太阳能光伏发电设计及其应用

闫新

[摘    要]太阳能作为可再生能源而受到了广泛应用，为了配合太阳能光伏发电设计要点，发挥技术优势，实现经济效益和社会效益的双赢，分析了太阳能光伏发电技术的原理和技术指标，介绍了相关技术内容，并对应用过程展开讨论，以期为太阳能光伏发电设计及其应用提供借鉴。

[关键词]太阳能;光伏发电技术;应用要点;电能储存

[中图分类号]TM615 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–03

[Abstract]With the continuous development and progress of the market economy， my country's renewable energy management work has received extensive attention， especially solar energy， as an important clean energy， it is necessary to implement an energy efficiency management mechanism， coordinate with the design points of solar photovoltaic power generation， and give full play to technology Advantages to achieve a win-win situation of economic and social benefits. This article analyzes the principles and technical indicators of solar photovoltaic power generation technology， introduces related technical content， and discusses the application process.

[Keywords]solar energy; photovoltaic power generation technology; application point; electric energy storage

要结合实际应用要求落实对应的太阳能光伏发电技术方案，依据技术要求维持综合效益，提高太阳能使用率，并为电力系统节能降耗发展提供平台。

1 太阳能光伏技术原理和指标

1.1 太阳能光伏技术原理

太阳能电池主要是借助光生伏特效应实现应用，在太阳光线或者是一些其他光源照射到这种特殊性能电池上后，就会被其完全吸收，此时，在电池的内部就会形成光生电子空穴位置，借助特殊性的化学反应，形成离散的情况，异号电荷不断累积，然后会分别集聚在电池的两头，此时，就完成光生电压。

与此同时，电极结构内部两极导出后与负载设备连接，对应产生的光生电流沿着导线直接从负载端流出，形成功率的损耗，这就建立了无限获取太阳能从而建立光生电流的模式。需要注意的是，为了满足光生电流的基本要求，电池板在吸收过程中，要吸收足够多的光线，且形成光生负载电子，从而保证相反电性的电荷能共存，其中空穴位置为正电，电子带负电。半导体中生成的具有特殊性电场的结构要利用性能予以分析。太阳能电池中正极和负极完成光生载流子的收集，就能形成电流，从而供给日常应用。

1.2 太阳能光伏技术指标

近几年，光伏发电依据其便捷化水平、自动化程度高受到了广泛关注，其系统技术要求也较多，尽管我国处于产业化发展初期，但是对应的研究内容也在全面优化。

（1）电站组件装机能力匹配电站要求。

（2）系统装机容量在126 kW，若是双级电站，主机控制在105 kW左右。

（3）集中电站的系统能力为50 MW。

较为常见的光伏发电系统布局分为集中式光伏和分布式光伏。其中，集中式光伏要在一些地广人稀的区域修建，保证光照条件较为优越，因为当地的需求量不大，因此，一般是借助特高压完成电力的输送，确保一些较为偏远的城镇都能获取对应的供电服务，与此同时，要建立升压站，以保证低压升高后输送的合理性和规范性。而分布式光伏则被广泛应用在商业企业中，在屋顶设置电站，能在提供电能的同时获取相应的经济利润，并且配置对应的智能处理模式，维持光伏行业绿色发展模式的合理性。

2 太阳能光伏发电技术内容

较为常见的太阳能光伏发电系统主要包括光伏电池组、控制设备以及电能储存设备，要结合实际应用要求完善各个元件和组成结构的应用效能，匹配行业发展需求，发挥不同技术的应用优势。

2.1 太阳能电池技术

对于太阳能光伏发电系统而言，光伏電池是核心组成元件，为了全面发挥相关元件的应用优势，就要从光电转换效率和生产成本两个方面入手，确保能维持技术应用的规范性。尤其是近几年科学技术的全面发展和进步，光伏电池四代被广泛应用。在电池中铺设非硅材料，以减少半导体材料对电能的消耗，因为其实际制作工艺不会受到材料和成本的诸多限制，因此，能实现批量生产。

与此同时，薄膜制造技术和太阳能电池的结合，也能提升电能的转换效率，打造更加完整且高效的技术应用平台。

2.2 光伏列阵最大功率跟踪技术

结合实际应用状态和处理内容可知，光伏陈列功率输出要按照非线性传导模式展开，要想维持其技术应用效果，就要多元考量环境因素、光照强度以及负载情况，配合光伏陈列电流和电压输出特性等进行综合评估。例如，在某一个时刻节点，太阳光照强度中光伏列阵运行轨迹会达到固定点，此时，若是改变太阳能辐照强度，则输出的特性区域就会随之变化，若是负载参数不变，则功率最大数值之间就会存在参数差距。基于此，在实际应用中为了满足最大功率点应用管理要求，就要匹配实际技术要求，完善光伏列阵最大功率跟踪技术运行内容，确保能维持技术流程的完整性和规范性。

2.3 聚光光伏技术

在太阳能光伏发电技术应用体系内，太阳的光能要达到地面必然会产生路径消耗，要想进一步维持太阳能使用率，就要结合技术要求采取聚光光伏技术，匹配时效性处理模式的同时，减少能耗。

（1）借助聚光光伏技术时，能有效将太阳光都集聚在较小的范围内，保证高性能聚光电池应用效率的最优化，并且，配合折射聚光器、反射聚光器以及混合聚光器等进行综合处理，减少光能损耗产生的经济损失。

