新能源光伏发电技术运用

新能源光伏发电技术运用

程祎凯、郭敏敏、李俊、宋庚龙、石梅英、张国英

国网山东省电力公司惠民县供电公司 251700

摘要：随着社会经济不断发展，各种能源消耗日渐增多，比如煤炭、石油、天然气等，能源的消耗危机已经逐渐成为全世界共同的问题。新能源的开发和利用已经成为了刻不容缓的课题，太阳能是最为丰富的可再生能源之一，具有无污染、可再生等优势，是世界上公认的最为理想的代替能源之一。将太阳能这种可再生能源进行有效利用，就能代替传统的能源，可有效的缓解能源紧张的情况。鉴于此，本文对新能源光伏发电技术的运用进行了深入的探讨，以供参阅。

关键词：新能源；光伏发电；运用

1光伏发电

1.1光伏发电技术概述

将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术。其是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电具有较少受地域限制、安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。

1.2光伏发电技术原理

新能源光伏发电技术是一种直接将太阳光的辐射转化为电能的发电模式，利用了半导体PN结的光生伏特效应。当太阳光照射在PN结上时，部分光被反射，其余部分或变成热能，或使光子与半导体的原子价电子发生碰撞形成空穴电子对。由于存在扩散运动，P区带正电，N区带负电，PN结两端产生电势差，如果将多个电池串联或并联在一起，接通外电路就会形成电压和电流，太阳能便被转化为电能。

光伏发电技术最重要的组件就是太阳能电池，根据电池材料类型分为以下几种：(1)晶体硅。单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池；(2)非晶硅。薄膜太阳能电池；(3)多元化合物。CdTe太阳能电池、CuInGaSe2太阳能电池等；(4)化学染料。染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池。根据电池材料的研发阶段，光伏技术大致可分为三代。由于半导体材料的类型不同，每一代的整体效率和性能差别很大。第一和第二代光伏电池技术较为成熟，已投入大规模的商业化生产；第三代电池技术则多处于研发阶段。光伏发电技术应用于许多领域，比如通信、建筑、集成光伏应用、交通、电信、太阳能道路和农村偏远地区等。

根据应用形式，可将光伏发电分为以下几种：(1)大型并网电站。发电主要用于并网，占地大、光照条件好、规模大、度电成本低、远距离传输，需进行无功补偿；(2)离网型光伏。用于解决无电区、偏远地区的用电问题，不并网，需要配备蓄电池等储电装置，在阴雨天气时也能持续供电；(3)分布式光伏。结合建筑特点而设计，比如屋顶太阳能发电、窗式太阳能发电等，可用于家庭照明及用电，也可接入配电网。

1.3光伏发电技术特点

1.3.1不受地域限制

太阳能资源覆盖范围及其广，有光照射到的地方就能采用光伏效应进行驱动发电，完全不受区域位置的影响。

1.3.2转换效率高，维护方便，使用寿命长

近距离的建立发电和供电设备，可以避免远距离输电而产生的电能损耗；还能更好的维护设备，延长其使用寿命。

1.3.3无污染性

太阳能是可在生资源，是一种清洁能源。太阳能光伏发电技术可以直接将光能转换成电能。其过程不用使用燃料燃烧，直接避免了对环境的污染。

1.4光伏发电的优势

光伏发电方式与其他的发电方式有着本质上的区别，水力发电或者风力发电都需要借助涡轮装置的转动形动能，将其转化为电能，而光伏发电能够直接将光能转化为电能，不需要借助其余的机械装置。并且，太阳能是一种可再生的清洁型能源，能源的获取不会受到空间的限制。光伏发电技术在工作时，不会产生任何的有害气体、粉尘与噪声，对环境产生的影响微乎其微，是一种非常环保的发电技术。除此之外，光伏发电技术使用的发电装置的安装较为简便，可以实现远程操控，可以做到真正的无人值守，维护的周期更长，相对来说在维护上花费的资金要比其他发电技术花费的更少。

