏發(fā)電技術(shù)的另一特點(diǎn)體現(xiàn)為光能轉(zhuǎn)化為電能的專業(yè)率較高，已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的發(fā)電方式，并且此種新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用可適應(yīng)多種惡劣環(huán)境條件，在日常發(fā)電過程中，并不需要對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行頻繁維護(hù)，這也使得其后續(xù)運(yùn)行維護(hù)成本較低。而從技術(shù)角度來看，新能源光伏發(fā)電方式的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)體系的有效精簡，這也使得能源利用率更高、能量的傳輸速度更快。

發(fā)電成本較低。在對(duì)新能源光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，優(yōu)勢特點(diǎn)還體現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能生產(chǎn)成本的有效控制，因此發(fā)電成本會(huì)直接決定電力企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。通常來說，發(fā)電成本主要取決于發(fā)電總成本和發(fā)電總量的比例。當(dāng)前，隨著我國科技水平不斷提高，對(duì)光伏發(fā)電組件的研發(fā)也越來越深入，在如此行業(yè)背景下，光伏發(fā)電成本逐漸降低，這也為后續(xù)光伏發(fā)電技術(shù)大規(guī)模推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 新能源光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 微網(wǎng)技術(shù)

微網(wǎng)系統(tǒng)抗干擾能力較差，因此應(yīng)提高該系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全方位管理，進(jìn)而保證其運(yùn)行狀態(tài)最佳。當(dāng)前，微電源是微網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，由于系統(tǒng)的總能量固定，因此在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，應(yīng)最大限度避免微電網(wǎng)受到負(fù)面影響，這樣才能使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到保證。

同時(shí)，在微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，還應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)的運(yùn)行安全，這就需要對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與相關(guān)配置參數(shù)是否高度一直進(jìn)行確定，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改良，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)以往微網(wǎng)運(yùn)行中安全風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。對(duì)于以往的微網(wǎng)運(yùn)行來說，雖然也設(shè)置了相應(yīng)的保護(hù)設(shè)施，但整體保護(hù)效果并不明顯，尤其難以發(fā)揮雙向保護(hù)作用[1]。而通過對(duì)新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，則可實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)模式下的故障檢測操作，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的問題，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行安全性的有效保證。

2.2 光伏大棚技術(shù)

當(dāng)前，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展也已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)新的階段，越來越多的先進(jìn)技術(shù)理念被應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，這也使得我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展提供了重要?jiǎng)恿?。在?dāng)前的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，農(nóng)業(yè)光伏大棚應(yīng)用范圍越來越廣，其農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)種類也越來越多，無論是水果類、蔬菜類、林業(yè)類的生產(chǎn)規(guī)模都明顯擴(kuò)大，同時(shí)也使得養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新的階段，這都與光伏大棚技術(shù)的應(yīng)用有直接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定區(qū)域光照程度的大幅增加，同時(shí)光伏大棚也體現(xiàn)出了防水、防風(fēng)的功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物種植成活率及產(chǎn)量的有效保證。

圖1 某光伏大棚側(cè)俯圖

對(duì)農(nóng)業(yè)光伏大棚這一技術(shù)進(jìn)行深入分析可發(fā)現(xiàn)，其是一種綜合了農(nóng)業(yè)特色種植、太陽能發(fā)電的綜合性技術(shù)體系，專業(yè)化程度較高，與我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求較為吻合。今后在開展農(nóng)業(yè)大棚建設(shè)時(shí)，應(yīng)將新能源光伏發(fā)電技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)體系，這樣不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前農(nóng)業(yè)土地資源的有效節(jié)約，同時(shí)也提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與周邊生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)程度。

通過對(duì)光能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用的照明燈具、植保設(shè)備等有持續(xù)電能供應(yīng)。除此之外，農(nóng)業(yè)光伏大棚的在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)部溫度、濕度的有效控制，從而保證內(nèi)部植物始終處于良好生長狀態(tài)。同時(shí)，通過新能源光伏技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外線的有效隔絕，進(jìn)而削弱其對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的輻射程度。并且，通過光伏大棚的應(yīng)用還可有效避免大棚內(nèi)部出現(xiàn)晝夜溫差較大的現(xiàn)象，進(jìn)而使大棚內(nèi)部環(huán)境始終保持溫度恒定的狀態(tài)。

2.3 集中式新能源光伏發(fā)電技術(shù)

對(duì)于集中式光伏發(fā)電來說，可通過特定的光電器件將其引入到公共電網(wǎng)中，并且保證光電器件分布均勻，這樣可使供電穩(wěn)定性得到保證。當(dāng)前，中央光伏發(fā)電廠的組件主要包括光電交換站、光伏組件，并且通常會(huì)建設(shè)在一些新能源豐富的地區(qū)，例如，大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地、平原開闊地等，其可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程供電，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)供電穩(wěn)定性的有效保證[2]。

在具體實(shí)施集中式新能源光伏發(fā)電站建設(shè)時(shí)，應(yīng)注意將電流輸送到電壓為10kV的大電網(wǎng)中，并且要建設(shè)新能源發(fā)電站，通過這種方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源發(fā)電系統(tǒng)各項(xiàng)功能的不斷完善，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源的有效開發(fā)及利用。當(dāng)前，光伏發(fā)電照明設(shè)施是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常會(huì)應(yīng)用到的此基礎(chǔ)設(shè)施，其也是以集中式新能源光伏發(fā)電站為基礎(chǔ)前提，例如，日常生活中的街道照明設(shè)施、草坪照明設(shè)施、樓道照明設(shè)施等，其都運(yùn)用了新能源照明技術(shù)，這也使得其供電穩(wěn)定性得到了保證。

