任鵬

（河北省電力勘測設(shè)計研究院，河北石家莊 050031）

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用研究

任鵬

（河北省電力勘測設(shè)計研究院，河北石家莊 050031）

隨著工業(yè)化進程的發(fā)展，資源問題逐漸成為制約人類發(fā)展的重要問題，尋找新能源是擺在人類社會面前一個嚴(yán)峻的課題，目前世界各個國家都在積極探索清潔能源，清潔能源的生態(tài)效益對人類的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。太陽能光伏發(fā)電就是應(yīng)用清潔能源的重要方式?；谝陨希疚暮喴治隽颂柲芄夥l(fā)電技術(shù)，研究了太陽能光伏發(fā)電的具體應(yīng)用。

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)

第一代光伏發(fā)電技術(shù)和第二代光伏發(fā)電技術(shù)采用的是半導(dǎo)體技術(shù)，其中第一代光伏發(fā)電技術(shù)利用單晶硅和多晶硅進行光伏發(fā)電，第二代光伏發(fā)電技術(shù)采用薄膜電池進行發(fā)電，例如硅薄膜電池、碲化鎘薄膜電池等。第三代光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用了現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)，通過均勻的聚光來實現(xiàn)發(fā)電，提升電池的轉(zhuǎn)化率。

1.1 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)原理

太陽能光伏發(fā)電主要以太陽電池為基礎(chǔ)，實現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)對太陽能的利用［1］。光伏發(fā)電的原理圖如圖1所示，太陽光照射pn結(jié)上，形成空穴-電子對，空穴在pn結(jié)作用下從n區(qū)向p區(qū)流動，電子則由p區(qū)向n區(qū)流動，在接通電路的過程中就會形成電流。

1.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

1.2.1 太陽電池方陣

光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心就是太陽電池，其也是根據(jù)太陽電池的半導(dǎo)體光伏效應(yīng)實現(xiàn)發(fā)電的，可以說，太陽電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的最基本單元，不同種類光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽電池規(guī)格不同，一般太陽電池的尺寸在4平方厘米到200平方厘米之間，工作電壓在0.5V左右，工作電流在20-25毫安之間。太陽電池本身不能夠作為獨立電源，在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，需要將多個太陽電池進行串聯(lián)，之后進行封裝，這就組成了含有多個太陽能電池的組件，功率一般在幾瓦到幾十瓦之間，太陽能電池組件可以作為獨立的電源輸出電能，此外，可以將多個太陽能電池組件在支架上進行串聯(lián)和并聯(lián)，這就形成了太陽能方陣，大大提升了發(fā)電能力，滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)負載的功率輸出需求。

1.2.2 蓄電池

蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能之后，可以將電能存儲在蓄電池中，實現(xiàn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)工作的連續(xù)性，提升了發(fā)電效率，方便了對生活生產(chǎn)中所需要的能源提供。

1.2.3 充電和放電控制器

圖1 光伏發(fā)電原理圖

蓄電池存儲電能需要充電，釋放電能需要放電，放電對于蓄電池尤其是鉛酸電池有著嚴(yán)重的影響，會縮短蓄電池壽命，影響發(fā)電效果，降低發(fā)電效率。充放電控制器能夠?qū)π铍姵氐某潆娺^程和放電過程進行控制，避免過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。具體來所，充放電控制器能夠?qū)π铍姵氐暮呻姞顟B(tài)和電壓狀態(tài)進行分析，從而判定其充電和放電是否達到過充電和過放電的臨界點，如果達到臨界點，其會發(fā)出停止充電或放電的指令，有效保證了蓄電池的安全，延長了蓄電池壽命。

1.2.4 交直流逆變器

交流電向直流的轉(zhuǎn)換依賴于整流器，整流器能夠?qū)?0Hz交流電進行整流，從而轉(zhuǎn)化為直流電，而直流電向交流電的轉(zhuǎn)換則依賴于逆變器，相對于整流過程來說，直流電轉(zhuǎn)化為交流電的過程稱為逆變［2］。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生直流電，直流電供電有著一定的局限性，例如在轉(zhuǎn)變電壓的時候較為復(fù)雜，交流電則相對簡單，交直流逆變器就能夠?qū)⒐夥l(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電逆變?yōu)榻涣麟姡瑥亩奖愎╇姟?/p>

2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

2.1 農(nóng)村邊遠地區(qū)的發(fā)電

相較于城市來說，農(nóng)村發(fā)展程度較低，發(fā)展速度較慢，受限于經(jīng)濟發(fā)展水平，許多電力基礎(chǔ)建設(shè)不完善，農(nóng)村用電一度成為困擾我國農(nóng)村發(fā)展的重要問題。應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)村邊遠地區(qū)的發(fā)電，農(nóng)村有著許多空曠的路堤，便于太陽能的收集，這就給光伏發(fā)電帶來了有利條件，農(nóng)村發(fā)電對光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用主要有獨立的光伏電站、太陽能照明燈、小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)等。

2.2 農(nóng)業(yè)大棚光伏

農(nóng)業(yè)大棚光伏將太陽能光伏發(fā)電和智能溫控結(jié)合到一起，形成現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)大棚，大棚采用鋼制骨架，在大棚上安裝太陽能光伏組件，同時保證光伏發(fā)電和大棚采光要求，光伏發(fā)電支持大棚灌溉系統(tǒng)，進行植物補光，提升大棚溫度，滿足冬季供暖，促進大棚作物生長。

2.3 魚塘光伏

魚塘光伏主要指的是在魚塘上設(shè)置太陽能板進行發(fā)電，甲魚、大閘蟹不喜陽，利用太陽能板遮陽，對于喜陽的水產(chǎn)品，則加大太陽能板組件之間的距離，將養(yǎng)魚業(yè)和光伏發(fā)電結(jié)合起來，提升效率，優(yōu)化資源配置，上可發(fā)電下可養(yǎng)魚。

2.4 分布式光伏電站

分布式光伏電站通常是指利用分散式資源，裝機規(guī)模較小的、布置在用戶附近的發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏電站一般在建筑的屋頂安裝太陽能光伏發(fā)電模塊，能夠通過陽光實現(xiàn)持續(xù)的補充電力。分布式光伏電站能夠減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)清潔發(fā)電，在遇到地震等重大自然災(zāi)害的時候，能夠滿足建筑的供電需求，不會因電網(wǎng)的中斷而受到影響，發(fā)電的穩(wěn)定性較強。

3 結(jié)語

綜上所述，能源問題是制約人類社會發(fā)展的重要問題，太陽能是清潔型能源，對太陽能的利用符合可持續(xù)發(fā)展的需求。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)化，其在社會上的各個領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。本文簡要研究了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用，旨在為太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用實踐提供參考。

［1］張立文，張聚偉，田葳，張曉紅.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2010，03：4-8.

［2］李蔚.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方式及發(fā)展前景［J］.智能建筑電氣技術(shù)，2011，02：22-24.

［3］呂豪杰.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)進展及其應(yīng)用［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2015，02：146.

任鵬（1981—），男，漢族，河北石家莊人，現(xiàn)供職地河北省電力勘測設(shè)計研究院，本科，研究方向為新能源發(fā)電設(shè)計。