关键词:光伏发电；应用；分析
本文将主要对光伏发电的特点及发展进行综合评价，结合我国太阳能发电市场具体情况及政府相关政策，分析发电方式，并对其未来应用前景进行了展望。
1光伏发电技术
光伏发电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。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。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，再配合功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，就形成P型半导体。
当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。
1.1概念
将太阳能用光伏电池组件转换为电能的技术称为光伏发电技术，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。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地；光伏系统还具有安全可靠、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原理
并网光伏发电系统可将太阳能电池阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电，并实现与电网连接并向电网输送电能。这种发电系统的灵活性在于，在日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。
1.3并网光伏发电系统组成
并网光伏发电系统主要由太阳能电池组件、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以光伏发电设备极为精炼，可靠、稳定、寿命长，安装维护简便。
1.4太阳能电池板的分类
有单晶硅、多晶硅、非晶硅和铜铟镓硒薄膜电池等。一般单晶硅转化效率最高，多晶硅转化效率次之，所以一般选择的标准是光照强度强的旅游地区可以选择单晶硅，太阳光照比较弱的地区可以选择多晶硅。
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2光伏发电的应用
2.1光伏幕墙技术的应用
光伏幕墙是现在光伏发电和建筑一体化中使用较为广泛的一种技术，光伏幕墙技术主要指的是在玻璃幕墙内部应用双玻璃光伏组件替代普通材料，这样光伏幕墙会兼具光伏发电以及隔音、隔热、安全等功能。在光伏玻璃幕墙技术的应用过程中，除了可实现充分利用太阳能发电的目标，还可以实现绿色建筑指标控制的目的，可在相关工程中加大光伏幕墙技术的应用力度，为建筑行业的可持续发展提供支持。
2.2光伏采光技术的应用
顶部采光技术是建筑工程常用的节能措施之一，白天通过自然采光代替建筑内部分照明，起到节能降耗的效果。由于太阳光线直射屋顶，因此，在建筑顶部安装的光伏电池板相对于玻璃幕墙可接收到更多的辐射能量，利用小时数更多，发电量更优。在顶部采光设计加入光伏技术有2种模式：（1）与光伏幕墙技术类似，采用双玻璃组件可同时满足采光与发电的要求；（2）采用透明材料与常规光伏组件混布的方式，常规组件可按规则排列，也可按图案（企业名称、LOGO等）排列，该方式可减少太阳光带来的热辐射，多用于炎热地区。光伏采光顶的应用，有利于减少太阳对建筑物的辐射，提高受光率，推动绿色建筑建设的进一步发展。
2.3光伏发电在观光旅游景点上的应用
选择一个含有湖的旅游景点，本研究所选的是甘肃省陇南市西和县的晚霞湖旅游景点，湖面面积大约120hm2，因为附近有酒店、停车场、游乐园、KTV、钓鱼池、还有温泉等娱乐休闲场所，还有许多其他小型的电子娱乐产品，考虑到耗电量比较大，所以想在湖面建立一个小型的光伏并网发电系统，在湖面上利用泡沫将光伏组件漂浮在湖面上还能抑制湖中海藻等植物的疯长，太阳能组件用钢丝绳固定，以免发电时出现故障，组件与组件之间保持一定的空隙，以避免阴影的遮挡，使得光伏组件更大程度的接收当光源，使发电量达到最大。
为了方便游客玩累了休息，我们考虑在室外陆地上搭建一些帐篷和按摩型座椅，白天玩累了可以躺在椅子上欣赏风景。手机、电脑及其他电子产品都是游客出门的必带品，即使出门带了充电宝，但长时间在外面的话充电宝也会没电，所以我们会在座椅上安装充电设备以供游客充电使用。这些电也将由光伏发电来提供，当然晚上也可以坐在室外座椅上吃烧烤、看星星等。使用光伏发电技术不仅为游客提供了方便，还节约了其他传统能源，最重要的在保护了环境的同时，亦为游客提供了一个轻松舒适的环境。
在光伏发电过程中，由于太阳能受地域及天气影响较大、分散、能量密度低，太阳能发电具有时间性和季节性，白天太阳光照好，晚上无光照；夏天阳光照好、冬季光照弱，因此白天利用光伏发电供旅游景点正常运转，多余的电量并入国家电网，还可以将发出来的电用来加热水，为游客提供生活用水，多余的电量还可以并入国家电网，实现光伏发电的“自产自销”以及“就地消纳”的环保理念。
结语
随着人们对环境问题的关注越来越深，太阳能作为一种可再生绿色能源受到了人们的广泛关注。通常将太阳能发电分光伏和光热两种模式，本文主要探讨了光伏发电的综合特点，从光伏发电开发条件、发电经济性、政策环境、发电技术以及接网要求等方面进行了综合分析评价，并对其未来发展进行了简单预测和展望从未来发展趋势来看，到2020年我国光伏发电技术应当已基本成熟，逐渐开始实现规模生产，且光伏电的成本也会明显下降，在一定程度上提高了光伏发电市场竞争力。2020-2030年间光伏发电将基本进入到规模化生产，此期间国家政策支持可能会逐渐减弱甚至取消。2030-2050年光伏发电将进入到平稳发展阶段，但由于本身光伏发电特点，规模扩大会受到一定限制。
参考文献
[1]中国科学院清洁能源技术发展中心.中国光热发电的可行性及政策研究报告[R].2009,12.
[2]符慧德,裴刚,季杰,等.槽式聚焦光电/光热综合利用系统的性能研究[J].太阳能学报,2010,9:56-59.
论文作者:崔晓武
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：光伏论文; 技术论文; 组件论文; 太阳能电池论文; 电能论文; 采光论文; 半导体论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;