太阳能光伏发电技术

太阳能光伏发电技术（精选12篇）

太阳能光伏发电技术 第1篇

1 太阳能光伏发电技术简介

太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射直接转换为电能的一种新型发电系统。如图1所示,上部为N型半导体,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的4个电子,在半导体中掺入硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生1个空穴,这个空穴因为没有电子而变得非常不稳定,容易吸收电子而中和,形成N型半导体。同理,图中下半部,硅原子中掺入磷原子后,因为磷原子有5个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成P型半导体。

当P型半导体和N型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。光是由光子组成,而光子是包含一定能量的微粒,能量的大小由光的波长决定,光被晶体硅吸收后,在PN结中产生一对正负电荷,PN结区域的正负电荷被分离,形成外电流场。如果将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间,负载上将有电流流过。太阳能电池吸收的光子越多,产生的电流也就越大。光子的能量由波长决定,低于基能能量的光子不能产生自由电子,一个高于基能能量的光子仅产生一个自由电子,多余的能量将使电池发热,致使太阳能电池的效率下降。太阳能半导体晶片通过有序的组合形成太阳能电池组件,可分单晶硅、多晶硅和非晶硅等半导体晶片,若干太阳能电池组件构成太阳能电池方阵。

2 基本组成

一套基本的太阳能发电系统是由太阳能电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成,集并网、应急、自立功能于一身的高度集成化平衡部件设计技术,下面对各部分的功能做一个简单的介绍。

2.1 太阳能电池板

太阳能电池板的主要作用是将太阳辐射能直接转化成直流电,供负载使用或存贮于蓄电池内使用。一般根据用户需要,将若干太阳能电池板按一定方式连接,组成太阳能电池方阵,再配上适当的支架及接线盒组成。

2.2 充电控制器

在不同类型的光伏发电系统中,充电控制器不尽相同,其功能多少及复杂程度差别很大,这需根据系统的要求及重要程度来确定。充电控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等组成。在太阳发电系统中,充电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压,快速、平稳、高效地为蓄电池充电,并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命;同时保护蓄电池,避免过充电和过放电现象的发生。如果用户使用直流负载,通过充电控制器还能为负载提供稳定的直流电(由于天气的原因,太阳能电池方阵发出的直流电的电压和电流不是很稳定)。

2.3 逆变器

逆变器的作用就是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成220V交流电,供给交流负载使用。

2.4 蓄电池组

蓄电池组是将太阳能电池方阵发出的直流电贮存起来供负载使用。在光伏发电系统中,蓄电池处于浮充放电状态,夏天日照量大,除了供给负载用电外,还对蓄电池充电;冬天日照量少,这部分贮存的电能逐步放出。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电,同时方阵还要给负载用电,雨、雪天、晚上负载用电全部由蓄电池供给。因此,要求蓄电池的自放电要小,而且充电效率要高,同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。常用的蓄电池有铅酸蓄电池和硅胶蓄电池,在要求较高的场合也有价格比较昂贵的镍镉蓄电池。

2.5 太阳能发电系统

太阳能发电系统有独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统等。

(1)独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成,若要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器。

(2)并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站,一般都是国家级电站,主要特点是将所发电能直接输送到电网,由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大,发展难度较大。而分散式小型并网光伏系统,特别是光伏建筑一体化发电系统,由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点,是并网光伏发电的主流。

(3)分布式光伏发电系统,又称分散式发电或分布式供能,是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统,以满足特定用户的需求,支持现存配电网的经济运行,或者同时满足这两个方面的要求。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备,另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下,光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能,经过直流汇流箱集中送入直流配电柜,由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载,多余或不足的电力通过联接电网来调节。

3 设计安装要求

(1)满足建筑师总体规划美观要求,太阳能电池板平放在屋顶上,要求2%的坡度,以利排水。

电池方阵支架方位角的设计:一般情况下,太阳能电池方阵应面向正南安装,方位角0°。

固定式支架倾角设计:根据年发电量计算结果,倾角定位为40°。

安装方式设计:固定式结构简单,安全可靠,安装调试及管理维护都很方便。

(2)蓄电池组的安装方式:蓄电池组由单体蓄电池、蓄电池支架、连接线及铜母排等组成。蓄电池组安放在蓄电池室内,同时要求与电池组件有较近的直流传输距离。安装蓄电池的地点应干燥、清洁。必须有良好的通气、排风条件,电池远离热源或易产生火花处,其安全距离要大于2m,避免阳光直射。根据电池安装面积以及电池极限负荷重量,选择相应的电池安装方式(地面安装或叠层安装)。

(3)太阳能电池方阵应固定牢固,并多点固定,能够抵挡12级风,固定件应防腐。

4 避雷、防雷击接地保护的设置

4.1 场地防雷

方式:避雷带。将金属导体沿被保护物顶部轮廓敷设,并保持适当距离,消引雷电荷,避免直接雷击。

直流侧的防雷:控制器内部有防雷击保护(加装浪涌保护器),并满足GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》要求。

4.2 系统接地保护

雷电保护系统的接地电阻应符合DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求(一般不应大于10A);线路接地系统应符合DL/T621-1997《交流电气装置的接地》的要求以及DL499-92《农村低压电力技术》的技术要求(一般不应大于4Ω)。

5 电源控制柜的安装

电源控制柜可安装在一配电间内。

光伏系统的效率分析及发电量预测光伏阵列效率:光伏阵列在1000W/m2太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称效率之比。

光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括组件匹配损失:对于精心设计、精心施工的系统,约有4%的损失;太阳辐射损失:包括组件表面尘埃遮挡及不可利用的低、弱太阳辐射损失,取值5%；偏离最大功率点损失:如温度的影响等,取值4%;直流线路损失:按有关标准规定,应小于3%,得:η1=96%×95%×96%×97%=85%。

逆变器的转换效率:逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比对于进口逆变器。可取η2=87%;控制器以及逆变后交流线路损失,取值n 3=3%,可取η3=97%。

系统的总效率等于上述各部分效率的乘积:约η=η1×η2×η3=85%×87%×97%=72%。

6 太阳能光伏发电系统的环保分析

4560W p光伏系统发电量预测依据:北京地区太阳辐射量、系统组件总功率4560Wp、系统效率72%。光伏阵列倾角等于40°,固定式安装;年发电量约6657kWh;20年的总发电约为119826kWh,年平均发电5991kWh (按20年输出衰减10%计算)。

