搜索
浅析太阳能光伏发电技术及其应用摘要：太阳能电池的基本原理，就是将光能转化为电能，使光发生伏特效应。光伏发电由于其具有清洁且可再生的特点，因此越来越受到人们的重视。光伏发电系统主要由太阳电池方阵、蓄电池组、控制器、直流-交流逆变器等部分组成。本文将对太阳能电池的各组分功能进行介绍，同时就光伏发电技术在各方面的应用以及未来的发展趋势加以详细分析。关键词：光伏发电基本原理系统组成应用中图分类号：tm61文献标识码：a文章编号：一、太阳能光伏发电技术概述光伏发电系统，就是通过太阳能电池，将太阳的辐射能转化为电能的一种装置。光伏发电系统的组成部分主要有太阳电池方阵、控制器、蓄电池组、直流-交流逆变器等。1太阳电池组件及方阵光伏发电系统的核心是太阳能电池。光电转换的最小单元即太阳能电池单体，它的大小通常为4-200cm2。单体电池的工作电压为0.5v，工作电流为20-25ma，因此单体电池也不能够单独使用。在组装时，要将多个太阳能单体电池进行串并联，组成一个电阳能电池组，功率可以按照要求达到几瓦至几十瓦，这些电太阳电池组是可以独立使用的电源的最小单元。那么将这些太阳能电池组件再次的进行串并联，进而形成太阳能电池方阵，并将其安装在支架上，这样就可以满足大功率输出的要出。2储能蓄电池蓄电池是用于存储能量的装置，通过蓄电池的转换，可以将太阳能电池方阵所产生的电流转化为化学能从而存贮在蓄电池中，以备需要时再转化为电能使用。所以，在每一个独立运行的光伏发电系统中，都要配备储能蓄电池，将多余的电能存储起来。这样，当阳光强烈时，太阳能电池方阵所产生的电能多于所需电能，那么就可以使多余的电能通过蓄电池存储起来，当阴天或系统的发电量不足时，就可以通过蓄电池将存储的能量释放出来，使供电电压保持稳定。蓄电池是一种电源装置，它能够将电能转化为化学能存储起来，也能够将化学能转化为电能释放出来，能够发生可逆的化学反应。蓄电池由浸在电解液中的两个分离的电极组成。其中，负极由还原态物质构成，正极由氧化态物质构成。当电路接通时，就会在两个电极上分别发生氧化还原反应，释放出电能，这一化学反应也被称为放电过程。相反，当有电流流入电池时，正负两个电极就会发生可逆的化学反应，回到最初的状态，也就是发生了充电反应。通常在光伏电站中，所用的蓄电池组长期在半浮充电状态下工作，考虑到连续阴雨天气的发生，蓄电池的设计容量通常是电负荷日耗电量的5-10倍。综合考虑，我国的光伏发电系统配置的蓄电池多以铅酸蓄电池为主。3充放电控制器蓄电池，特别是铅酸蓄电池，在充电和放电过程中都应当加以控制，频繁的过充电和过放电都会降低蓄电池的使用寿命。过充时，蓄电池会产生大量气体，使电解液的水分减少，正负极的活性物质脱落；过放电时，又常常会使栅板腐蚀加速，产生不可逆的硫酸化。所以为了过充和过放时减少对电池的损害，就必须要采用一套控制系统来控制蓄电池的充放电过程，也就是充放电控制器。通过充放电控制器来对电池的电压或者荷电状态进行检验，来判断蓄电池是否已经充满或放净，进而对蓄电池加以控制。现如今，光伏发电系统的容量越来越大，用户对系统的要求也越来越高，因此，要更加重视系统的安全性。随着技术的发展，越来越多的保护和监测功能也得以实现。现如今，各种技术都得到明显的提高与改进，很多先进系统都已经采用了微处理器，真正实现了对蓄电池的软件编程和智能控制。4直流-交流逆变器正如大家所熟识的，整流器是将50hz的交流电整流成为直流电的装置，而逆变器是将直流电转换为交流电的装置。那么，这种与整流相对应的逆过程称为“逆变”。太阳能电池通过阳光的照射，将光能转化为直流电，但是，直流电对于供电系统具有很大的限制性。例如我们常用的家用电器如荧光灯、电视机、电冰箱、电风扇等，都不能够直接使用直流电进行供电，其他很多动力设备也是。所以，面对不同的电压需求，只需要要系统添加一个变压器。如果在直流的系统中要做这些改变就要复杂得多。所以，除了有特殊要求的用户，都要在光伏发电系统中使用逆变器。同时，逆变器还可以自动调压或者手动调压，在很大程度上提高了光伏发电系统的供电水平。另一方面，光伏发电如果想要并网，其输出也必须为交流电。所以说，逆变器是光伏发电系统中必不可少的一部分。