摘要：随着人类社会的发展，地球上的自然资源开始出现了大量消耗，导致能源匮乏。因此各国开始对可再生能源进行了研究利用，其中太阳能作为可再生资源中利用率最高的能源，其在世界各地都受到了广泛的使用。文章在简单介绍了太阳能光伏发电的原理和优点后，以此作为切入点，对太阳能光伏发电技术的种类进行了研究，并详细分析了其主要应用的领域。
关键词：太阳能；光伏发电技术；原理；现状；应用
引言
当前，我国工业化生产及其城镇化建设的日益发展下，能源需求量大幅度提高，常规化石能源需求存在较大的缺口。但是在我国诸多地区供电主要还是依赖于火电，一次能源的供不应求致使电力也出现了不足的情况。特别是在“十二五”时期，经济的飞速发展下依然需要电力能源的支撑。因此，使用恰当的可再生能源研制出来“十二五”发展变得尤为主要。在新能源发展的过程中采取太阳能光伏发电已经成为当前发展的必然趋势。
一、光伏发电技术原理
太阳能电池将光作用于半导体上，引起光电反应。当光子聚集到一定量时，作用到半导体上，光子与半导体反应形成电子与空穴，分别形成正电荷与负电荷，聚集在半导体的两端。将两端电极用导线连接后，就会产生流动的电荷，从而产生电能。通过这个原理，便能够将光能转变为电能，并且储存到电池里，再利用相应的调节技术，将转化的电能转变成供人们使用的标准电能。相对于传统发电方式而言，这种形式既清洁无污染，又无噪声。
不同场合所使用的光伏发电系统也不同。一般情况下，光伏发电系统可分为混合型、并网型、独立光伏型。图1所示为独立光伏发电系统构造，主要包括太阳自动跟踪系统、单片机控制器、逆变器、直流升压系统、太阳能电池板、充电器、蓄电池等。
比较典型的光伏发电系统由光伏电池阵列、储能系统、逆变器、直流控制系统四大部分组成。当太阳光照比较强烈时，太阳能电池直接向直流升压电路提供低压直流电，利用充电器让蓄电池储存电能；当太阳光照弱时，太阳能电池难以达到发电要求，蓄电池就会提供低压直流电给直流升压电路。通过这种方式，可保证发电系统的稳定和连续。升压电路会将低压直流电提升为330 V的高压直流电，利用逆变器作用转变为50/220 V的交流电，再经过检测电路返还给控制器，利用其控制闭环。
二、当前我国太阳能光伏发电的现状分析
一直以来，由于历史等方面的客观原因的影响，煤、石油等化石能源在我国能源结构中一直占据着主导地位，其资源利用率低，环境污染严重，给我国经济社会的可持续发展带来了较大的隐患。随着近年来我国持续秉持绿色发展、可持续发展的发展理念，加快构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，我国的能源结构正在得到持续的优化，据有关部门数据显示，目前我国非化石能源的发电装机比重已经达到35%，水电、风力发电、光伏发电以及核电等规模均已经居与世界第一位，尤其是太阳能光伏发电行业的发展成就更为喜人，近年来在我国政府的相关政策的大力支持下，我国太阳能光伏发电行业已经进入了快速发展期，尤其是近十年来以10%—25%的年均增长率高速发展，在“十二五”期间，我国太阳能光伏发电装机规模就“井喷式”地增长了168倍，截止到2015年，我国太阳能光伏发电就累积装机容量4318万千万，远远超过了世界上最大的光伏发电国德国，而在整个“十三五”期间，我国还将每年新增1500万—2000万千瓦的光伏发电，可以说，能源时代的到来给光伏发电产业带来了巨大的产业发展机遇期，进一步促动着我国能源结构和能源供给侧结构性改革向前发展。
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三、太阳能光伏发电技术及其应用
1、太阳能电池技术