2.4 分布式新能源光伏發(fā)電技術(shù)

分布式光伏發(fā)電廠可將光伏發(fā)電能力直接轉(zhuǎn)化成為能源負(fù)荷，這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的有效控制，在對(duì)此種方法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，其涉及了電源電池、逆變器、電網(wǎng)接口、保護(hù)裝置等一系列組件，這也使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到了保證，尤其實(shí)現(xiàn)了新能源向電能的轉(zhuǎn)換。目前來看，分散式光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在我國形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并且被廣泛應(yīng)用到了建筑行業(yè)中，通過將新能源發(fā)電與建筑工程領(lǐng)域的有效融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源電池組各項(xiàng)功能的有效完善，同時(shí)也使得能源供應(yīng)的持續(xù)性得到了保障。

圖2 光伏電站原理圖

例如，在現(xiàn)代化建筑工程建設(shè)過程中，彩鋼屋頂則實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源的有效運(yùn)用，使其可以轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而為建筑內(nèi)部電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)提供能源支持。并且，新能光伏發(fā)電方式的推廣應(yīng)用也使得大型工程建設(shè)施工，對(duì)周圍環(huán)境的負(fù)面影響程度明顯降低，促進(jìn)了我國環(huán)保理念的有效落實(shí)。此外，新能源水泵也是以分散式的新能源光伏發(fā)電技術(shù)為前提，由于我國一些地區(qū)年降雨量較小，因此需要長期大量供水，以此保證當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)順利。

而通過新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，則實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)前水電站運(yùn)轉(zhuǎn)的有效促進(jìn)，其主要是通過逆變器的作用來將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡瑥亩鴰?dòng)誰能運(yùn)行。對(duì)于此種新能源水泵來說，將其與傳統(tǒng)的水泵相比，其在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的可能性明顯降低。并且，新能源光伏發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)較為簡單，因此前期發(fā)電設(shè)備運(yùn)輸、發(fā)電站建設(shè)的成本較小，工期較短。例如，某6MW的新能源發(fā)電廠占地面積為80km2，在建設(shè)施工過程中，所需材料及設(shè)備較少，并且建設(shè)工期較短，這也實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能供應(yīng)成本的有效控制。

3 我國新能源光伏發(fā)電技術(shù)今后發(fā)展方向淺析

與發(fā)達(dá)國家相比，我國在新能源光伏發(fā)電技術(shù)方面的研究雖然取得了階段性成果，但依然處于起步階段，在逆變器及安全性能等方面尚且存在一些亟須解決的問題，這也直接影響了新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。今后，為實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問題的有效解決，可從以下幾個(gè)方面入手：首先，將以往的風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電結(jié)合，實(shí)現(xiàn)發(fā)電平衡；其次，根據(jù)實(shí)際發(fā)電需求，安裝相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置，通過這種方式來降低光伏發(fā)電過程對(duì)周圍公共電網(wǎng)的影響程度[3]；最后，將新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)接入公共電網(wǎng)，以此保證光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

對(duì)于新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器來說，其可以將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，從而為用戶提供持續(xù)性強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)的電壓。從當(dāng)前逆變器的應(yīng)用情況來看，其主要問題體現(xiàn)為逆變過程中會(huì)形成電壓脈沖，如果不能實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓脈沖的有效控制，勢必會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，而從安全角度來看，電壓脈沖問題必須解決，可以運(yùn)用濾波器來實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問題的有效治理。此外，雖然現(xiàn)階段我國的光伏發(fā)電已經(jīng)形成了相對(duì)完善的保護(hù)措施，但當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)分離之后，往往會(huì)產(chǎn)生孤島效應(yīng)，這也導(dǎo)致了設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的可能性明顯加大。而想要實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問題的有效解決，應(yīng)運(yùn)用主動(dòng)移頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源故障及電壓狀態(tài)的有效檢測，這樣可以及時(shí)消除潛在的安全隱患。

4 結(jié)語

當(dāng)前，新能源的開發(fā)利用已經(jīng)成為促進(jìn)我國社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵路徑，新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用則是重要體現(xiàn)，為人們生產(chǎn)生活提供了極大便利?？梢钥闯?，對(duì)于新能源光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)促進(jìn)了我國能源革命開展的作用，這一技術(shù)性變革也提高了我國社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展程度。對(duì)于新能源光伏發(fā)電技術(shù)來說，其還強(qiáng)調(diào)了生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益有機(jī)結(jié)合的重要性，通過具有創(chuàng)新性的技術(shù)體系運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)我國多個(gè)地區(qū)電能供應(yīng)穩(wěn)定性的有效保證，同時(shí)也逐漸強(qiáng)化了人們的生態(tài)文明意識(shí)。

今后，應(yīng)正視新能源光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢及不足，確定最為適宜的應(yīng)用范圍，如加大光伏技術(shù)與我國建筑工程行業(yè)的融合力度，可通過設(shè)置光伏能量玻璃幕墻、在建筑頂部安裝新能源電池板吸能的方式，來保證光伏發(fā)電技術(shù)可為建筑內(nèi)部能源需求提供保障，這樣可使建筑物室內(nèi)空間的舒適程度得以提高。應(yīng)注意始終以生態(tài)性、可持續(xù)性作為新能源光伏發(fā)電技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的關(guān)鍵入手點(diǎn)，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)我國新能源技術(shù)體系的不斷完善，進(jìn)而促進(jìn)現(xiàn)代社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。