太阳能光伏发电及相关技术研究

太阳能光伏发电及相关技术研究

姚敏学

中能建西北城市建设有限公司 陕西西安 710075

摘要：随着现代工程产业的不断发展，带来的环境污染与能源危机也日益突出，太阳能作为一种新型的能源，其相关的太阳能光伏发电技术是 当下很多国家重视和着重发展的一项科学技术。 本文从太阳能光伏发电技术研究出发，分析了几种太阳能光伏发电技术的应用方式，供从事太阳能光伏发电技术研究与应用的工作人员参考。

关键词：太阳能；光伏发电技术；研究应用

太阳能是目前经济发展中较为理想的一种可再生能源具有产生的污染较少和能源较为充足的特点，在这样的情况下，太阳能光伏发电技术的发展十分迅速，其应用规模在逐渐的扩展。当下很多国家已经在发展和应用太阳能光伏发电技术，并取得了一定的成效，该项技术已经成为新能源开发的一项重点技术，并且减轻了全球的能源压力和负担。

一、太阳能光伏发电系统的组成

通过光生伏打效应将太阳能转化为电能就是所谓的太阳能光伏发电,这个系统主要是由电缆、逆变器、蓄电池组、交直流配电柜、太阳能电池方阵、控制器以及其他BOS所组成川。作为太阳能光伏发电系统中关键的组成部分，太阳能电池起到的是转换能量的作用，可以将太阳能或者其他可以发光的物体的能量吸收过来,然后将光能向电能转换的器件,通常用硅电池作为太阳能电池。为了使太阳能电池板的发电功率得到保证,一般运用单晶硅的太阳能片将电池片封装;要采用低铁钢化蜮面玻璃作为太阳能光伏岌电系统的玻璃，不仅要保证91%以上的透光率内,还要在耐紫外线辐射的基础之上,仍然保证一定透光率;采用EVA膜层作为连接剂和密封剂,在高透光率得到保证的同时,还要具备抗固化、抗紫外线以及抗氧化的能力。

太阳能光伏发电系统中用来将直流电向交流电转化的装置就是所谓的逆变器。直流电是太阳能电池所转化的电能,但是交流负载才是我们平常应用的负载，所以逆变器在太阳能光伏发电系统中是必不可少的。按照适行方式,可以将逆变器分为并网逆变器以及独立运行逆变器。在太阳能电池并网运行的发电系统中主要适用并网逆变器，用来将发出的电能向电网反馈;在太阳能电池独立运行发电系统中主要透用独立运行逆变器,它不仅可以将发出的电能向电网反馈,同时还可以供电给独立负载固。蓄电池组主要是在微网系统以及独立型系统中适用,对太阳能电池方阵转化的电能进行存储并供电给负载是其主要的作用。

控制器作为太阳能光伏发电系统的核心部件，具有以下几个方面的功能:①检测信号。控制器可以检测光伏发电系统中各个单元和装置的参数和状况,为系统进行保护、控制和判断提供依据;②控制充电。控制器可以以蓄电池和电状态和当前太阳能资源状况为根据,对最佳的充电方式予以确定,从而实现快速高效的充电，并使蓄电池寿命受到的充电方式的影响降到最低。③管理放电;④保护设备;⑤诊断定位故障;⑥指示运行状态。

二、太阳能光伏发电技术研究

(一)太阳能电池技术

太阳能电池技术是太阳能光伏发电技术的核心技术太阳能电池技术能够提高光电之间的转换效率，降低应用太阳能技术生产的成本。太阳能电池技术的第一代应用方式是将硅片作为应用基础,现阶段该项应用技术已经成熟，而且该项应用方式在很大程度上提高了太阳能技术的应用成本;太阳能电池技术的第二代应用方式是将薄膜作为应用基础这种将很薄的光电材料铺设在非硅材料衬底上的方式，减少了半导体材料的损耗程度，是一种非常适合批量生产的太阳能电池技术，同时也极大地减少了太阳能电池技术的应用成本。

(二)光伏阵列大功率跟踪技术

为了让太阳能电池在供电的过程中发挥最大的光电转换作用，就需要控制光伏阵列的工作情况，保证光伏阵列能够达到最大的功率输出。光伏阵列大功率跟踪技术实质上就是一个动态寻找最优处理方式的过程，通过检测光伏阵列当前状态下的电流与电压，来计算出当前光伏阵列的输出功率将新得到的输出功率与之前得到的输出功率进行对比，如此反复，在检测的过程中不断舍小取大，最后得到光伏阵列的最大输出功率，并使光伏阵列能够在最大输出功率的工作点上。