2新能源光伏发电技术的应用

2.1光伏并网应用

光伏并网指的是通过使直流电经过逆变器处理，从而转换成与电网的幅值以及电压频率等一致的交流电，再将其传入到电网中进行能量输送。光伏并网具有很大的优势，由于光伏矩阵会受到阴雨天气的影响从而不会产生相应的电能，而在阴雨天气环境下，光伏并网可以将电网内的电能输送给负载，这样便不会影响负载的正常使用。而当其处于光照的环境下，又可将剩余的电量全都传入到电网之中，进行电量的储存。对于光伏发电并网系统而言，可分为可调度式光伏并网发电系统以及不可调度式光伏并网发电系统，二者所具备的功能也各不相同。对于可调度式光伏并网发电系统而言，其不但可以使经过逆变器处理所转换出来的交流电流输入到电网中，同时还可以作为蓄电池，以此保证光伏发电并网系统不会断电，能一直进行正常工作。而对于不可调度式光伏并网发电系统而言，在经过逆变器处理后，其可以转换出与电网频率、相位相同的交流电，而在光照的强烈作用下，太阳能电池板会产生大量的电能，当产生的电能要比负载使用的电能多时，剩余的电能便会直接传入到公共电网中，这样在阴雨天气或者没有阳光的环境下，电网也可向负载进行电能的输送，以保证负载可以进行正常工作。

2.2光伏建筑一体化应用

光伏建筑一体化应用主要包括以下几个方面的内容：在建筑物能够收集阳光较多的地方配置光伏器具，这样就可以实现光伏发电和电网的并联，实现了光伏建筑一体化。这种光伏建筑物一体中，使用的是光伏器具集成化和建筑物在房顶安装光伏电池板，同时在建筑物中的幕墙使用光伏玻璃幕墙来代替，这样就可以提高太阳能的有效利用，而且还实现建筑物材料和光伏发电材料同时使用在建筑物中，能够有效的控制好光伏发电的建造成本。在现代建筑物中要求外部装饰的可观性，因此在光伏玻璃幕墙中也研制出了彩色的光伏玻璃幕墙，这样既能够解决建筑物美观的问题，还解决了建筑物使用能源的问题，是现在比较先进的建筑物。

2.3独立光伏发电应用

独立发电系统不会对电网带来干扰，控制方式较为简便，常常被应用到电网无法覆盖到的地方，如山村、野外、海岛等。由于独立光伏发电系统覆盖范围广，应用难度低，因此，受到广泛关注和应用，并成为光伏发电主要应用的研究方向之一。需要注意的是，独立光伏发电系统在应用过程中也存在致命缺陷，如极易受到天气、气候的影响，发电稳定性差。但是，其简便实用的特点依然对偏远地区的日常用电具有重大的作用。同时，其经济、环保的优势，符合可持续发展的要求，未来将在新能源光伏发电领域占有一席之地。

2.4太阳能水泵的应用

太阳能水泵一般利用在干旱地区，这些地区般太阳光照能力很强，又需要大量并且长时间抽水。现在已经出现了大型新能源光伏水泵站，通过逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换成交流电，从而带动水泵工作。这种水泵系统一般投资很高，但是运行不需要耗能，可以有效的减少运行费用，维修次数也比普通柴油抽水机少，所以有一定的利用价值。

3结束语

大力支持新能源光伏发电的技术研究、积极推行其广泛应用是我国促进可持续发展的贯彻实施、缩小与国外差距的极其重要的手段，新能源光伏发电技术的应用不仅对长远发展有积极影响，更有巨大的商业价值，上文提到的照明系统、水泵系统和并网等在节约能源之余，在市场上都有一定竞争力。因此对新能源光伏发电技术运用进行探究具有十分重要的现实意义。

参考文献

[1]沈浩.光伏发电现状与发展综述[J].机电信息，2016，(30).

[2]莫一波，杨灵，黄柳燕，等.各种太阳能发电技术研究综述[J].东方电气评论，2018，1(17).