太阳能光伏发电技术应用中的相关问题探讨

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摘要：太阳能是一种绿色可再生能源，因其具备清洁环保、储量大等优点引起了人们的广泛关注，尤其是太阳能光伏发电技术的应用成为当前世界各国讨论的热点话题。本文主要对太阳能光伏发电技术应用中的相关问题进行了简要分析。

关键词：太阳能；光伏发电；应用

中图分类号：TK511文献标识码： A

引言

从目前的发电技术来看，光伏发电具有很大的资源优势，尤其是光伏电池通过太阳电池方阵、蓄电池组、控制器等多个组成部分的功能发挥，取得了更好的发展前景，光伏发电技术在通信、工业、光伏建筑一体化等多个领域得到了广泛的技术运用和推广，取得了更好的成效。

一、太阳能光伏发电系统

1、太阳能光伏发电系统基本组成

太阳能光伏发电系统的主要组成部分包括电池方阵、蓄电池储能装置、控制器、逆变器和用电设备等。太阳电池板借助于光照产生电动势，通过串联并联形成电池方阵，使其电压满足输入电压的要求。再利用逆转器将其转换为交流电，供给交流负荷或并入电网。 

2、太阳能光伏发电系统与建筑一体化

作为一种新的概念，太阳能光伏发电系统与建筑一体化（BIPV）指的是在建筑维护结构外表面安装太阳能光伏发电方阵。该系统将太阳能光伏发电系统和建筑物完美地结合了起来，工作原理和普通太阳能光伏系统一样，区别在于该系统除了能为建筑提供电能，还可以充当建筑物修饰。

BIPV系统的组成包括光伏阵列、支架、冷却空气通道等。对于一个完整的BIPV系统，蓄电池储能装置、系统控制器、逆变器也应包括在内。光伏系统和建筑结合，可作为独立的电源供电给建筑物供电，也可以与建筑物低压供电系统并网供电。当BIPV系统并网供电时，蓄电池可以不设，但必须设置并网装置。BIPV系统并网供电也是目前BIPV系统应用的主流，因为该系统不需要设置蓄电池储能装置，可以大幅度降低了系统建设成本。在建筑能耗越来越高，并且环境污染日益严峻的今天，作为新兴能源的太阳能光伏系统必然越来越被重视，太阳能光伏发电与建筑一体化也必将成为未来建筑发展的方向。 

二、太阳能光伏发电系统的设计

太阳能光伏发电系统可以分为光伏并网发电系统和光伏独立发电系统。

1、太阳能光伏独立发电系统

太阳能光伏独立发电系统主要是运用于路灯、通讯基站、海岛、无电区以及偏远山区等地方。通常情况下，由太阳能电池组件组成的交流负载、直流负载、离网型逆变器、蓄电池组、太阳能充放电控制器等共同构成该系统。在有光照的情况下，光伏方阵可以将太阳能转化为电能，给负载供电是通过太阳能充放电控制器来实现的，与此同时，向蓄电池组充电；如果在没有光照的情况下，就会由蓄电池组通过太阳能充放电控制器向直流负载供电，与此同时，独立逆变器的供电也是由蓄电池组来完成的，通过独立逆变器将蓄电池组中的电能转变为交流电，然后向交流负载供电。

2、太阳能光伏并网发电系统

由直交流逆变器以及太阳能电池组共同组成了太阳能光伏并网发电系统。 该系统不仅可以在逆变器的作用下将太阳能转换成的电能转变为交流负载从而让用户直接使用，还可以将转换后的电能向交流电网上输送。

太阳能光伏发电技术中发展最迅速的应用方式就是光伏并网发电系统。相对于独立光伏发电系统而言，光伏并网发电系统基本上就是太阳能发电未来的主要发展趋势。该系统具有以下几个方面的优点：（1）灵活的并网方式。该系统的并网方式结合了集中型和分散型，不仅可以就地消耗发电，把剩下的电力并入电网从而获取效益，还可以卖掉并入电网的电能获取效益。（2）可以更快、更精确的对光伏电池进行跟踪，从而最大限度的向电网中输送电能，从而降低功率损耗。（3）该系统简化的中间环节，可以使蓄电池充放电过程中的电能消耗较少，降低了中间环节引起的运行和维护成本。与此同时，还使因为废电池回收造成的环境污染有所降低。

三、太阳能光伏发电技术的应用

1、太阳能电池的功能、种类与结构

太阳能光伏技术是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的技术。通常所说的光伏技术也可以说是太阳能电池技术。太阳能光伏系统主要包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器、照明负载等。当照明负载为直流时，则不用逆变器。

太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。常用太阳电池按其材料可以分为：晶体硅电池、硫化镉电池、硫化锑电池、砷化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、叠层串联电池等。

太阳能电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，既可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能自行车、太阳能飞机都相继问世。然而对人类最有吸引力的是太空太阳能电站，它的建立无疑将彻底改善世界的能源状况，人类都期待这一天的到来。

2、光伏发电的产品用途及太阳能电池的应用

光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三方面：为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，以及微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和草坪灯等；并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过2008年北京“绿色奥运”部分用电由太阳能发电和风力发电提供。

我国太阳能电池应用领域在不断扩大，已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面，光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多特殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看，与工业发达国家相比还有很大的差距，主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解，以及系统应用仅限于独立运行，还没有并网运行和与建筑业结合。因此，有必要加强太阳能电池应用技术研究和示范，推进产业化，拓宽应用领域和市场。

四、太阳能电池产业的发展前景

随着太阳能光电技术的日趋成熟和商业化发展，太阳能光电技术的推广应用有了长足的进展。目前，各国的光伏计划雄心勃勃，世界各地已建成多座兆瓦级光伏电站，如最大的是位于美国加州的光伏电站，装机容量为6.5MW；现正在希腊克里特岛建造的一座阳光电站，装机容量为50MW。除此之外，一些国家推出的屋顶计划将更引人注目，显示了光伏发电的广阔应用前景和强大的生命力。各国屋顶计划的实施，将有力地促进太阳能光电的应用普及，使其进入千家万户。近期将以高效晶体硅电池为主，然后逐步过渡到薄膜太阳能电池和各种新型太阳能光电池的发展。应用上将从屋顶系统突破，逐步过渡到与建筑一体化的大型并网光伏电站的发展。 

结束语

太阳能光伏发电是一种绿色能源,近年来随着太阳能电池板单晶硅原材料成本的大幅下降,光伏行业被越来越多的人认识。太阳能电池光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。

参考文献

[1]王晏,甘贵林.太阳能路灯在城市中的应用探讨[J].青海科技，2008.

[2]张兴然.太阳能光伏发电技术研究[J].天津工程师范学院学报，2009.

[3]李建忠等．太阳能光伏发电应用研究进展综述[J]．广西大学学报，2012.