(三)聚光光伏技术

在现实生活中太阳能密度能够直接达到地面的很低,造成对太阳能可利用程度较小的问题，为了解决这一问题，加大太阳能的应用程度，技术人员研究了一种技术叫做聚光光伏技术。聚光光伏技术能够将太阳光汇集到聚光电池上，提高太阳能照射的程度，且聚光光伏设备的制作成本要比太阳能电池的做作成本要少，因此应用该项技术还可以可以减轻太阳能光伏发电的成本。聚光器是聚光光伏技术应用的主要设备，相关的技术人员根据光学的应用原理设计了很多种聚光器，其运行的原理是太阳能将聚光器加热到一定程度后，聚光器再将太阳能传送到太阳能电池上，实现光电转化的过程。

三、太阳能光伏发电技术应用

(一)光伏建筑应用

光伏发电技术与建筑工程相结合的光伏建筑应用，是目前为止对太阳能光伏发电技术最大规模的应用，其应用的方式主要有两种,第一种是将光伏器与建筑工程相结合,将平板光伏器安置建筑物屋顶，运用光伏阵列与发电电网并行的形式为用户提供电力资源，做到太阳能光伏发电技术与传统电力技术的结合;一种是将光伏电池安装在建筑物的屋顶上,用光伏电池的玻璃幕墙来代替普通的玻璃幕墙,屋顶的玻璃幕墙能够吸收太阳能,这样既能实现对太阳能的应用，又能实现对建筑资源的节约。目前相关技术人员研制出来的彩色光伏材料，已经能够代替现代建筑中的一部分建筑材料，这样很能让建筑具有更加独特的魅力。

(二)独立光伏发电系统应用

独立光伏发电系统指的是不与其他发电系统相连接的独立的发电系统，具有独立运行和不受其他发电系统干扰的特点，这种独立的光伏发电系统通常设置在郊外或者是较为偏远的地区，如一些哨所、海岛、偏远农村等地区因为这些地区很难和城市形成一个整体的发电系统。太阳能光伏发电系统能够做到在白天发电，但用电确是全天性的，这就要求在独立光伏发电系统中要具有完善的储能系统，做到对白天太阳能资源的储存，这样在晚上没有现成的太阳能资源的时候也能满足用户的电能需求。现阶段我国的独立光伏发电系统的建立技术还不是十分完善，因此在实际的运用过程中受到天气等外界因素的影响较多,这导致了供电系统的不稳定，但独立光伏发电系统仍然是偏远地区的主要供电方式。

(三)在LED节能灯上的应用

LED节能灯是当今社会较为主要的一种节约电力资源的 产品, LE D节能灯的照明结构主要是由发光二极管或者是半导体材料组成的，该项结构可以将电能转换为光能，满足人们的照明需求，这种照明方式具有高效率、低耗能、使用寿命长等特点。将太阳能光伏发电技术与LED节能灯结合在一起，指的是将光生伏特原理应用在照明技术上,在LED节能灯中实现太阳能向光能的转换。太阳能光伏发电技术之所能和LED节能灯结合在一起，是因为两者之间用的都是直流电并且使用的电压都较低，两者的结合不需要变频器的转换，能够直接将光伏电池的能源转换成LED节能灯所需要的直流电，提高了照明系统的供电效率，也可以应用电能储备的系统来进行对太阳能的储存。

四、结语

太阳能是当前人类所以开发和应用的能源中及较为广泛的一种能源，相关专家关于太阳能的开发技术已经研究了一段时期，并且取得了一定的研究效果，比如说太阳能光伏发电技术。在进行对太阳能光伏发电技术的研究与应用时，技术人员需要结合实际的电能需求以及太阳能资源的应用程度，运用先进科学的技术，实现对太阳能的应用。

参考文献:

[1]辛培裕.太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D].华北电力大学,2015.

[2]芦浩.太阳能光伏发电技术应用研究与普及［J］.中国 新技术新产品,2016(16):28- 29.

[3]孟浩.太阳能光伏发电技术研究评述［J］.高技术通 讯,2013(06):654- 661.