20年节电119826kWh,按每kWh燃煤0.4Kgce计算,减少燃煤47.930Tce,减少煤灰、CO2、SO2等排放约244975Kg,发挥了一定的环保效益。

7 结束语

太阳能光伏发电技术的研究和应用是落实国家节能、环保要求的具体体现。目前,该系统的技术应用正在深化及应用之中,力求将该技术进一步完善,广泛运用于住宅小区中。

摘要：本文介绍了太阳能光伏发电技术,在节能、环保及小区应用方面的发展方向。

关键词：太阳能,光伏发电,节能,环保

参考文献

[1]李炳华等.国家体育场太阳能光伏发电技术应用的研究.建筑电气,2006.4

[2]国家能源局于最新发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》

[3]GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》

[4]DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

[5]DL/T621-1997《交流电气装置的接地》

太阳能光伏发电口号 第2篇

1、光明温暖你的心天电合一，齐力生辉。

2、科技闪耀未来，缔造明日之光。

3、电到你发光光能发电，日照人间。

4、阳光激活新电力阳光虽晴，“晶”益求“晶”。

5、新能源，晶科造绿色之光，电力无限。

6、为明天，智造能源只为您的光芒晶科光伏，阳光事业。

7、晶源金科神州行，享受太阳能照明。

8、阳光优化生活晶科能源，立足未来。

9、晶科能源，世界因我变“靓”。

10、晶科：阳光使者，蓝天永恒。

11、给点阳光就发电晶科能源，节能佳源。

12、让太阳永不落晶科，创世界之光。

13、闪耀太阳的光芒超越传统，永恒无限。

14、晶科科技照亮明天阳光晶电，晶科领先。

15、新能源，为明天阳光能源，晶科实现。

16、享受阳光生活每一步都精彩晶科，辉映世界的传奇。

17、组件端的后发优势，公司有底气将单晶路线推广到全世界。

18、用心前行·腾飞20xx，同心逐梦·志在巅峰。

19、激发人人梦想，共睹乐叶辉煌。

20、携手、分享春暖花开，创新、发展再创辉煌。

21、用太阳点亮你绿色的想象吧。

22、挥洒自如，超凡脱俗我家选择美迪克，环保节能热水多。

23、家，因你而更暖美迪克太阳能：持续节能，永不间断。

24、因科技而日晒，因品质而水淋。

25、让生活充满阳光美迪克热水器，“涓涓溪流”兼自然。

26、美迪克太阳能，使用最放心。

27、绿色节能美迪克，温暖温馨每一刻。

28、美迪克：科技创新，为你用心。

29、天上有个太阳，生活充满阳光。

30、我们的最终目标就是为您营造家的感觉。

31、科技闪耀未来，缔造明日之光。

32、给点阳光就发电晶科能源，节能佳源。

33、电到你发光光能发电，日照人间。

34、光明温暖你的心天电合一，齐力生辉。

35、晶源金科神州行，享受太阳能照明。

36、阳光激活新电力阳光虽晴，“晶”益求“晶”。

37、新能源，晶科造绿色之光，电力无限。

38、享受阳光生活每一步都精彩晶科，辉映世界的传奇。

39、新能源，为明天阳光能源，晶科实现。

40、晶科科技照亮明天阳光晶电，晶科领先。

41、为明天，智造能源只为您的光芒晶科光伏，阳光事业。

42、晶科能源，世界因我变“靓”。

43、阳光优化生活晶科能源，立足未来。

44、晶科：阳光使者，蓝天永恒。

45、闪耀太阳的光芒超越传统，永恒无限。

46、让太阳永不落晶科，创世界之光。

47、我们的最终目标就是为您营造家的感觉。

48、把温馨送到千家万户开拓创新，造福社会美迪克的阳光，能给你的温暖。

49、美迪克太阳能：完美生活，源于选择。

50、美迪克太阳能，把阳光送到每一家。

51、美迪克：科技创新，为你用心。

52、缔造高品质生活有太阳的地方就有美迪克。

53、美迪克太阳能，阳光因此更灿烂。

54、美迪克太阳能，美丽每一刻。

55、美迪克美迪克太阳能，温暖每一刻。

56、天上有个太阳，生活充满阳光。

57、家，因你而更暖美迪克太阳能：持续节能，永不间断。

58、踏上阳光的脚印节能技术推广专家，高端产品研发基地。

59、绿色节能美迪克，温暖温馨每一刻。

60、科技引领时代潮流，温暖倍显关怀品质。

61、每一刻，都出色阳光家庭，环保事业。

62、美迪克太阳能，真的很耐用。

63、因科技而日晒，因品质而水淋。

64、给你美的时刻我们的能力就是节能净化环境，收获温暖。

65、冬日的阳光，美迪克太阳能。

66、美迪克太阳能，使用最放心。

67、传递温暖的使者有太阳就有温暖美迪克，把太阳装回家。

68、实力铸造品质，诚信赢得天下。

69、美迪克，温暖不谢幕，全家乐开花。

70、我们一直为创造绿色生活而努力。

71、美迪克：我不是太阳，我一样带来温暖。

72、挥洒自如，超凡脱俗我家选择美迪克，环保节能热水多。

73、美迪克太阳能，科技与阳光同在。

74、让生活充满阳光美迪克热水器，“涓涓溪流”兼自然。

75、美迪克太阳能，真的很实用。

76、美迪克太阳能，只想保住每一份资源。

77、环保节能，我们能美迪克太阳能，给你一个温暖的家。

78、美迪克太阳能，使用真轻松。

79、组件端的后发优势，公司有底气将单晶路线推广到全世界。

80、激发人人梦想，共睹乐叶辉煌。

81、携手、分享春暖花开，创新、发展再创辉煌。

82、用心前行·腾飞20xx，同心逐梦·志在巅峰。

83、演绎梦想，缔造永恒。——三星惠普太阳能

84、尊贵典雅，魅力非凡。——飞鹤太阳能

85、光能，才能，共享无限潜能。

86、让人类日夜和太阳住在一起！

87、太阳能，成就未来无限可能。

88、相约大同，成就太阳能梦想。

89、用太阳点亮你绿色的想象吧。

太阳能光伏发电技术及其应用 第3篇

关键词：太阳能；光伏发电技术；应用

伴随着化工产业的高速发展，石油、煤矿等化学能源的储量越来越少，太阳能作为可再生的清洁能源，众多国家对其都给予了足够的重视，其具有的发展前景不可估量。多年来，国家投入了大量的人力与资金对太阳能光伏发电技术的应用进行了大力的研究，太阳能在各个领域的使用越来越广泛，其由于效率高以及干净等特点被众多使用者喜爱，其相关技术的发展也受到了社会各界的密切关注。