（2）聚光光伏技术利用热光伏聚光器能更好地将辐射器加热产生的能量转变为光电转换过程，尽管技术还存在一定的难度，但是目前学术界对其研究的深度和质量都在优化。

2.4 孤岛效应检测技术

对于电力系统管理控制工作而言，电网供电故障问题是非常关键的因素，若是因为操作不当或者是维修处理不当造成供电中断，光伏并网系统处于运行状态，就要借助负载电压的处理模式完成供电处理，这就必然会形成孤岛状态的供电模式，甚至会增加电频电压硬化，对用户的用电设备使用效能产生影响。值得一提的是，这种问题在处理维修时也存在安全隐患，对维修人员安全产生威胁。

對孤岛效应的检查要采取主动检测和被动检测两种模式。

（1）被动测试要在电网断电时利用检测设备对逆变器予以分析，得出端电压参数、频率参数以及相位变化参数等，以保证能评估电压输出过程是否存在孤岛效应，为后续落实信息数据监管工作提供保障。这种基础性的检测方式一般会应用在负载功率变化幅度较小的检测方案内。

（2）主动测试是借助逆变器调节操作，针对输出功率、频率以及相位等扰动处理完成分析工作。

在电网处于正常运行环境时，电网锁相形成环结构，建立平衡运行模式，此时检测仪器不会受到干扰信号产生的影响，一旦系统和电网运行出现异常，逆变器的扰动频率就会积累到一定的数值，超出整个电网的允许参数范围，此时就会造成孤岛效应。正是借助对应的功率扰动处理和检测技术，全面分析其应用运行结构。

3 太阳能光伏发电技术应用研究

在明确太阳能的作用以及发电技术的基础上，就要结合实际情况选择对应的技术流程和方案，从而发挥太阳能光伏发电技术的优势，最大程度上实现资源的综合利用。

3.1 独立光伏发电系统

在太阳能光伏发电技术处理模式中，因为独立光伏发电系统本身不和公共电网连接，所以，其建设地点都会选择距离电网隔离区域较远的位置。系统主要包括光伏电池、DC/CD控制器、DC/AC逆变器以及蓄电池等结构，系统在常规化运行过程中要保证各个元件结构的平衡性。另外，要匹配相应的储能元件，因为太阳能发电都集中在白天，而负荷用电是24 h全天制处理模式，这就需要匹配光伏系统设置储能元件模式，结合对应的应用情况和环境维持供电可靠性。

3.2 光伏建筑一体化

在光伏建筑一体化方面，在建筑物屋顶安装光伏器件，能建立完整的电网和光伏阵列并联结构，维持一体化系统综合处理控制机制。

（1）借助建筑和光伏器件集成化处理的方式，在屋顶匹配光伏电池板，并且配合光伏玻璃幕墙提升墙面积屋顶的吸收效果，从而为综合管控提供保障。

（2）结合一体化应用处理要求，实现建材功能和发电功能的匹配化处理，保证光伏发电成本控制的合理性。

（3）在墙体外饰材料研究方面，要结合实际应用选取彩色光伏模块，保证太阳能光伏发电原理得以落实的同时，还能提升建筑的外部美观度。

综上所述，在光伏建筑一体化方案中，要结合对应技术要点和处理规范，建立健全有效的技术管理模式，并且维持各个建材元件和智能化处理方案的规范性。

3.3 混合型光伏发电系统

在光伏发电系统应用过程中，发电方式的融合就是光伏发电系统建立匹配模式的关键，混合型光伏发电系统中要想提升其应用价值，就要结合不同发电模式的优势，共同建构完整的应用处理结构，提升电能利用率。例如，光伏发电系统会受到天气情况的影响，尤其是冬季风力较强的地区，利用光伏发电和风力发电混合的模式，就能减少天气对于发电效率和整体系统运行产生的负面影响。除此之外，要全面分析电站所处环境，并且匹配合理化的系统方案，最大程度上发挥不同发电模式的作用，共建和谐且有效的混合型应用系统，维持发电管理的基本水平。

3.4 LED照明应用

LED和光伏发电系统技术方案的融合能搭建更加完整的电能—光能转化模式，并且提升综合应用效率。

（1）在照明技术应用中，要将环保、节能高效技术作为优势单元，发挥光伏发电系统和处理模式的优势，提供较长的照明周期，并且提升维护效率。

（2）光伏发电系统应用在LED照明模式中，能更加突出地落实光生伏特效应，并且结合太阳能电池维持电能转化的实效性，利用LED照明系统获取光能。

（3）因为LED照明系统和光伏发电技术本身都是直流电，所以，在转化过程中无需配置变频器，这就极大提升了整体操作流程的可靠性和规范性，维持良好的执行效率，并且配合可充放蓄电池就能更好地发挥LED照明系统的技术优势。

4 太阳能光伏发电技术应用趋势

要想进一步提升太阳能光伏发电系统综合效益，要结合政府部门的资金优化政策，维持新能源和可再生资源的良好发展，建立健全更加完整的新能源开发战略规划，从而制定完整的指导方针，保证利用率的最优化。

未来几年，太阳能光伏发电总量也将逐步提升，对应的覆盖范围会全面增大，成为我国电业行业发展的关键动力，在各方协调和配合研究的基础上，我国太阳能光伏发电技术向着更好的方向发展。

5 结束语

相较于发达国家，我国在光伏发电方面的研究还有很大提升空间，政府相关部门要更加关注其发展动态，给予研究工作更多的支持，对新能源管理予以重视，从而建立完整的战略规划体系，建构合理的指导方针，匹配协调配合模式，为太阳能光伏发电技术更快更好发展提供保障。

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