作为太阳能光伏发电系统的重要组成部分，光伏电池的光电转换效率以及生产成本是目前太阳能电池技术面临的两个重要问题。第一代光伏电池尽管已经达到成熟阶段，然而由于成本较高，并未在市场中推广开来。第二代光伏电池采用了薄膜技术，不仅降低了对半导体材料的消耗，而且有利于实现大批量的自动化生产，节约了生产成本。国际上所开发的第二代电池组件效率达到10%以上，使用寿命延长至15年，无论从使用性能还是生产成本方面均得到了较大的提升。目前研究者已经将目光投向了第三代太阳能电池的研究，力图将光电转换效率提升至93%以上，主要涉及到量子点、有机聚合物电池、纳米结构电池等，有着广阔的应用前景。
2、光伏阵列的最大功率跟踪技术
从实际应用情况上看，光伏阵列功率输出能够进行非线性传导，与周围环境、光照强度及负载状况等都有着紧密的联系。如图1所示，光伏阵列电流、电压输出特性可用两条曲线表示。若曲线1和曲线2的太阳光照强度不同，那么，在某一时刻，光伏阵列的运行轨迹达到A点。此时，改变太阳辐照强度，输出特性曲线就会发生变化，由1上升为2，此时若负载1不变，那么系统将运行到A'点，与相应的功率最大点存在一定的距离值。为了能够继续观察最大功率点的运行情况，将负载特性从1变化至2，同样，太阳辐照度变化从特性2变至特性1，相应的工作点由B点变化至B'点。在负载2降低至负载1后，可以有效地保证系统在太阳辐照度减小的情况下仍然运行，处于最大的功率点A上。
3、孤岛效应检测技术
孤岛效应检测技术是太阳能光伏发电技术的核心。当电网受电气故障、停电维修等多种因素影响出现断电时，自给供电孤岛的光伏并网发电系统仍能够提供负载供电，保障用电功能的实现。光伏并网发电的孤岛运行状态往往存在着较大的安全隐患，其电压与频率具有不稳定性，且无法实现控制，容易损坏设备，因此可实施孤岛效应检测。检测方法主要包括被动式与主动式两种，前者多用于负载功率稳定、与逆变器输出不匹配的场合；后者则多用于电网故障场合。
4、聚光光伏技术
地面上直接到达的太阳能只有较低的密度，峰值在1 kW/m2以内，为了促使太阳能利用效率得到提升，就可以将聚光光伏技术运用过来。在较小面积的高性能聚光电池上积聚太阳能，促使太阳光辐照能量密度得到提升；此外，将比较昂贵的太阳电池发展为价格成本较低的聚光器，促使光伏发电系统成本得到有效降低。在聚光光伏系统中，最为主要的一个组成部分为聚光器，包括反射聚光器、混合聚光器、热光伏聚光器等多种类型，其具有差异化的光学原理。现阶段，还没有彻底解决聚光光伏系统的一些关键科学技术问题，但是世界范围内都在不断地深入研究聚光技术。我国聚光器技术近些年来才开始发展，具有较快的发展速度，2009年将4倍聚光+跟踪的新型光伏发电技术自主研发出来，其具有较高的效率和较低的价格成本，且能够有效抗风。
结语
太阳能光伏发电是未来发展前景最光明的新型能源利用方式之一，随着未来我国能源结构的持续优化和国家在发展新型能源方面政策法规、体制机制逐步完善，太阳能光伏发电产业的发展必将进入到一个新的高速发展的“蜜月期”。尽管我国太阳能光伏应用市场发展起步较晚，与发达国家在光伏发电发展方面还存在着不小的差距，但随着今后我国在新型能源利用方面政策的逐步调整，国内光伏发电市场必将得到快速发展和壮大，太阳能光伏发电也将在我国电力产业方面占据一席之地。
参考文献:
[1]孙勇.我国太阳能光伏发电技术应用综述[J].科技创新与应用报，2014（27）：88.
[2]芦浩.太阳能光伏发电技术应用研究与普及[J].中国新产品新技术，2016（08）：28-29.
[3]付金江.试论太阳能光伏发电技术在农村建筑工程中推广运用[J].低碳世界，2016，17（3）：114-115.
[4] 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）.
论文作者:孟熙雅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/1
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