摘要：太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，太阳能技术的利用是兴隆集控中心柘皋变电站展示的一个耀眼的亮点，太阳能与变电站的一体化设计汇集了当今多种技术手段和绿色能源的理念。柘皋变电站有安徽省电力公司第一套“变电站光伏直流系统”。该系统在变电站直流系统基础上，增加了太阳能电池组和光伏控制器，经光伏控制器稳压输出给蓄电池充电，并供变电站直流负载，光伏控制器和充电器可交替工作，互为备用。
关键词：太阳能光伏发电；变电站；应用
1 太阳能光伏发电系统
光伏发电系统主要由太阳能组件（电池板）、控制器和逆变器三大部分组成。①太阳能电池。光伏发电技术的关键元件是太阳能电池，在同等条件下晶体硅电池与薄膜电池发电量约为3：1.1。②安装方式。晶体硅电池组成的太阳能组件，可安装在屋顶；也可垂直安装于墙面或替换窗户玻璃，但垂直安装不是最佳角度，发电效率仅为选择最佳角度时的40%，若作为窗户玻璃会对室内采光造成影响。 ③运行方式。从运行方式上来讲，目前的太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，不带蓄电池的光伏并网发电系统及带蓄电池的光伏并网发电系统。
2 太阳能光伏发电系统工作原理
太阳能光伏发电是通过太阳能电池组件的光电效应将太阳能转化为直流电能并贮存。太阳能供电系统由太阳能电池组件构成的太阳能电池方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、直流负载等组成。太阳能电池方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给负载供电。
太阳能充放电控制器是连接太阳能电池方阵、各种用电设施和蓄电池组的控制中心。通过对系统输入输出功率的调节与分配，实现太阳能光伏系统的各种控制功能。太阳能充放电控制器采用阶梯式逐级限流充电方法，依据蓄电池组端电压的变化趋势自动控制多路太阳能电池组方阵的依次接通或切离，即可充分利用宝贵的太阳能资源，又可保证蓄电池组安全而可靠地工作。该站的独立光伏发电系统主要由太阳电池方阵、蓄电池、控制器以及阻塞二极管组成，其作用分别如下：
2.1光伏电池方阵
方阵的作用是将太阳辐射能直接转换成电能，供给负载使用。一般由若干太阳电池组件按一定方式连接，再配上适当的支架及接线盒组成。
2.2蓄电池组
蓄电池组是太阳电池方阵的贮能装置，其作用是将方阵在有日照时发出的多余电能贮存起来，在晚间或阴雨天供负载使用。在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，除了供给负载用电外，还对蓄电池充电；在冬天日照量少，这部分贮存的电能逐步放出，在这种季节性循环的基础上还要加上小得多的日循环，白天方阵给蓄电池充电，（同时方阵还要给负载用电），晚上则负载用电全部由蓄电池供给。因此，要求蓄电池的自放电要小，而且充电效率要高，同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。常用的蓄电池有铅酸蓄电池和硅胶蓄电池，要求较高场合的也有价格比较昂贵的镍镉蓄电池。
2.3控制器
在不同类型的光伏发电系统中控制器各不相同，其功能多少及复杂程度差别很大，需根据发电系统的要求及重要程度来确定。控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等组成。在简单的太阳电池，蓄电池系统中，控制器的作用是保护蓄电池，避免过充，过放。若光伏电站并网供电，控制器则需要有自动监测、控制、调节、转换等多种功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果负载用的是交流电，则在负载和蓄电池间还应配备逆变器，逆变器的作用就是将方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成220伏交流电，供给负载使用。
2.4阻塞二极管
也称作反充二极管或隔离二极管，其作用是利用二极管的单向导电性阻止无日照时蓄电池通过太阳电池方阵放电。对阻塞二极管的要求是工作电流必须大于方阵的最大输出电流，反向耐压要高于蓄电池组的电压。在方阵工作时，阻塞二极管两端有一定的电压降，对硅二极管通常为0.6V～0.8V；肖特基或锗管0.3V左右。
3 光伏发电技术在我国智能化变电站中的实际应用
光伏发电技术以及光伏发电系统的实际应用对于我国变电站的运营及其未来发展是极为有利的，鉴于光伏发电在其能源转换的过程中所消耗的能量较低，而且，不会产生对外围环境有害的污染物质，这对于节约能源以及环境保护的意义重大。光伏发电系统所发电能可以被变电站内部负荷在短时间内消耗掉，因此可以说，通过光伏发电技术所得到的电力能源无需进行储存，便可以实现电能的“即发即用”效果，这样就可以降低电力负荷所占用电系统的压力，此外，如若变电站系统出现异常，还可以通过变电站自身的“黑启动”来恢复供电。从实践状况来看，光伏发电技术在我国诸多智能化变电站中的实际应用效果良好。
3.1 光伏发电技术在变电站中的具体应用状况
在考虑到光伏发电技术的成熟度及其可靠性等因素以后，依据光伏发电系统的运作特征，在实践过程中应用光伏发电技术。光伏发电组件与实体建筑物的结合方式较为特殊，需要调整变电站内光伏组件的安装方式来适应变电站的实际环境状况，进而令光伏发电技术的实践效能更好地激发出来，为我国智能化、集约型环保变电站的创建奠定基础。在实践操作的过程中，有很多技术应用的细节需要格外注意，例如：为了合理地接受辐射的光能，则太阳能光伏发电板在安装的过程中就需要与水平地面保持一定的夹角，这就需要进行科学化的地理纬度测算，进而得出最佳的数值，并对光伏组件的位置进行合理布置。此外，在光伏发电系统的正常运行过程中，光伏发电技术的应用能够减小用电系统的用电量占比，这也就相当于起到了系统节能、降低系统消耗的功用，而且，还能提高光伏发电系统的使用效率。
3.2 光伏发电技术的实践效能研究
对于我国电力系统的运转而言，凭借光伏发电技术以及光伏发电系统来维系规模化的电力能源生产运作十分可行，同时，还具备一定的经济性与环保特性。光伏发电系统的创建是用以提升电力工业管理水平的前提条件，而且，在电力企业的长期工作中，电网环境的安全性是整个电力系统管理的重中之重，不断优化变电站光伏发电系统的总体性能对于电网的稳定、经济、环保运行较为重要。通过研究光伏发电系统的理论估算能量值等内容，能够了解到，科学化数据支持是光伏发电技术在实际应用过程中最主要的参考依据，如若按照一定的执行标准来具体操作，能够在一定程度上保证该技术应用的实效性。从实践的角度来看，光伏发电技术在我国智能化变电站系统中的应用状况较为良好，值得在不同规模的变电站内进行推广实施，为我国电力产业发展节能降耗、环境保护等目标提供强有力的技术支撑。
结语
作为一种新型能源使用技术，光伏发电的整体效能已然显露出来，通过对发电原理以及各种设备的全面掌握，探索太阳能光伏电池发电的有效模式，对于经济社会的发展能起到良好的推动作用。
参考文献
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[2]葛福余，赵云鹏，姜海波.光伏发电技术在海岛供电中的应用探讨[J].智能建筑电气技术，2011，02（02）：11-13.
论文作者:黄福顺1,邵向鑫2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/13
标签：光伏论文; 蓄电池论文; 变电站论文; 太阳能论文; 系统论文; 方阵论文; 控制器论文; 《电力设备》2017年第29期论文;