对于太阳能光伏发电技术探讨
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对于太阳能光伏发电技术探讨
【摘要】全球能源危机及大气污染问题越来越受到人们的重视，急需开发可再生且大量的太阳能资源。
而光伏发电技术是发展最快、应用最广泛的太阳能发电技术。
本文在介绍太阳能光伏发电技术原理及优势的基础上，详细探讨了太阳能光伏发电技术的相关技术，并论述了其应用及发展前景。
【关键词】太阳能光伏发电技术
1引言
随着经济的发展及人类生活水平的提高，世界能源需求量持续增长。
但化石能源是不可再生的有限储量资源，而且它的大量使用还会造成严重的大气污染等环境污染问题，所以急需寻找一种替代能源。
太阳能是国际公认的资源最丰富的能源，可再生、分布广泛且不污染环境，是理想替代能源。
开发利用太阳能对解决能源供应问题、保护环境以及实行可持续发展具有重大的战略意义。
目前，在太阳能的有效利用中，光伏发电技术是发展最快、应用最广泛的太阳能发电技术。
2太阳能光伏发电技术原理及优势
（1）原理。
太阳能电池（光伏电池）是太阳能光伏发电技术的能量转换器。
光生伏打效应是太阳能电池发电的原理。
如果太阳光照射到太阳能电池上时，电池就可以吸收光能，进而产生光生电子-空穴对，这样在电池内建电场作用影响下，光生电子会与空穴发生分离，异号电荷会积累在电池两端，即产生光生电压。
之后在内建电场的两侧引出电极，接上负载，就会流出光生电流，获得输出功率。
太阳的光能直接由太阳能电池变成了电能。
（2）优势。
太阳能光伏发电技术的能量来自太阳能，太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源。
而且，太阳能分布广泛，所有具备光照条件及地理位置适合的场所，无论是平原、高原、山区以及大海及太空，都可使用太阳能光伏发电技术来发电。
另外，现在的太阳能光伏发电设备十分便捷，即装即用，不需附加任何类型的变压器。
太阳能光伏发电装置可以方便地与建筑物相结合，且不影响建筑物的使用。
建筑物的墙体、房顶、窗户以及走廊都可合理利用，使用太阳能光伏发电设备来发电，获得一定的电力资源以解决供电不足的问题。
而且，太阳能光伏发电设备发生故障率低，便于维护，可无人值守，线路铺设较为简单。
所以，太阳能光伏发电技术是一种可持续发展的、应用简单便捷、最受欢迎的太阳能发电技术。
3太阳能光伏发电技术
太阳能光伏发电系统是由太阳能电池、控制器、逆变器以及储电装备组成，包含了发电系统和电能变换系统。
太阳能由太阳能电池转换为电能要通过逆变器的转换，才可以提供给负载用户使用。
目前，从太阳能电池的生产到电力电子变
换器的设计，太阳能光伏发电技术有了迅速的发展。
对于一个太阳能光伏发电系统，系统运行所涉及到的重要技术为太阳能电池技术、最大功率跟踪技术、并网控制技术、孤岛效应检测技术。
3.1太阳能电池技术
太阳能光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心部件，太阳能电池技术需要做到提高光电转换效率和降低电池的生产成本。
第一代太阳能光伏电池是以硅片为基础，目前其技术已经发展的较为成熟，但成本比较高，仍不能普遍运用。
第二代太阳能光伏电池是基于薄膜技术，是将很薄的光电材料铺设在非硅材料的衬底上，这样半导体材料的消耗就大大减少，且能够进行易于批量自动化生产，所以就大大降低太阳能光伏电池的成本，而且电池效率能达到15%以上，使用寿命超过15年。
在晶体硅和薄膜电池技术之后，相继研究了一些新结构、新概念的太阳能光伏电池。
主要是通过减少非光能耗、减少太阳能光伏电池内阻、加大光子的有效利用，使得光伏转换效率发生提升。