一、太阳能光伏发电主要技术

1.1.太阳能电池技术

太阳能电池是太阳能发电系统的主要构成部分，其主要作用是将太阳辐射转化为电流，在太阳能系统中，电池一般不独立使用，其主要是利用并联以及串联等多种连接方式将所有独立的小电池单元连接使用，其作为一个整体的系统功率可高达上百瓦。由于电池技术是由太阳能电池连接而成，因此，其需要面对两个方面的问题，一是降低技术成本，在电池技术发展的初期，其都是以硅片作为电池的原材料，其成本较高，而近些年，则主要利用薄膜技术进行电池的生产，由于其生产成本低，且生产技术简单，因此，其得到了广泛的使用，其对于成本的降低具有极其主要的作用。而另一方面则是提升系统工作效率，目前，国外已经研发出了效率较高、价格便宜的太阳能电池，与此同时，还有部分电池采用新兴结构通过减少电能损耗增大使用效率，其在提升电池效率方面也得到了很大的利用。

1.2.聚光光伏技术

在一般情况下，经过云层折射、散射等到达地面的阳光其能量较低，因此，提升太能源的使用率成为相关科研人员急需解决的问题之一。为了提升太阳能的利用率，当下采用了聚光光伏技术，其在很大程度上提升了其利用率。关于聚光光伏技术的使用，其主要两个方面提升其利用率，第一，增强单位面积内太阳能辐射的强度，其主要是通过减小聚光电池的面积，将太阳能聚集到小面积的聚光电池上，从而提升阳光强度。第二，降低材料成本，使用较为便宜的聚光器，而不是价格较高的太阳能电池，其能够在一定程度上降低成本。目前，我国2009年研发的新型聚光器，其凭借着价格低、个头小、使用率高等优势得到广泛使用。

1.3.最大功率点跟踪技术

光伏阵列的最大功率点主要是由于伴随着太阳强度的变化，光伏阵列的功率输出也会产生一定的变化，当光伏阵列达到最大功率时，其就是最大功率点。当其使用电压大于最大功率点所需要的电压时，则光伏阵列的工作功率就会降低，但是当使用电压低于最大功率点所需要的电压时，其工作效率与输入电压的大小成正比变化，因此，为了提升工作效率，同时降低不必要的电能损耗，就应该使得工作电压与最大功率点相适应，其就是最大功率点的追踪技术。

二、太阳能光伏发电技术的应用

2.1.光伏电站

光伏电站主要是利用太阳能进行供电，其需要较大的占地面积，因此，我国大部分的光伏电站主要分布在土地资源较为充裕的西部地区，并且，由于我国西部地区的海拔较高，太阳能资源丰富，其为我国光伏电站的发展提供了极大的地理优势。目前，由于我国西部地区人员稀疏，且煤矿资源丰富，因此，我国西部光伏电站产生的电能一般通过变电站向东部发达地区传送，其为东部地区的经济发展做出了极其巨大的贡献。在沙漠，土地资源丰富，且阳光较大，并且，我国的沙漠面积较为广阔，因此，未来我国光伏电站的建设具有不可限量的发展前景。

2.2.光伏建筑

在部分发达城市，由于经济发展速度快，且用电需求大，因此，甚至有部分城市到了夏天往往采取拉闸的方式来限制电量的使用，其对于城市居民的生活以及生产工作都造成了极大的不便，因此，在建筑上安装光伏电池成为了解决城市用电紧张的重要方法之一。其主要是通过在建筑上安装光伏电池，提供建筑内部的用电需求，缩短电量供应的距离，在很大程度上降低损耗，同时，节约了电量传输线路建造的成本，建设光伏建筑已经成为目前我国发达城市解决用电紧张的主要方法之一。

2.3.农村用电

太阳能光伏发电技术在很大程度上解决了农村偏远地区的用电问题。在以前，部分山村由于位置偏远、地势艰险，其对于电力的运输造成了极大的困难，因此，众多偏远山村往往都用不上电。而太阳能光伏发电技术则解决了农村的问题，目前，许多偏远山村通过建设小型的光伏发电站或者建设用户自己的发电系统，以实现供电的目的，与此同时，还减少了电力运输的大量的线路铺设成本，降低了由于长距离运输电量造成的电力损耗。

三、结论

综上所述，太阳能是二十一世纪人们可以大力使用的新型的清洁能源，对于其技术的研究以及应用也受到了相关科研人员的重視，太阳能作为一种清洁的、用之不尽的可再生能源，其具有无限美好的发展前景，因此，本文主要根据当下太阳能光伏发电的相关技术的发展，对太阳能电池技术、聚光光伏技术以及光伏阵列的最大功率点跟踪技术进行简答介绍，并对太阳能光伏发电技术在光伏电站、光伏建筑以及农村用电等领域的应用进行相关介绍，希望能为我国太阳能光伏发电技术的发展与进步具有一定的帮助作用。

参考文献：

[1]赵争鸣.太阳能光伏发电技术现状及其发展[J]-《电气应用》-2014（26）

[2]张兴.太阳能光伏并网发电及其逆变控制[J]-《机械工业》-2013（39）

太阳能光伏发电材料技术新进展 第4篇

1 太阳能光伏效应

光伏材料将光能转换为电能, 这个过程叫做光伏效应。光伏效应的过程即半导体材料吸收光子能量, 使到半导体中的原子发生原子能级跃迁, 然后释放电子并形成电压的过程。入射光子的能量e=hν, (h为普朗克常数, ν为入射光子的频率) , 只有当入射光子的频率达到一定数值, 使到入射光子的能量e大于半导体能级跃迁并释放电子所需要的最小能量——禁带宽度, 才能使原子能级跃迁并产生电子。

