摘要：我国社会经济不断发展,人类社会不断进步,各种能耗大和污染大的能源造成了很严重的环境问题,为了减少对环境的污染,需要不断开发利用各种新的能源,改变传统的能源结构,从社会长远发展的现状来看,需要不断开发可再生资源和能源。我国的太阳能资源十分丰富,对于太阳能资源的开发和利用是我国当前的一项重要任务,其中可再生资源发展中,光伏发电的发展速度较快,太阳能光伏发电也是当前发展较大的一项产业,是我国当前开发的新能源的重要组成部分。
关键词：太阳能；光伏发电；技术现状
一、光伏发电基本原理
对于光伏发电系统,它主要由以下几部分构成:(1)光伏电池方阵:光伏电池可将光能转换为直流电,在系统中属基本单元。金属支架上通过导线相连的若干光伏电池及组成方阵,利用方阵提供必需的电流及电压。(2)控制器:负责对系统的输入功率与输出功率进行分配和调节,也能调整蓄电池电压。(3)逆变器:实现直流电向交流电的转换。因光伏电池与蓄电池均属直流电源,所以在交流负载情况下,需采用逆变器进行变换,以提供交流电流。(4)蓄电池组:因日照具有不恒定性,所以在系统中需要用到蓄电池来调节或存储电能。蓄电池能将直流电能转换成化学能进行存储,在需要时通过转换释放。光伏发电系统主要有以下三类:(1)独立系统:将光能直接转换成电能,和公共电网没有连接;(2)并网系统:在转换形成电能后和交流电网相连;(3)混合系统:是指兼有至少两种能源的系统。
二、我国光伏产业存在的问题
(1)发电成本高。虽然光伏产业在过去取得了迅猛的发展,但是始终都没有提升太阳能的使用效率,一方面在于光伏发电的原料成本较高,另一方面由于太能能的储存成本较高,使得太阳能发电无法广泛使用。(2)光伏发电的耗能大。光伏发电的一个重要原料就是多晶硅,这种原来在生产过程中需要较高的能耗,但由于我国企业并没有掌握多晶硅的生产技术,导致太阳能电池在生产过程中需要消耗许多能源。(3)光伏发电技术落后。在过去的很长一段时间,我国的光伏发电的发展都集中在产能的提升上,缺少对新技术的升级和研发,这就使得发电产品的质量和效率都比较落后,降低了企业的竞争力。
三、太阳能光伏发电技术的实际应用
（一）光伏并网发电
光伏并网发电系统是大电网中重要的组成部分,能够将各种功率传输到电力系统中,而且光伏并网系统分为有无储能光伏并网系统,光伏并网的发电将光伏系统连接到大电网中,来进行电能的有效传输,由电网进行分配,而且光伏并网发电已经成为当前社会民用发电最多的一种发电方式。
（二）独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统,指导的是这样的系统产生的电力不需要和大型电网相连接,这样的光伏发电的系统就是独立系统,这种系统一般都建立在比较偏远的地方,比如在孤僻的岛屿中建设这种系统,主要是边防使用,或者是通信设备的供电使用。这种系统的配置中,就需要使用储能设备,原因在于,光伏发电使用的能源是太阳能,夜间是没有这样的能源,因此需要把白天收集的太阳能发电储备,在晚间的时候供给设备使用或者照明使用,使用储能的方法就可以保证全天的电能供应。独立的光伏发电系统中有着一个缺陷,就是在发电中受到环境因素的影响很大,不能够保证供电的稳定性,但是在这些偏远的地区,能够实现配电已经有着重要的社会价值,因此在这个方面有着很大的研究空间。
（三）储能与充放电控制
系统的控制器需要对最大输出功率进行跟踪,确保系统始终以最大功率进行输出,避免蓄电池深度放电与过充电,同时使蓄电池进入最佳使用状态。
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系统充电控制模块使用性能主要受电压外环检测精确度影响。普通电压检测对充电时的蓄电池进行持续检测。如果蓄电池端电压超过限定值,则蓄电池充满,随机停止充电。蓄电池在充电时其端电压可以达到限定值,而在停止充电之后,端电压将开始下降,事实上并没有完全充足。可见,该方法不能满足充电特性,无法发挥整体效能,还会缩短电池使用寿命。通过对离线检测技术的应用,能使一个光伏电池对若干蓄电池实施轮换充电,各蓄电池端电压可以有充足的时间进行恢复,确保实测电压可以准确反映出蓄电池的实际容量。
基于原电路完成放电自锁过程,同时增加相应的下限自锁电路。对于放电自锁,指的是负载不再受到蓄电池的放电,对深度放电予以有效抑制,延长蓄电池使用寿命。在自锁电路当中,配置集成放大电路,凭借正反馈基本特性,若电路中收到从比较电路中发出的信号,则输出端的实际电位将保持不变,即被锁定,能使放电开关为关闭,与负载切断。在蓄电池被充满以后,电路的输入端将被触发,随即退出正反馈,使输出端电位改变,打开放电开关,使负载开始得电。
（四）光伏建筑一体化应用
太阳能光伏建筑一体化应用,这个方面是现在的新技术,也是一个在光伏发电中比较热门的技术。在这个应用中主要包括两个方面的内容: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,能够有效地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。
四、太阳能光伏发电系统的发展趋势
（一）不断提高转换的效率,降低成本
在太阳能光伏发电系统中,运用到的电池表面结构相对比较大,开发的电池也分为不同种类,当太阳光辐射比较集中的时候,能够利用光电效应,使转换率达到较高水平,其中需要使用到很多材料。例如,在单晶硅中掺入稀土金属制造太阳电池,测试其转换效率的影响,该种方式是采用光刻照相技术进行表面结构的构织,能够改进电镀宽度和高度的比例,实现对太阳能电池的转换。
（二）提高光伏发电的面积
需要充分利用我国大部分建筑物的屋顶,来建立并网光伏系统,其中主要应用到城市屋顶上,我国当前的一些发达省份用电量大,而且对于光伏的发电能力需求强,光伏产业的发展能够促进当地经济的发展和进步,在城市中的屋顶上建设并网发电系统,对城市的供电和节能起到很好的作用。而且光伏发电的应用范围相对比较广泛,在我国的沙漠和荒漠中已经被大面积地利用,其中我国的光伏发电工程主要分布在光照资源丰富的西北地区,我国很多靠近电力线路和负荷中心的地区,也同样是很好的旅游资源。
五、结论
太阳能光伏发电是目前最具前景的新能源技术,系统控制作为为系统提供必要服务的关键技术,它将随着光伏技术发展而更新、完善。找到正确、有效的控制策略能使光伏系统正常工作,发挥应有的作用与效果。
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论文作者:巫青松
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
标签：光伏论文; 系统论文; 蓄电池论文; 太阳能论文; 建筑物论文; 电网论文; 电能论文; 《电力设备》2018年第32期论文;