新能源光伏发电技术原理及应用探讨

赵雅坤

华电郑州机械设计研究院有限公司   河南郑州  450000

摘要:在可持续发展的大环境下，能源问题是当前急需解决的重要课题。要使我国的经济和社会得到有效的发展，就必须充分发挥资源的作用。太阳能是一种可持续发展的能源，利用太阳能进行光伏发电不仅清洁，而且保证了能源的可持续发展。本文重点介绍了新能源光伏发电技术原理及应用，以促进其实际应用。

关键词:新能源;光伏发电技术;光伏发电站;

前言

随着社会经济的快速发展，人们越来越重视环境保护，提倡使用清洁能源和光伏能源。相对于其它传统的能源，以太阳能为主要动力的光伏发电技术有着巨大的优越性。从目前的形势来看，随着城市化进程的加快，人口的迅速增加，资源的消耗也越来越大，为适应居民的需要，电力公司在发展中所面临的工作压力越来越大。我国电力公司应该根据自身的发展情况，对新技术进行分析，以显示其优势。

1、新能源发展基础

随着人们不断开采，不可再生能源的储量不断减少，因此开发新能源非常重要。新能源符合现代可持续发展理念，不会污染环境，因此，发展新能源势在必行。目前，最流行的是光伏发电技术，其主要目的是利用太阳能，这在我们的日常生活中很常见。相关的数据表明，太阳还处于旺盛的状态，可以满足人类科学研究和生活的需要。

2、光伏发电技术概述

光伏发电是一种将光转变成电能的新型半导体，利用一种新型的半导体材料，将光转变成离子，然后将其转化成电。与传统的风力发电、水力发电等发电方式相比，这种发电方式不仅效率高，而且不需要任何机械设备，也不需要任何燃料，因此非常清洁、无污染。同时，由于太阳能是一种可持续利用的可再生能源，可以有效地减轻国内的能源紧张问题，并符合我国目前倡导的绿色、科学化发展的要求，因此，我国对新能源光伏发电技术的研究和应用十分重视。

新能源光伏发电技术的应用，不但关系到国民经济的发展，而且具有巨大的商业价值，在将来也有很大的发展空间。太阳能发电系统是通过光—热—电、光—电等多种方式来实现的，都是通过太阳能集热器获得的热，然后将其转换成蒸汽，然后通过涡轮来发电。而太阳能电池，就是通过太阳能产生的能量，将太阳的辐射转化为电力，从而实现电能的转化。目前，我国的太阳能方阵采用了大量的单片阵列，具有较强的输出能力，使得太阳能的效率和质量得到了提高[1]。

3、光伏发电技术的特点

太阳能发电技术相对于传统的发电技术有其自身的优越性，更符合我国目前和今后的发展需要，通过对传统的发电方式进行有效的改造和优化，可以降低成本，更好地保护环境，从而达到我国电力可持续发展的目的。太阳能发电是一种绿色新能源，对环境没有任何的污染，是目前我国电力工业发展的一个重要方向[2]。

光伏发电安全性高。在城市使用时，电力系统的电压低于220V，有效降低了运行过程中的风险。光伏发电还具有功能特点，使用寿命长，电阻好，已在各国得到广泛应用。电力企业应更加重视光伏发电技术，不断创新和优化，充分发挥自身优势，更有效地促进我国电力工业的发展。

4、光伏发电技术工作原理

太阳能光伏发电技术主要应用在半导体，这种半导体把太阳和电力连接在一起，把太阳能转化为我们每天所需的电能。其工作原理是:一是当太阳充足的时候，太阳能电池会利用一部分能量来保持设备的正常工作，其余的储存起来，而当阳光不足或者晚上没有太阳的时候，就可以将这些能量释放出去，从而保证人类生活的需要。二是控制器，它是控制整个系统的重要组成部分，对蓄能器的充放电具有调节功能;三是逆变器，是一种把直流电转化为交流电的设备，它与常规的变频器不同，它是由一个半导体器件实现的;四是电池，按照电池的储存能力分为铅酸电池、锂电池、镍镉电池，这些电池都是为了以后的使用而储存的。可见，太阳能发电技术的正常运转离不开各部门的协作与协作。