2 太阳能光伏应用常见材料特性

根据NREL的最新光伏转换效率统计发现[1], 近年来, 光伏转换效率在全世界的各个实验室不断被刷新, 为光伏发电的发展奠定了坚实的技术基础。

2.1 多重结和单重结III-V族材料

多重结和单重结太阳能电池的转换效率最高, 在多重太阳聚焦下, 单重结的效率可达20%~30%, 而三重结材料的光伏转换效率, 可达到40%。2011年在美国SolarJunction公司的试验数据显示最高的转换效率为43.5%[1]。在2006年, Emcore公司推出了有效面积为1 0 8 m m 2的三重结太阳能电池, 其在200余倍聚焦数下能量转换效率达到37%[2]。多重结材料生长制备一般采用金属有机化学气相沉积, 这需要精密的材料配比控制和生长速率控制, 成本较高, 加上重结III-V族材料如Ga、As和Ge在地壳中的含量还不到10%~5%, 综合考虑下更适用于高密度辐照下的光电转换。

2.2 单晶硅和多晶硅

在硅系太阳能电池中, 单晶硅大阳能电池转换效率最高, 技术最成熟。UNSW大学在2000年以前就已经实现25%的单晶硅材料的转换效率。多晶硅太阳电池的出现主要是为了降低成本, 其优点是能直接制备出适于规模化生产的大尺寸方型硅锭, 制造过程简单、省电、节约硅材料, 对材质要求也较低。弗劳恩霍夫研究所的太阳能系统在2005年前发表的最高的多晶硅转换效率为20.4%。在实规模化应用中, 多为单晶硅产品, 其效率在13%~16%左右。

2.3 薄膜技术

薄膜技术可采用的材料包括无定型硅、多晶硅、微晶硅以及碲化镉 (Cd Te) 和铜铟硒 (CIS) 等, 其电池的转换效率从12%~20%不等。薄膜技术电池可通过薄膜制备方法如射频建设、真空蒸发等将这些材料沉积到玻璃基板甚至柔软的基板上制作。其制备简单, 转换效率也不低, 据报道, Cu In Ga Se电池的转换效率已经达到19.2%[3]。由于铜、铟和硒材料资源相对丰富, 薄膜技术制备简单, 其成本低很多, 适合大规模应用。

2.4 有机聚合物、无机聚合物和燃料敏化物太阳能电池

目前, 这几种材料仍然在研究、开发和探索之中。目前实验室数据为有机聚合物的效率为10.6%、无机聚合物的效率为10.1%和染料敏化物的效率为11.4%[1]。这些材料制成的太阳能电池成本远远低于半导体材料, 而且可以制备柔软底板的大面积电池。因其制作成本也远远低于半导体材料, 而且可以制备柔底板的大面积电池, 适合用于建筑物上。

2.5 新兴材料

基于薄膜技术的表面等离子材料, 一般用玻璃、塑料或者钢材来做衬底, 这样可以降低成本。目前的一种方法是通过在薄膜太阳能面板上放置金属纳米粒子, 光入射后, 金属纳米粒子实现等离子共振然后对光进行散射, 这样增加光吸收而无需增加更多的薄膜电池层, 从而实现效率的提高, 其效率可预计能达到40%~60%。

另外一种新型材料是由碳原子构成的单层片状结构的石墨烯。这是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。这种材料的太阳能电池, 目前最新研究得到的效率为8.6%[4]。

2.6 其他

基于纳米科技的量子点、量子阱和超晶格材料也有不少机构在研究。此类型材料的优势一般是可更好地匹配太阳能光谱, 但其研究还比较少, 目前的效率不高, 离稳定性和量产化还有一段距离。研究指出[5], 相对于常规的块状太阳能电池, 多量子阱、超晶格以及量子点用于光伏设备可大大提高理论上的最大效率, 可实现光伏转换效率达40%甚至更高。

3 结语

随着光伏发电材料的不断深入研究和试验, 可以预测在未来的5~10年, 将会有越来越多新型和改进型材料的出现, 逐步解决材料的吸收问题, 效率问题, 稳定性问题, 工艺规模化生产的成本问题。从规模化生产和应用的角度看, 硅技术、薄膜技术和聚合物电池仍为主导, 量子点和纳米技术将给传统技术带来新的生命。

摘要：本文首先介绍了太阳能光伏发电的基本原理, 然后简述了用于太阳能光伏发电的各种常用材料的原理和特点以及在实验室中的最高转换效率, 并介绍了研究前沿的几种新材料和结构, 最后就太阳能光伏发电的前景做了分析总结。

关键词：光伏发电材料,转换效率,新进展,规模化应用

参考文献

[1]National Renewable Energy Labora-tory (NREL) , Best Research-Cell Ef-ficiencies (revision 2012.04.04) , http://en.wikipedia.org/wiki/File:PVeff (rev120404) .jpg.

[2]EMCORE T1000 Cell-Triple-Junction High-Efficiency Solar Cells for Terrestrial Con-centratedPhotovoltaicApplications[R].Http://www.emcore.com/assets/photovoltaics/T1000%20Data%20Sheet%20March%2007.pdf.

[3]方祖捷, 陈高庭, 叶青.太阳能发电技术的研究进展[J].中国激光, 2009, 1, 36 (1) :5-14.

[4]Xiaochang Miao, Sefaattin Tongay, Maureen K.Petterson et al, Nano Letter, High Efficiency Graphene Solar Cellsby Chemical Doping, Nano Lett., Pub-lication Date (Web) :May 3, 2012 (Letter)

《太阳能光伏发电原理与应用》论文 第5篇

第一章

绪 论

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用（光伏发电）是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅电池）和非硅系太阳能电池等。在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。

光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。光伏发电系统可分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统：独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储能量，在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充。

在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了17倍。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍，整个行业的销售收入有望增长3.5倍。

我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。

镇江大成新能源科技有限公司 方荣

第二章 太阳能及其应用

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的 安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济 性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位并且得到广泛的应用。

2.1太阳能的含义

一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。

2.2太阳能的发展历史

据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。

2.3我国太阳能资源

我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/㎡以上，西藏最高达7kWh/㎡。

2.4太阳能的应用

就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。

2.4.1太阳能集热器

太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。一个好的太阳能集热器应该能用20～30年。

2.4.2 太阳能热水系统

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早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种：自然循环式和自然循环式。

2.4.3太阳能暖房

太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统，及室内暖房风扇系统所组成，其过程乃太阳辐射热传导，经收集器内的工作流体将热能储存，再供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。

