浅谈太阳能光伏发电系统

王昊宇

【摘要】：太阳能资源具有不对环境造成污染、储量丰富、技术趋于成熟等优势，因此对太阳能光伏技术的研究具有重要意义。太阳能作为绿色、可再生能源，在能源利用追求高效、无污染的情况下，得到了广泛研究和利用。文章对太阳能光伏发电技术进行了研究，根据其应用的情况提出假想，以期为该项技术的广泛应用提供理论参考依据。

【关键词】：太阳能；光伏发电；控制系统

1、导言

能源问题一直受到社会的普遍关注，因为这不仅关系到社会的发展，还对于自然环境产生重大的影响。而太阳能作为一种可再生的清洁能源，随着科学技术的发展，越来越得到广泛的运用，太阳能资源不但可以取代部分常规能源，可以预见的是太阳能资源将在世界能源消费结构中获得越来越重要的位置，并在将来成为世界能源的主要供应方。

2、光伏发电原理叙述

太阳能资源是一种清洁能源，光伏发电技术不受地域限制，能够大规模使用，可以独立发电或联合发电。光伏发电技术的主要原理是光生伏特效原理，运用这一原理，以太阳能电池为载体，将太阳光直接转化为电能。太阳光照耀半导体材料达到一定的时间长度后，光能输入到电池，再经由电池转化为电能。它的产生主要有两个进程，分别是光波转换为电子、光能量转换为电能量的进程和形成电压的进程，电压的形成是电路回流形成的前提。

3、对于太阳能光伏发电系统有效控制的措施

3.1 对太阳能电池组件合理配置

目前多采用太阳能电池组件一般为单晶和多晶硅太阳能电池。其基本上由钢化玻璃、TPT等材料热压密封制成，具有坚固、抗寒、耐高温、安装简便等优点。在太阳能电池组件内部封装了多个电池单元，电池单元经过串联/并联后能有效提供电池组件的输出电流和电压，便于实际使用，目前普遍采用60或72片封装。

3.2 正确选择太阳能光伏控制器

在太阳能光伏发电的控制器选择中，要根据系统电压的等级来进行选择，同时还需要详细计算发电系统的容量以及组件串的并联数量，来确定控制器的控制方式。例如，直流路灯的光源是30V，那么控制器应该选择30V。对于控制器是否具有蓄电池放电控制功能，这是根据负载特点来决定。对于用户的其他需求而设置的一些功能，则需要根据相关的控制器产品型号经过比较来选择。

3.3 最大功率点的监测

众所周知，光伏发电系统受到太阳的光照强度以及周围温度的影响，导致电力输出的变化很大，所以需要根据太阳能电池所能产生的电能输出功率，找到最大功率的转化效率，即最大功率点后，就可以在实践中对太阳能发电更好地进行利用。目前对于最大功率点的监测方法就是利用恒压跟踪法以及自适应算法等多种方法，有效监测出太阳能光伏电池的输出功率变化与阳光强度以及温度的关系，找到功率输出最大时的电压。

3.4 对蓄电池电压的有效控制

在整个太阳能光伏发电系统中，要想进行有效的控制主要就是对充电器和逆变器的控制。控制器要负责对整个发电系统的最大功率点进行监测，使得整个系统发挥到最大的功效，并且还要对蓄电池的充放电进行有效调节，防止蓄电池过度充电以及快速放电而受到损害，影响使用寿命。目前对于蓄电池的电压检测一般对于整个充电系统的外环电压进行监测，采用在线式电压检测方法，当监测的电压结果达到最大值的时候就证明电池已经充满。由于蓄电池端电压在充电停止后电压会出现变化，不能发挥最大功效，所以需要采用一种离线式的检测方法。同时，对于蓄电池的自放电问题，可以采取设置放电自锁功能进行有效应对。在具体的运用中就是利用集成运算电路的电压反馈特性。当达到下限电压，出现信号反馈到下限自锁功能的时候就会出现自动关闭，停止放电。当蓄电池充满后，就可以重新将蓄电池打开，继续供电，这样就可以确保蓄电池的高效运行。

3.5 对逆变器的合理选择

在整个太阳能光伏发电系统中，逆变器作为一个不可或缺的部件，也会需要消耗一定的电能来维持自身的运行。因此，它的输入功率要比输出功率大，所以对于整个逆变器的效率而言，就是输入功率与输出功率之间的比较。在整个发电系统中，逆变器就是需要将太阳能的直流电转化为交流电，对于太阳能电池的效率发挥具有关键的作用，所以要想对于太阳能发电系统进行高效运行，就必须要选择高效率的逆变器，确保整个太阳能光伏发电系统发挥到最佳状态。一般情况下，逆变器还具有自动调压和手动调压等功能，可以在具体的运行过程中进行有效的调节，确保光伏发电的供电效率。

3.6 进行有效的并网发电控制

光伏逆变器能够将电池组件发出的直流电逆变为与电网频率相同，满足电网电能质量要求的交流电，从而让光伏发电系统能与公共电网连接。但是由于太阳能光伏发电系统具有一定的独立性，当国家电网需要维护和检修的过程时，就会处于断电状态，而这时如果太阳能发电系统依然处于运行状态，就会形成孤岛效应。这就容易对维修保养的工作人员先造成危害，而且也会因自身的负载过大，导致电力和电压的不稳定，损害整个太阳能发电系统。对于这个问题，为了对光伏发电系统进行有效控制，就需要在逆变器具备有自动侦测功能，即防孤岛保护。一般这种侦测分为主动和被动两类，主动侦测就是逆变器主动释放一个信号，观察电网是否正常运行；被动检测就是当电网的功率和电压出现异常情况，而导致光伏发电系统的电压、相位等情况发生改变，而做出的判断。同时还有一种特殊的情况，就是国家电网突然跳闸断电，也会对太阳能发电系统产生较大的影响，一般这种情况比较少见，但是也需要注意监测。

结论

综上所述，与发达国家相比，我国太阳能光伏发电还有很多需要完善的地方，需要政府及相关部门予以政策和资金上的支持，以保证新能源和可再生能源得以良好地发展。相关能源工作人员做好本职工作，在实践中不断进步，推动我国光伏发电产业朝着健康、有序、蓬勃的方向发展。未来将逐渐扩大其应用领域，提高我国太阳能装机容量的复合增长率，借助太阳能光伏发电产业的发展推动我国经济发展，从而提高我国的国际竞争力和综合国力。

【参考文献】：

[1] 冯孝.浅析太阳能光伏发电技术及其应用[J].建筑工程技术与设计，2015，19（30）.

[2] 刘跃伟.太阳能光伏发电技术及其应用[J].中国高新技术企业，2015，31（9）.

[3] 金千.浅谈太阳能光伏发电技术在建筑电气节能设计中的应用[J].价值工程，2012，31（26）.