对于逆变器而言，必须具备较高的逆变效率，同时也应当具有可靠性，能够适应较大范围的直流输入电压。逆变器的输出类型也较多，有方波、阶梯波、正弦波等等。那么，当在容量较大的光伏发电系统中，就应当采用失真度较小的正弦波输出。因此在这种情况下如果使用方波供电，那么会有较多的谐波分量产生，高次谐波将产生附加损耗。对于大多数光伏发电系统而言，其负载多为通信或仪表设备，所以这些设备对供电品质的要求也很高。同时在大容量光伏发电系统并网时，也应当满足系统的逆变器输出要求，否则也会对公共电网产生污染。二、光伏发电系统的应用作为光伏产业的大国，我国的太阳能电池已经占领全球市场的半壁江山。但是我国的太阳能电池还是以出口为主，国内的市场份额极小。根据我国的现状，光伏应用还在初级阶段，现在还仅用于通信和工业应用、农村和边远地区应用、太阳能商品、光伏建筑一体化、大型荒漠光伏电站等小范围。在未来的发展中，会继续扩大光伏系统的应用，坚持可再生能源的持续发展。1.通信和工业应用在通信和工业应用领域，主要包括微波中继站、光缆通信、卫星通信以及卫星电视接收、农村程控电话、部队通信、铁路和公路信号、灯塔和航标灯电源、气象和地震台站、水文观测、水闸阴极保护和石油管道阴极保护等。2.农村和边远地区应用主要有独立光伏电站、小型风光互补发电系统、太阳能照明灯、太阳能水泵、农村社团等。3太阳能商品主要有太阳能路灯、庭院灯、草坪灯、喷泉、城市景观、信号标识、广告灯箱、游艇、钟、帽子、手表、玩具等等。4光伏建筑一体化（bipv）光伏建筑一体化bipv，即buildingintegratedphotovoltaic，是一种全新的能源利用方式。它将太阳能光伏发电与现代建筑相结合，在建筑的闲置屋顶上组装太阳能光伏发电模块，进行发电。在未来，这种光伏建筑一体化模式还将与建筑物幕墙相结合。在我国，利用屋顶发电的技术相对比较成熟，虽然初期的成本较高，但是在国家的强力支持下，光伏建筑一体化建筑必将有更好的发展。光伏建筑一体化的优势明显，首先，它是一种清洁能源，对环境没有任何污染，同时还能最大限度的节能环保。其次，在市政发生突发状况时，太阳能光伏发电凭借其独特的优势，能够满足建筑物的基本需求，不会受到市政电网的影响。5大型荒漠光伏电站根据我国的气象报道，中国是太阳能资源极其丰富的国家，特别是在西北地区，包括西藏大部、新疆南部以及青海、甘肃和内蒙古的西部。在这些地区具有充足的太阳光照射，并且相对稳定变化较小，所以也是太阳能利用的最佳地区。而且，这些地区多为荒漠，渺无人烟，特别适合建立大型发电站。现在，我国的大型光伏发电站已经建设，例如青海省格尔木200mw大型荒漠光伏电站，现在已经投入使用并网。6光伏发电未来应用前景中国光伏发电技术的应用潜力巨大。在2009年，中国政府就已经郑重承诺：至2020年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降四至五层，非石化能源占一次能源消费的比重提高至六分之一左右。作为世界上最大的发展中国家，中国已经应对气候变化做出了承诺，作为一个负责任的大国，我国政府已经表明了决心和态度。在未来的光伏发电产业，也必将会迎来一个更加美好的明天。小结:目前太阳能光伏发电仍存在各种问题，如产能相对过剩、市场和原料在国外、成本相对较高、综合能耗较大、质量存在差距、单线产能低下、污染问题突出，行业组织松散等问题。但是太阳能发电的优点却也是明显的，太阳能光伏技术的应用不会产生二次污染，是绝对的环保，对于安全方面，太阳能照明的工作电压只有12v---24v，对人体没有任何的危害性，太阳能照明系统采用微电脑智能化控制，全部自动化。太阳能照明工程后期工作运行费用低，维修费、维护费几乎接近于零，工程安装简单，施工周期短，操作安全，太阳能供电系统稳定可靠，不受任何影响。参考文献[1]李建忠等．太阳能光伏发电应用研究进展综述[j]．广西大学学报，2012.7[2]王继东等．光伏发电与风力发电的并网技术标准[j]．电力自动化设备，2011.11[3]史继富等．p-型和pn-型染料敏化太阳能电池[j]．物理化学学报，2011.6[4]陈则韶等．几种太阳能光伏发电方案的热力分析与比较[j]．工程热物理学报，2011.5