2.5太阳能发电

即直接将太阳能转变成电能，并将电能存储在电容器中，以备需要时使用。

2.5.1太阳能离网发电系统

太阳能离网发电系统包括

1、太阳能控制器 对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载。

2、太阳能蓄电池 组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。

3、太阳能逆变器 负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。

2.5.2太阳能并网发电系统

太阳能并网发电系统是将光伏阵列产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。

2.5.3 Si太阳电池

硅太阳电池是最常用的卫星电源，由于空间技术的发展，各种飞行器对功率的需求越来越大。其中，以发展背表面场（BSF）、背表面反射器（BSR）、双层减反射膜技术为第一代高效硅太阳电池，这种类型的电池典型效率最高可以做到15%左右，目前在轨的许多卫星应用的是这种类型的电池。

2.5.4太阳能路灯

太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明问题。

2.6太阳能的利弊

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2.6.1 优点

(1)普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地 或海洋，无论高山 或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。

(2)无害性：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

(3)巨大性：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

(4)长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

2.6.2 缺点

(1)分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是 能流密度 很低。(2)不稳定性：由于受到 昼夜、季节、地理纬度 和 海拔 高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。(3)效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。

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第三章 太阳能光伏发电系统原理

光伏发电系统是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电系统装置。

3.1光电效应概述

光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。

3.2光生伏打效应概述及应用 3.2.1光生伏打效应

是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。

3.2.2光生伏打效应应用

光生伏打效应主要是应用在半导体的PN结上，把辐射能转换成电能。大量研究集中在太阳能的转换效率上。理论预期的效率为24％。由于半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。

3.3太阳能电池及其太阳能组件 3.3.1太阳能电池的工作原理

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

3.3.2太阳能电池的生产流程

通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μ硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。如图1

m的高质量硅片上制成的，这种 5

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图1太阳能电池的生产流程

3.3.3 太阳能电池的制造技术

晶体硅太阳能电池的制造工艺流程如图2。提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。

具体的制造工艺技术说明如下：

（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。

（2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。

（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散, 制成PN＋结，结深一般为0.3－0.5um。

（5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。

（6）去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。

（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。

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（8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2，SiO2，Al2O3，SiO，Si3N4，TiO2，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。

（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。(10)测试分档：按规定参数规范，测试分类。

3.3.4 太阳电池组装工艺简介

组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的电池组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识.电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。

正面焊接：是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连

背面串接：背面焊接是将36片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有36个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂（primer）以增加玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。（敷设层次：由下向上：钢化玻璃、EVA、电池片、EVA、玻璃纤维、背板）。

组件层压：将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据EVA的性质决定。我们使用

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快速固化EVA时，层压循环时间约为25分钟。固化温度为150℃。(电池板原料：玻璃，EVA，电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等)如图3

图3 太阳能电池板

修边：层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。

装框：类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。

焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。

高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。

组件测试：测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。目前主要就是模拟太阳光的测试Standard test condition（STC）,一般一块电池板所需的测试时间在7-8秒左右。

3.3.5 太阳能电池阵列设计步骤

１.计算负载24h消耗容量P P=H/V

V——负载额定电源 2.选定每天日照时数T(H)3.计算太阳能阵列工作电流

IP=P(1+Q)/T

Q——按阴雨期富余系数，Q=0.21～1.00

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4.确定蓄电池浮充电压VF

镉镍(ＧＮ)和铅酸(ＣＳ)蓄电池的单体浮充电压分别为1.4～1.6V和2.2V。5.太阳能电池温度补偿电压VT

VT=2.1/430(T-25)VF 6.计算太阳能电池阵列工作电压VP

VP=VF+VD+VT

其中VD=0.5～0.7

约等于VF 7.太阳电池阵列输出功率ＷＰ平板式太阳能电板。

WP=IP×UP

8.根据VP、WP在硅电池平板组合系列表格，确定标准规格的串联块数和并联组数。

3.4太阳能光伏发电系统

3.4.1太阳能光伏发电系统工作原理

光伏发电系统是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电系统装置。光伏发电系统的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。

3.4.2太阳能光伏发电系统的组成

太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或 110V，还需要配置逆变器(图5,6所示)。各部分的作用为：

（一）太阳能电池板 太阳能电池板(图4所示)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

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图4 太阳能电池板

（二）太阳能控制器 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。

（三）蓄电池 一般为铅酸电池，一般有12V和24V这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

（四）逆变器 在很多场合，都需要提供AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。

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图5 太阳能电池发电系统的组成原理

图6太阳能电池发电系统的组成原理

3.4.3 太阳能光伏发电系统的设计需要考虑如下因素

问题

1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ 问题

2、系统的负载功率多大？

问题

3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？ 问题

4、系统每天需要工作多少小时？

问题

5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天

问题

6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？

问题

7、系统需求的数量？

3.4.4太阳能光伏发电系统的发电方式

太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

（1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10

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倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

（2）光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵(图7)了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的太阳能光伏发电方式有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

图7太阳能电池方阵

3.4.5太阳能光伏发电系统对逆变电源的要求

采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变器(电源)四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变电源是关键部件。光伏发电系统对逆变电源要求较高：

（1）要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变电源的效率。

（2）要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变电源具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，镇江大成新能源科技有限公司 方荣

并要求逆变电源具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热，过载保护等。

（3）要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有钳位作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如１２Ｖ蓄电池，其端电压可在１０Ｖ～１６Ｖ之间变化，这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。

（4）在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的外，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免铎公共电网的电力污染，也要求逆变电源输出正弦波电流。

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第四章 太阳能光伏发电系统的应用

上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。在世纪之交前后期间，欧美等先进国家光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。

4.1各国家太阳能光伏并网发电实施情况

4.1.1欧美主要国家太阳能光伏并网发电实施情况

日本：1996年宣布可再生能源发展目标，到2010年可再生能源占一次能源供应量的3.1%，其中光伏发电4820 MW。具体措施包括：建筑光伏一体化发电系统工程示范，光伏住宅集中并网示范（200座3KW光伏住宅集中在一个地区进行并网运行），光伏住宅推广计划（1994－2002安装8万套）、地方新能源促进计划和企业新能源资助计划等。德国：1998年提出“10万光伏屋顶计划”，计划6年安装300－500MW光伏系统。美国：1997年宣布“百万屋顶计划”，计划到2010年在100万座屋顶上安装光伏发电和光热系统。西班牙：2001年制定了新的“电力法”来鼓励光伏并网发电。