聚光光伏（CPV）是指利用光学元件将太阳光汇聚后，通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术，被认为是太阳能发电发展趋势的第三代技术。
3.2最大功率跟踪技术
光伏阵列功率输出特性受太阳辐射强度、温度及负载情况的影响，具有非线性特征。
为了使太阳能电池的光电转换能力能够充分发挥，就需要对太阳能光伏电池阵列的工作点进行实时控制，以达到获得最大的功率输出的目的。
最大功率跟踪技术（MPPT技术）的实质就是一个动态寻优的过程，对太阳能光伏电池阵列中当前输出电压与电流进行检测，通过将当前得到的光伏电池阵列输出功率与已储存的前一时刻光伏电池阵列输出功率进行对比，舍小取大，再进行检测对比，多重复几次，即可使光伏电池阵列动态的工作点在最大功率点上。
常用的最大功率跟踪技术方法有扰动观测法、恒定电压法、增量导纳法等。
因为天气变化的影响，还需要综合考察分析各种MPPT算法的快速性、可靠性、精度、稳定性等，找出智能、最优化的算法。
3.3并网控制技术
目前，并网的光伏逆变器常采用的两种并网方式为电流源型及电压源型并网方式。
电压源型并网方式的控制策略较为繁琐，是通过并网电流间接控制的，而且并网电流的质量主要取决于电网电压谐波检测，所以它对电网电压的参数变化很敏感，其动态响应较慢。
另外，如果采用电流源型并网方式的话，它的控制策略就较为简单，而且并网电流的质量是取决于电流控制器的性能，其动态响应很快，能够快速调节电网电压的参数变化。
正弦电流源并网控制方式是并网的光伏逆变器中广泛采用的控制方式。
3.4孤岛效应检测技术
孤岛效应的含义为当电网因为误操作、电气故障或停电维修等原因发生中断
供电时，而太阳能光伏并网发电系统依然在运行，此时就构成一个电力公司不能控制的孤岛。
如果太阳能光伏并网发电系统是孤岛运行状态的话，会无法控制电压和频率，就对用户的设备造成损坏，还会对维修人员造成人身危险等。
孤岛效应检测技术分为被动式与主动式。
被动式是利用电网中断供电时，对逆变器输出端的电压、相位、频率及谐波的变化进行孤岛检测，主要适用于负载功率变化小的场合。
主动式是通过控制逆变器，令其输出功率、频率或相位存在一定的扰动。
当电网正常运行时，无法检测出这些扰动，一旦电网出现故障，这些扰动就迅速累积并超出允许范围，那么就触发孤岛效应检测电路。
主动式孤岛效应检测技术中的频率偏移法、频率移相法易于实现、实用性较强、应用广泛。
4太阳能光伏发电技术应用及发展前景
（1）应用。
太阳能光伏发电技术已广泛应用。
主要作为无市电地区的照明、娱乐、通讯、道路桥梁照明等设备的供电电源，也运用在导航灯塔、航标灯、铁路信号灯以及通信、微波中继站的用电源。
在边防哨所等偏远地区也应用广泛。
目前，在西藏的阿里地区、日喀则地区等地已建设了几十个太阳能光伏发电系统，为边区牧民及边防官兵带去了电力，提高了工作与生活条件。
另外，还在新疆、青海、内蒙古、甘肃、山西、山东、辽宁等省市已安装了数百套的太阳能光伏发电站，每年创产值近千万元。
（2）发展前景。
我国太阳能光伏发电应用领域将持续扩大，涉及到交通运输、农业、牧业、林业、通讯、气象、家庭电源等诸多方面。
而且，我国相关规划提出，在2015年的分布式太阳能光伏发电要达到一千万千瓦。
另外，我国也出台了一系列太阳能光伏补贴政策。
分布式太阳能光伏发电和建筑光伏一体化是太阳能光伏发电产业的发展趋势。
5结束语
目前，全球能源危机及大气污染问题越来越受到人们的重视，而太阳能是可再生且大量的理想的替代能源，需要加大对太阳能的开发利用。
而太阳能光伏发电技术是发展最快、应用最广泛的太阳能发电技术，具有显著的优势，且应用广泛。
但仍需加强研究其各项技术，提高太阳能转换效率，降低其成本。
参考文献
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