5、新能源光伏发电技术的应用

随着国家经济的发展，以及可持续发展的理念，太阳能的应用越来越广泛，越来越多的应用到了建筑、农村、军事、航天等方面。

5.1集中式新能源光伏发电站的应用

集中式太阳能发电是将太阳能直接与公共电网连接起来，然后由公共电网将太阳能集中起来，再由公共电网来供应居民。整个过程是一种单向的能源转化，电力供应到超过10千伏的电力网络。集中式电力系统通常由数以千计的太阳能电池组件、太阳能电池交换机等组成。在广大的土地和荒漠中，大量的太阳能被用来建造大型的光电发电厂，这些发电厂都是由高压输电系统提供的。

最具代表性的是位于山区的太阳能发电厂和水电站。在实际应用中，设计师可以充分利用沙漠和荒地，并在建造新的发电厂时继续改进太阳能系统。我国西北地区正在进行大规模的新能源太阳能发电站的建设，其特点是占地面积较大，设备容量较大，通常都是在人口密度大、空地多的地方进行。

5.2新型分布式光伏发电站的应用

分布式光伏能源是指光伏产生的能量可以直接分配给电力，若输出过大或过低，则应与一个较大的电力网相连，以便进行管理，这是一个双向的过程。该系统包括:太阳能电池板，保护设备，电路，逆变器，网络接口。其中，太阳能板组件是实现太阳能转化为电能的重要环节。由于太阳能电池板组件所输出的电流是固定的，在实际使用中，大多数的电流都是变化的，所以它们需要把直流电转化成交流电，并与全国电网相连。

其中最具代表性的是在建筑物中使用太阳能光伏发电，太阳能光伏系统通常与建筑物相连，因此这些系统产生的电力必须就近分配，原则上由其自身进行应用和运行。针对具体区域分散式太阳能电站的应用，地方政府出台了一套相关的政策与措施。一个集成的太阳能发电系统，主要是建立在一个大楼上，它可以与新的发电厂相连。当太阳能面板组件被安装后，可以直接使用，所以不需要多片太阳能板。设备可用于非金属结构的屋面和其他建筑。如果大楼的屋顶是混凝土，那么就需要进行配重。在我国的太阳能发电站中，新能源已被广泛采用，所以在安装光伏组件时，可以采用水泥吨、水泥条等配套设施。新能源太阳能发电站的应用，对国家的环保发展有很大的促进作用。同时也可以降低能耗，将多余的电能可以转化成实用的经济效益，在维修和管理上有着巨大的优势。一些新的屋顶式太阳能发电站是不需要人管理的，因此不会造成大量的损失。北京奥林匹克场馆的建设也采用了新型分布式太阳能发电技术[3]。

6、新能源光伏发电技术的发展前景

虽然中国在新能源和光伏发电技术方面取得了重大进展，但与发达国家相比，通过互联网发电、不利变化和安全等问题仍然存在。联网问题主要是由于太阳能光伏发电预测不准确，使得光伏电站的供电难以保持稳定。为了解决这一问题，可以尝试将风力发电和光伏发电结合起来，实现发电的平衡;采用无功补偿设备来降低太阳能发电对公共网络的冲击;公共网络的接入是整个光伏系统稳定、可靠的保障。逆变器最大的难题是它将直流电流转换为交流电。使其能满足电网的要求，而在逆变器系统中，设备往往会出现电压脉冲，因此必须采用滤波器。从安全角度来看，我国的光伏发电网络尽管已有了全方位的保护，但是由于其与网络的隔离，往往会造成设备的失效，从而危及到相关人员的人身安全。为了解决这一问题，必须采用主动移频技术来有效地检测电源和电压故障。

结论

随着科技进步和生态环境保护意识的提高，能源紧缺，发展太阳能光伏发电技术已经成为当前能源行业面临的重要技术问题。太阳能发电是一种廉价、环保、可循环使用的技术。它可以扩大应用领域，把太阳能和光伏发电技术和其他能源技术相结合，建设一个可持续发展的的能源基地，将更好地满足国家"3060"可持续发展目标。

参考文献

[1] 季哲. 太阳能光伏发电技术及其应用[J]. 百科论坛电子杂志，2018(19):222.

[2] 郄微微. 光伏发电技术的应用可靠性探讨[J]. 数字化用户，2018，24(21):70.

[3] 白东明. 太阳能光伏发电技术及其应用[J]. 城市建设理论研究（电子版），2015(25):800-801.