4.1.2我国太阳能光伏发电应用

应用现状：2007年，中国光伏电池产量达到1000 MW，成为仅次于日本的全球第二大光伏制造基地，但国内光伏系统安装量仅约20 MW，光伏系统的累积装机容量达100 MW，相当于世界当年安装量的0.5%和世界累计安装量的0.8%。其中：农村电气化（包括道路照明）累计装机容量41MW，通讯和工业应用30MW，光伏产品（路灯、草坪灯、城市景观、LED照明、交通信号等）22.7MW，并网光伏发电6.3MW。目前，我省已建成和在建、拟建的光伏并网项目包括省委大院10KW光伏照明系统工程、镇江、丹阳的2个4KW的光伏并网系统、无锡国家工业设计园300KW光伏并网电站工程、无锡机场800KW屋顶光伏并网系统工程、尚德光伏研发中心大楼1000KW 光伏建筑一体化（BIPV）光伏并网电站、无锡五星花园小区屋顶300KW光伏并网系统、苏州国检屋顶光伏电站等，目前这些项目尚未取得国家太阳能光伏电站上网电价的批复。

4.2 我国太阳能光伏发电应用的操作难点

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1、光伏并网的审批和操作程序复杂。

2、缺少明确的光伏发电上网电价。

3、缺少可再生能源电力附加的具体使用办法。

4、没有具体可行的财税和金融扶持政策。

5、电力公司在发展可再生能源电力中的角色和责权利不清晰。６、没有可执行的光伏并网技术标准。

７、各地区、行业、企业和个人使用可再生能源电力积极性不高。

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第五章 太阳能发电产业发展现状及趋势

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

5.1 国外太阳能发电产业发展现状及趋势

全球太阳能发电产业发展现状及趋势在化石能源日益稀缺的背景下，各国均大力发展太阳能利用，其中日本、欧洲国家(德国)和美国等经济发达、能源消耗大的国家起步较早，在技术和应用上都处于领先地位。由于太阳能发电成本较传统能源高，因此需要政府给予政策扶持。从20世纪90年代末开始，欧美、日本等国家纷纷实行“阳光计划”，在太阳能发电的价格、税收、发展基金等方面给予较大优惠。同时，在政府资助下，欧洲一些高水平的研究机构也加大了太阳能利用的研究。

欧美、日本等国家还制定了长期的能源发展战略，对太阳能的发展进行了长期规划。1997年6月美国提出“百万太阳能屋顶计划”，计划到2010年将在100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统和太阳能空气集热系统。欧洲也于1997年左右也宣布了百万屋顶计划，其中，在太阳能利用领域领先的德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于1998年10月提出了计划——在6年内安装10万套太阳能屋顶系统，总容量在300-500MV，每个屋顶约3-5KW。日本政府的计划目标是，到2010年安装500MW屋顶光伏发电系统。

在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了17倍。2005年，全球太阳能电池年产量达到了1650兆瓦，累计装机发电容量超过5GW，其中，日本太阳能电池产量达到762兆瓦，增长率为27%；欧洲产量增加48%，达到了464兆瓦；美国增加12%，达到了156兆瓦；世界其他地区增加96%，达到了274兆瓦。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望达到10400兆瓦，较2005年的年产量增长6.3倍；整个行业的销售收入有望在2005-2010年间，从130亿美元提高至450亿美元，在未来5年内增长3.5倍。同时，受益于规模经济、生产效率和工艺水平的提高，整个产业链的成本都有望下降，行业利润率有望保持在较高水平上。

5.2我国太阳能发电产业发展现状及趋势

我国太阳能资源非常丰富，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时 16

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以上，理论储量达每年1.7万亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。从全国太阳年辐射总量的分布来看，青藏高原和西北地区、华北地区、东北大部以及云南、广东、海南等部分低纬度地带均为太阳能资源丰富或较丰富的地区。

我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔。第一，我国有荒漠面积100余万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区，如果利用荒漠安装并网太阳能发电系统则可以提供非常可观的电量。第二，太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，具有良好的经济效益。第三，迄今我国边远地区仍有较多居民尚未用电，如果单纯依靠架设电网供电，则成本高，建设周期长，不经济。太阳能发电无需架设输电线路，且建设周期短，可以有效解决边远地区用电的难题。

我国政府对太阳能产业也给予了充分的扶持。2006年1月，《中华人民共和国可再生能源法》正式实施，此法在资源调查与发展规划、产业指导与技术支持、推广与应用、价格管理与费用分摊、经济激励与监督措施、法律责任等方面做出了规定。随后，国家又陆续出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》、《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》等支持可再生能源发展的实施细则，使国家在可再生能源领域方面的扶持政策日趋明朗化。这一系列法律、政策无疑有力的支持了我国太阳能发电产业的发展。

近20年来，我国太阳能发电产业长期维持在全球市场1%左右的份额。2005年后，产业有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、新光硅业、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。而且，浙江、保定、四川等地的公司已经开始多晶硅太阳电池的生产或试车，市场上形成了单晶硅和多晶硅两种主打电池产品的局面。目前，我国非多晶硅薄膜电池产业也展现出迅猛发展的势头，很多国内公司通过与国外公司的合作已经开始进行或计划进行非多晶硅薄膜电池项目的投资。

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结论

本文通过对太阳能的发展历程以及太阳能应用，主要的是太阳能光伏发电系统原理及应用的研究，让我更加深刻的认识到发展利用可再生能源是当今世界必须要走的能源之路。只有这样才能最大限度的降低环境污染，从而保卫我们生存的地球。光是一种清洁、可再生能源，并且太阳能资源在我国广泛分布。由于我国是一个能源消耗大国，并且人口分布极不合理，因此发展太阳能光伏发电系统对于我国的可持续发展、保持能源供给的独立性和安全性，以及分散人口地区居民用电具有重要意义。

同时，在研究这个论题时，也让我更加深刻的理解事物的发展是存在两面性的。在太阳能开发利用的同时，还存在许多的技术难关，还 有环境是否也会遭到破坏！这些问题是每个人都要想的。在此同时，也希望开发利用太阳能的技术越来越完善。

希望尽快的实现太阳能时代的目标，那时边远以及用电困难的地区都能用上太阳能发电供电，解决用电问题。实现“阳光工程”、“光伏屋顶工程”。

镇江大成新能源科技有限公司 方荣

参考文献

[1] 郝晶卉 机电专业委员会全国职业培训教学工作指导委员会 电工与电子基础 机械工业出版社 2009年01月

[2] 袁运开 物理教学 中国科学技术协会中国物理学会 1978-01-01年创刊

[3] 崔容强、赵春江、吴达成 并网型太阳能光伏发电系统——太阳能实用技术丛书 化学工业出版社 2007-7第1版

[4] 黄汉云 太阳能光伏发电应用原理 化学工业出版社 2009年3月 1日

[5] 尹建华,李志伟 半导体硅材料基础 化学工业出版 2009-7 [6] 罗玉峰等著21世纪高校规划教材（光伏专业）太阳能光伏发电 技术 电力建设网 2009 [7] 罗玉峰 陈裕先 李 玲 太阳能光伏发电技术 江西高校出版社 2009

