摘要：当今社会，能源问题成为人类社会必须要解决的问题。由于一些化石燃料在使用过程中对人类赖以生存的环境造成了无法忽视的破坏，因此开发新能源成为了各国着重关注的焦点。太阳能热电发电技术是将太阳能集热技术与半导体热电发电技术有机结合起来的一种环保能源技术，具有广阔的发展前景。针对太阳能光伏发电的现状进行分析，并且结合实际情况，提出电气自动化在其中的具体应用措施，为太阳能光伏发电的未来发展打下良好基础。
关键词：太阳能；光伏发电；现状；措施
1导言
随着光伏发电技术的应用与普及，人们的生产生活中随处可见对太阳能的利用。太阳能作为清洁、安全与无害的特点，极大地方便了人们的生活，给人们带来便利。太阳能资源在我国现代社会发展过程中具有非常重要的作用，不仅能够对现代人的日常生活产生积极影响，而且还会对社会经济发展起到良好的推动效果。
2 太阳能光伏发电的重要意义
大规模光伏发电运用的是太阳能，属于清洁能源，和其他能源相比，污染少，不需要电能的存储、释放等中间过程，能耗低，运用率高，增加了电能的输出量，更好地保障了人们的能量需求，所需场地空间小，简单方便，光伏发电系统在建筑群中的有效运用，使建筑布局更科学更合理，建筑物的外观结构更具特色，更吸引消费者。大规模光伏发电的实质是运用发电系统将储存的太阳能转化成符合人们需求的电能的过程，是直流电转变成交流电的过程。并网逆变器是完成这一过程的主要设施，集中式大型并网电站和分散式小型并网发电系统是光伏发电的两种不同形式，集中式大型并网电站可以直接在站内完成电能的转化，实施用户配电，适合国家级电站，而居民建筑常采用分散式小型并网发电系统，便于光伏建筑一体化建设。
3光伏发电系统的组成与原理
光伏发电系统要实现光能到电能的转变，通常包含了蓄电池、光伏方阵、控制器、逆变器、配电柜与太阳光跟踪系统等部分，其中还包含用来聚光的反射镜与聚光透镜。光伏方阵采用光伏模板组成特定形式实现对光能信号的捕捉与积累，在光生伏特效应下，实现在蓄电池两端电荷的累计，形成的电荷在电池两端形成了电动势，完成光能到电能的转变。蓄电池可以实现电能的储存与放电，其中为防止电能储存过多或放电严重的情况，一般添加控制器，控制器保护蓄电池的充放电过程，可以对蓄电池的寿命起到延长的作用。要实现直流电到交流电的转变往往需要添加逆变器，逆变器按应用要求不同常分为正弦逆变器与方波逆变器两种，前者应用范围广，但是成本相对的较高。太阳光跟踪系统可以捕捉太阳光的变化，实现随太阳光转动的目的，保证发电效率的最大化。
4我国太阳能光伏发电产业发展中存在的问题
太阳能光伏发电产业发展中存在的问题主要包括以下几个方面：
1）太阳能电池的低转化率是国内外普遍存在的问题，目前最高转化率是31．1%，而且也是在试验阶段。2）多晶硅原料冶金硅80%产自我国，但我国的国内消耗量只占冶金硅开采中的一小部分，其余全部出口，这也与我国没有自主核心技术，无法消耗如此大产量，而且制造的产品的质量也得不到保证。3）现阶段我国太阳能光伏产业发展迅速，但始终存在“两头在外”的畸形产业机构。也就是我国生产的太阳能电池组件大部分用于出口国外，这些出口于国外的太阳能电池组件正好也是我国国内紧缺的资源，这就意味着我国在消耗大量能源资源且污染环境的同时却给国外输送绿色无污染的能源。4）我国在2007年以前光伏产业的政策基本上是空白一片，2007年《可再生能源中长期发展规划》的出台作用也是相当有限。
5太阳能光伏发电应用措施
5.1电气自动化在电力行业中的应用
电气工程在现代社会的发展，其基础部分其实就是电气自动化技术科学合理的利用。电气自动化在实际应用过程中，不仅能够为工业发展提供动力支持，而且在电力行业当中，该技术能够保证电力系统在运行过程中的效率和质量得到有效提升。在电气工程的建设过程中，应当科学合理的对电气自动化技术进行应用，这样不仅有利于减少工作人员的工作强度，而且还能够尽可能避免由于人为因素而导致的故障问题。在保证电力系统运行过程中的安全性和稳定性得到有效提升的同时，能够最大限度促使电气工程在经营时的经济效益得到提升。
5.2光伏组件的清洁
太阳能光伏组件直接吸收太阳能，因此常暴露在室外，长期的运行中会累积大量的尘埃。因此应定期对光伏组件进行清洁，保证光伏组件的干净，避免尘埃物质降低光伏组件对太能能的吸收。尘埃的增加不仅导致光能的转换效率降低，还可能引起太阳能电池板的过热自燃现象。目前常见的清洁方式有人工清洁组件、人工水洗清洁、工程车清洗与机器人清洁四类，其中人工清洗组件利用了特定毛绒物质的静电作用吸附光伏组件表面的灰尘，该方式操作简单，但可能因为压力控制不当对光伏组件造成破坏；人工水洗采用特定的压力装置，实现在特定水压下对光伏组件的清洁，效率远远高于人用清洁组件；工程车清洗效率较高，效果明显，但成本相对的也较高；机器人清洁则充分利用了人工智能的优势，实现在复杂环境下的作业，提高了工作效率，但特定的区域内的灵活性仍需提升。
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5.3光伏建筑一体化系统在国内外应用十分广泛
