太阳能光伏发电技术及其应用研究

任鹏

（河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031）

太阳能光伏发电技术及其应用研究

任鹏

（河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031）

随着工业化进程的发展，资源问题逐渐成为制约人类发展的重要问题，寻找新能源是摆在人类社会面前一个严峻的课题，目前世界各个国家都在积极探索清洁能源，清洁能源的生态效益对人类的可持续发展有着重要的意义。太阳能光伏发电就是应用清洁能源的重要方式。基于以上，本文简要分析了太阳能光伏发电技术，研究了太阳能光伏发电的具体应用。

太阳能 光伏发电 技术 应用

1 太阳能光伏发电技术

第一代光伏发电技术和第二代光伏发电技术采用的是半导体技术，其中第一代光伏发电技术利用单晶硅和多晶硅进行光伏发电，第二代光伏发电技术采用薄膜电池进行发电，例如硅薄膜电池、碲化镉薄膜电池等。第三代光伏发电技术应用了现代光学技术，通过均匀的聚光来实现发电，提升电池的转化率。

1.1 太阳能光伏发电技术原理

太阳能光伏发电主要以太阳电池为基础，实现太阳能向电能的转化，从而实现对太阳能的利用［1］。光伏发电的原理图如图1所示，太阳光照射pn结上，形成空穴-电子对，空穴在pn结作用下从n区向p区流动，电子则由p区向n区流动，在接通电路的过程中就会形成电流。

1.2 太阳能光伏发电系统的组成

1.2.1 太阳电池方阵

光伏发电系统的核心就是太阳电池，其也是根据太阳电池的半导体光伏效应实现发电的，可以说，太阳电池是光伏发电系统的最基本单元，不同种类光伏发电系统的太阳电池规格不同，一般太阳电池的尺寸在4平方厘米到200平方厘米之间，工作电压在0.5V左右，工作电流在20-25毫安之间。太阳电池本身不能够作为独立电源，在太阳能光伏发电系统中，需要将多个太阳电池进行串联，之后进行封装，这就组成了含有多个太阳能电池的组件，功率一般在几瓦到几十瓦之间，太阳能电池组件可以作为独立的电源输出电能，此外，可以将多个太阳能电池组件在支架上进行串联和并联，这就形成了太阳能方阵，大大提升了发电能力，满足光伏发电系统负载的功率输出需求。

1.2.2 蓄电池

蓄电池是光伏发电系统的重要组成部分，太阳能电池将太阳能转化为电能之后，可以将电能存储在蓄电池中，实现了光伏发电系统工作的连续性，提升了发电效率，方便了对生活生产中所需要的能源提供。

1.2.3 充电和放电控制器

图1 光伏发电原理图

蓄电池存储电能需要充电，释放电能需要放电，放电对于蓄电池尤其是铅酸电池有着严重的影响，会缩短蓄电池寿命，影响发电效果，降低发电效率。充放电控制器能够对蓄电池的充电过程和放电过程进行控制，避免过充电和过放电现象的发生。具体来所，充放电控制器能够对蓄电池的荷电状态和电压状态进行分析，从而判定其充电和放电是否达到过充电和过放电的临界点，如果达到临界点，其会发出停止充电或放电的指令，有效保证了蓄电池的安全，延长了蓄电池寿命。

1.2.4 交直流逆变器

交流电向直流的转换依赖于整流器，整流器能够将50Hz交流电进行整流，从而转化为直流电，而直流电向交流电的转换则依赖于逆变器，相对于整流过程来说，直流电转化为交流电的过程称为逆变［2］。太阳能光伏发电技术产生直流电，直流电供电有着一定的局限性，例如在转变电压的时候较为复杂，交流电则相对简单，交直流逆变器就能够将光伏发电系统产生的直流电逆变为交流电，从而方便供电。

2 太阳能光伏发电技术的应用

2.1 农村边远地区的发电

相较于城市来说，农村发展程度较低，发展速度较慢，受限于经济发展水平，许多电力基础建设不完善，农村用电一度成为困扰我国农村发展的重要问题。应用光伏发电技术能够实现农村边远地区的发电，农村有着许多空旷的路堤，便于太阳能的收集，这就给光伏发电带来了有利条件，农村发电对光伏发电技术的应用主要有独立的光伏电站、太阳能照明灯、小型风光互补发电系统建设等。

2.2 农业大棚光伏

农业大棚光伏将太阳能光伏发电和智能温控结合到一起，形成现代化的农业大棚，大棚采用钢制骨架，在大棚上安装太阳能光伏组件，同时保证光伏发电和大棚采光要求，光伏发电支持大棚灌溉系统，进行植物补光，提升大棚温度，满足冬季供暖，促进大棚作物生长。

2.3 鱼塘光伏

鱼塘光伏主要指的是在鱼塘上设置太阳能板进行发电，甲鱼、大闸蟹不喜阳，利用太阳能板遮阳，对于喜阳的水产品，则加大太阳能板组件之间的距离，将养鱼业和光伏发电结合起来，提升效率，优化资源配置，上可发电下可养鱼。

2.4 分布式光伏电站

分布式光伏电站通常是指利用分散式资源，装机规模较小的、布置在用户附近的发电系统。分布式光伏电站一般在建筑的屋顶安装太阳能光伏发电模块，能够通过阳光实现持续的补充电力。分布式光伏电站能够减少对环境的污染，实现清洁发电，在遇到地震等重大自然灾害的时候，能够满足建筑的供电需求，不会因电网的中断而受到影响，发电的稳定性较强。

3 结语

综上所述，能源问题是制约人类社会发展的重要问题，太阳能是清洁型能源，对太阳能的利用符合可持续发展的需求。太阳能光伏发电技术能够实现太阳能向电能的转化，其在社会上的各个领域都有着重要的应用。本文简要研究了太阳能光伏发电技术及其应用，旨在为太阳能光伏发电的应用实践提供参考。

［1］张立文，张聚伟，田葳，张晓红.太阳能光伏发电技术及其应用［J］.应用能源技术，2010，03：4-8.

［2］李蔚.太阳能光伏发电技术的应用方式及发展前景［J］.智能建筑电气技术，2011，02：22-24.

［3］吕豪杰.太阳能光伏发电技术进展及其应用［J］.电子技术与软件工程，2015，02：146.

任鹏（1981—），男，汉族，河北石家庄人，现供职地河北省电力勘测设计研究院，本科，研究方向为新能源发电设计。