[8] 李钟实 太阳能光伏发电系统设计施工与维护 人民邮电出版 [9] 浅述太阳能热发电的发展历史和现状 摘自《中国建设动态阳光能源》

[10] 浅述太阳能热发电技术的发展历史和现状 中国自动化网新闻 [11] 惠晶 方光辉 新能源转换与控制技术 机械工业出版社 2008-02

镇江大成新能源科技有限公司 方荣

致谢

本论文是在指导赵老师的悉心指导下完成的。胡老师严谨治学的态度给我树立了榜样，使我受益匪浅。在此特向指导老师的关心和帮助表示诚挚的敬意和衷心的感谢！

在论文工作的过程中，保定英利新能源有限公司为我的课题研究提供了良好的条件，使我顺利完成了论文的工作，在此向他们致以崇高的谢意！

聚光太阳能光伏发电效率分析讨论 第6篇

关键词：聚光太阳能；光伏发电；效率分析

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 18-0000-01

随着各项科学技术的不断发展，发展低碳经济已经成为当前我国发展的主要策略之一，节能环保技术应运而生。太阳能具有能源丰富、取之不尽、用之不竭的特点，不受其他地域条件的影响，可免费获取，不会污染周围环境。聚光光伏发电技术有助于降低成本，提升发电率，是当前电转化过程中最为普遍的应用方式。

一、聚光太阳能光伏系统总体设计及实现方法

由于太阳能聚光光伏系统需要直射光才能发光，因此需要安装适合太阳跟踪器的装置。以下将对聚光太阳能光伏系统总体设计及方法进行分析。

（一）太阳能光伏聚光器主体结构设计

当前我们设计的聚光太阳能系统总体是由三个部分组成的，其一是通过太阳能自动跟踪器控制单元的抛物面在太阳能情况，该聚光器使用的是抛物面形状，中心部位有单抽，通过齿轮咬合，将步进马达的动能通过变化齿轮的方式按照自西向东的在方式进行旋转，保证抛物面永远正对太阳，获得最大能量。聚光器是通过折射聚光器和反射聚光器的原理进行操作的，在聚光光伏技术中，应用折射透镜实现聚光，该透镜具有厚度薄、体积轻等特点，在应用过程中聚光倍数可达到400倍，通过使用高效电池，每个组件的工作效率可达到20%以上，此类聚光系统需要另外设置多个聚光器，减少聚光器到电池的距离，进而减少光损失，使摄入电池表面的光谱更均匀，提升太阳电池的转换效率。由于太阳能表面温度的升高会导致聚光太阳能输出功率逐渐降低，在光线强度高、电流大的情况下，工作聚光太阳能电池温度会随着工作时间的增加而增加[1]。

（二）主动式太阳能散热器设计

聚光太阳能电池和普通太阳能电池一样，随着太阳能表面温度的变化而变化，当太阳能输出最大功率逐渐降低，聚光太阳能电池是在高光强、大电流下工作。散热系统分为主动式冷却和被动式冷却。被动式冷却是指聚光器在工作过程中所产生的热量散播到大气中，主动式冷却方式可以降低太阳电池的温度，但是由于此类方法最大的问题是可靠性低，如果该系统出现问题，会导致太阳电池组件由于表面温度过高而被烧毁。被动式冷却可靠性较高，但是散热效果不佳，电池通常会在较高的温度下吸收太阳电池的热能，降低太阳的温度，提升转换效率[2]。

（三）主动式太阳能跟踪器机械设计

跟踪器的机械总结构是由多个部分组成的，包括：底座、大齿轮、小齿轮几轴承等，其中底座承载所有机械原件，齿轮和主轴固定在基座上，并且主轴相对于底座运动。跟踪器的跟踪原理是以太阳光线被机械控制的大小为中心，转动会带动支架轴上大齿轮转动，从而控制系统就会发送控制南北方向偏移的指令，进而控制马达转动。不同方向马达可同时由控制系统操作，可实现双向追踪，其次系统跟踪效率和精度也会随之增高。控制精度性能提升，整个机构制造成本也降低了，进而降低马达的运行功率。

二、聚光光伏跟踪系统在控制电路原理及器件的选用

聚光跟踪系统对太阳光线进行跟踪是通过光感器实现的，通过传感器在不同部位的不同强度对比，获得不同强度的光能，达到自动跟踪调整的目的[3]。

（一）光电传感器的应用

传感器是获取信息的源头，我们所需要的所有信息资源只有在传感器正常工作的情况下才能转换，传感器已经应用于教学数据及多种科研项目，在聚光太阳能光伏发电过程中必须灵活运用传感器。传感器一般呈现周期变化和动态变化，不同传感器有不同的内部参数，相对应不同静态和动态特性，得到不同测量结果。

（二）光敏电阻器件传感器的选择

高精度的传感器要求在具有良好的静态和动态特性的同时，实现信号的实时转换，在自动控制过程中，光敏电阻器件是传感器的一种，采用光电原件来检测非电原件的传感器，将被测量的光信号转化为电信号，借助放大电路的作用，将其转化为单片计算机可识别的电信号。光电信号传感器一般由光源、光學通路和光电组件构成的。在信号检测过程中，光敏电阻是不可缺少的原件，主要针对光的测量，最后实现被控系统进行自动化控制完成的目的。

（三）集成运算放大器的工作原理

光敏传感器输出的信号需要进行放大，选用集成运算放大器组成的信号至关重要。集成运放最基本的电路有同相和反相，两种放大器进行组合可以演变许多集成运放电路，因此需要选用合适的集成运算放大器来解决模拟电路中所出现的各种问题[4]。

（四）光伏跟踪系统控制设计

为了实现抛物面太阳聚光器能对太阳光线的实时跟踪，在实践中需要设置东、西、南、北四个方位，由单片机控制指令，机械控制装置带动抛物面太阳能聚光器跟踪，保证抛物面的光线正对太阳能在电板，获得最大能量，因此需要对各个控制单元的硬件电路进行控制。

（五）东西、南北方向传感器电路设计

由于光敏传感器输出的信号较弱，不能推动控制部分正常工作，需要对光敏传感器输出的信号进行放大。为了使光敏信号能准确反应太阳的实际方位，需要选用高灵敏度、低噪声的集成放大器，为了保证光敏电阻两端不受电压的影响，可在前端增加恒压源11U1集成电路，不会受到电压波动的影响。

三、结束语

太阳能是当前最清洁的可再生资源，应用前景广泛。可以通过聚光器将太阳光汇聚到面积很小的太阳能电池上，从而降低太阳能电池材料的使用量和光伏发电系统的成本，降低太阳能电池的发电量。

参考文献：

[1]王建平，杨金付，徐晓冰.一种聚光型太阳能光伏系统的研究[J].能源研究与利用，2011（13）：190-192.