国外对光伏建筑一体化研究已有较长时间，如美国在 1997 年实施“百万太阳能屋顶计划”，而后又是相关鼓励性法律文件的实施；德国在 1990 年开始实施“一千屋顶计划”，其后出台的“优先利用可再生能源法”则在政策上鼓励光伏建筑的开发应用。我国则因为起步晚，还处于一个比较落后的地位，政府则一直在鼓励太阳能等清洁能源的应用。2009 年印发的《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，目的是通过相关示范工程來带动太阳能光电产业的发展。由此可见我国对太阳能等可再生能源的重视。
5.4光伏发电系统中蓄电池的运维工作
蓄电池作为光伏发电系统的电能储存装置，要保证电能存储的安全性与稳定性，就应保证蓄电池处于适宜的温度，恶劣环境下应做好保温或散热工作。蓄电池虽然更换的频率不高，但是也应做好检查维护工作，一旦在例行检查中发现蓄电池故障，就应及时更换并做好相应的安全保护措施。蓄电池常规故障有膨胀、干瘪与漏液等，当蓄电池出现此类问题时，应及时查找问题出现的原因，并做好应对措施，在更换合格的蓄电池后，对问题的根源进行检测，避免类似故障的出现。
5.5电气自动化在光伏建筑、光伏水泵系统中的应用
电气自动化系统在实际应用过程中，被广泛应用到光伏建筑、光伏水泵系统当中。由于现代社会的快速发展，科学技术不断进步，自动化产品的数量和种类越来越多，但是在这些产品当中，最重要的就是监控软件在实践中的合理利用。无论是光伏发电站或者是光伏水泵系统，在针对这些系统进行监控和管理的时候，都需要非常大的电能才能够完成。如果是单纯利用电能，将会耗费非常大的电力资源，但是通过太阳能光伏发电，不仅能够对光伏发电的情况进行实时有效的监督，而且还能够结合实际情况，利用有效的监控软件对其进行控制。在现阶段比较常见的一些通信方式包括串口、通用分组无线服务技术等。
5.6太阳能热电－光电复合发电系统研究
武汉理工大学在我国ＮＳＦＣ和日本ＪＳＴ国际重大合作项目支持下，通过将聚焦热电技术和聚焦光伏技术进行低成本集成复合，研究开发出了太阳能全光谱热电－光电复合发电技术，研制出了千瓦级太阳能热电－光电复合发电试验系统，整个太阳能复合发电系统的发电效率峰值范围为６％～１７％。杨天麒和张宁建立了太阳能热电－光电复合发电系统的热力学分析模型，研究了分光波长对复合发电系统输出功率和效率的影响，并对复合发电系统的热效率和效率进行了分析。结果表明，热电发电子系统的功率随分光波长的增大而减小，效率随着分光波长的增大先增大后减小；光伏发电子系统和复合发电系统的功率和效率都随分光波长的增大先增大后减小，且都在光伏电池的截止波长处达到最大值。杨华峰对太阳能热电－光电复合发电系统的能量流动、系统的集成拼装及相应的能量流动损失进行了分析。杨天麒考虑了太阳能热电装置的实际工作条件以及热传导损失、自然对流热损失和热辐射损失对太阳能热电装置性能的影响。张宁认为热电发电子系统的输出功率和效率随器件热端和冷端接触层热导率的增加而增加，随器件热导的减小而增加，且器件热导率的影响远大于接触层热导率的影响。ＷａｎｇＮ．等研发了一种由透明ＤＳＳ和涂有太阳光选择性吸收涂层（ＳＳＡ）的热电发电模块串联而成的热电－光电联合发电系统，太阳能转换效率可达到１３％。Ｂ．Ｌｏｒｅｎｚｉ等为了评估、分析太阳能热电－光电混合发电系统的潜力和性能，建立了一个完整的数学模型，并分析了太阳能热电－光电混合发电系统存在的问题以及优化方向。
5.7在太阳能光伏发电系统直流逆变控制中的应用
太阳能光伏发电系统在实际应用过程中，由于其系统的性能非常强大，所以需要结合实际情况，对其进行合理利用。太阳能光伏发电系统可以直接将太阳光能在很短的时间内，将其直接转变成为可以使用的电能。如果单纯从光伏系统和电网相互之间的关系进行分析，太阳能光伏发电系统在实际应用过程中，可以分别以光伏系统、并网系统这两个独立系统实现应用。在其中还会涉及到一些零散的部件，比如光伏电池组建、电力转换装置等。在针对上述一些零部件、器件等进行有效控制时，将电气自动化控制技术科学合理的应用其中。这样不仅有利于将直流光伏电能之间转变成为交流电能，而且还能够将转换完成的电流顺利输送到电网系统当中，为其提供良好的能源供给。
结束语
综上所述，光伏发电具有清洁无污染、可再生、成本低、工作性能稳定等优势，做好光伏发电系统的运行和维护就显得极为重要，对于太阳能热电发电系统，高效的光－热能转换技术、热－电转换技术和高性能的散热系统是整个发电过程的关键。相信不久的将来，随着科技的进一步发展，太阳能光伏发电系统能像网络一样，走进千家万户，成为我国电力供应不可或缺的重要部分。
参考文献：
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[3]闫士职．基于太阳能光伏发电并网系统的研究［D］．成都：西南交通大学，2009．
论文作者:沈檬
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：光伏论文; 太阳能论文; 系统论文; 电能论文; 热电论文; 蓄电池论文; 组件论文; 《电力设备》2019年第1期论文;