[2]江守利，陈则韶.二次反射聚光分频光伏系统的光学分析[J].工程热物理学报，2011（14）：200-203.

[3]张常年，赵红怡，吕原.太阳能屯池动追踪系统的研制[J].计箅机应用，2011（19）：200-203.

太阳能光伏发电并网技术的应用分析 第7篇

1太阳能光伏发电并网技术设计

如图1所示, 基于储能系统的用户太阳能光伏发电系统已广泛运用到社会各领域, 其主要结构由光伏阵列、最大功率点跟踪装置、储能装置、双向充放电控制器、并网逆变器、变压器、用户负载以及电网等几个部分组成。其与传统的独立性太阳能光伏发电系统相比, 由于系统中加入了储能装置, 当用户的光伏阵列输出电能不足的时候可以使用电网进行供电, 同时也可以使用储能装置为用户进行供电, 当太阳能光伏发电系统的光伏阵列输出电能充足时, 系统可以自动将多余的电能储存到储能装置中, 或者将这些过剩的电力输送至电网, 具体的电能流动方式可以根据用户所用电价情况来进行选择。

1.1子系统设计

常见的太阳能光伏发电系统一般都是由光伏模块子系统、直流配电监测系统以及逆变器并网系统等部分组成, 并网逆变器在实际运用中可以将三项交流电接到升压变电器上, 这样就可以实现太阳能发电系统所转化的电能与电网耦合, 这对加强我国社会各领域对太阳能光伏发电技术的应用有着重要作用。

1.2主设备选型

并网逆变器是太阳能光伏发电并网技术中的核心设备, 单台逆变器在选择过程中其容量越大则价格越低, 但是容量大的并网逆变器在运行过程中一旦发生故障, 容易给太阳能光伏发电系统带来很大的冲击和破坏, 因此, 并网逆变器在选择过程中必须要基于光伏发电系统实际情况来定。并网逆变器的额定容量要与光伏发电系统相适应, 并且要确保并网逆变器在实际应用中具有一定的保护功能, 为了满足太阳能光伏发电并网技术的实际需求则必须配置直流配电监测装置, 并要将太阳能光伏电池组件直接与并网逆变器进行连接, 这样不仅可以确保太阳能光伏发电系统运行中的稳定性、安全性, 也可以通过并网的逆变器将其分散成独立并网的形式。

1.3升压系统设计

太阳能光伏发电并网技术所产生的交流电为额定380V, 这便需要通过升压系统升压后才能使其入网, 升压系统在设计过程中需要合理选择升压变压器, 升压变压器的选型要根据太阳能光伏发电系统的发电量来决定, 箱型干式变压器在太阳能光伏发电并网技术设计中的应用十分广泛。升压变电站在设计过程中一般都由上下两层组成, 上层主要作为放置逆变器监控屏的逆变室, 而下层主要作为升压系统的配电室, 为了满足太阳能光伏发电系统并网技术的实际需求, 升压变电站需要合理设置高低压进线柜, 同时还需要设置计算机监控系统对升压变电站的运行情况进行实时监测, 也可以根据系统设计要求实现多路逆变器在内部控制下的同步运行, 这对提高太阳能光伏发电系统中逆变器的使用寿命有着重要作用。

1.4保护措施设计

升压变压器在高温环境运行中可能发生跳闸保护, 当过电流或过电压时高压和低压开关柜内的监控保护装置可以起到自动保护作用, 该保护装置在针对系统电压过高、不足以及频率不稳等情况时, 电容器开关柜内的测控保护装置便会发挥保护作用, 避免太阳能光伏发电系统各组件在运行过程中受到损坏。当系统运行过程中发生极性反接、负载过重以及孤岛效应等故障时, 并网逆变器可以实现自动脱离, 这对确保太阳能光伏发电系统运行中稳定性、安全性有着重要作用。

1.5防雷接地设计

雷电是大自然中一种十分常见的自然现象, 但是太阳能光伏发电系统受到雷击, 其会严重损坏太阳能光伏发电系统的部分组件或全部组件, 因此, 太阳能光伏发电并网技术在实际应用中必须进行防雷接地设计, 避免系统在雷雨天气中受到雷击而损毁。一般都是在升压变电站的屋顶或光伏电池组件等部位安装避雷带, 避雷带在选择过程中以环形为主, 并要设置独立引下线, 电气设备在安装过程中必须安装接地装置, 针对变压器等电气设备需要设置外壳接地, 这对提高太阳能光伏发电系统在运行中安全性有着重要作用, 同时也对工作人员的操作起到很好的保护作用。

2太阳能光伏发电并网技术在应用中的关键问题

2.1电压波动

太阳能光伏发电系统的输出功率是会受到光照强度的直接影响, 而太阳光的光照强度受到季节、天气等自然因素的影响, 这也导致太阳能光伏发电系统的输出功率不稳定, 在《电网若干技术原则的规定》中明确指出, 电力系统输出电压允许偏差范围是-7%~+7%, 因此, 太阳能光伏发电并网技术在实际应用中, 必须充分考虑从电网中瞬间脱离对系统电压产生的影响, 这对加强系统运行中的稳定性、安全性以及使用寿命有着重要作用。

2.2谐波

太阳能光伏发电系统的并网逆变器在转换电能时会产生大量谐波, 这便要求太阳能光伏发电并网技术在实际应用中必须对其进行检测, 以便于系统运行中可以更好的控制畸变率, 太阳能光伏发电并网系统运行中如果将直流电并入电网, 其所产生的电压畸变率尚处于国家电网相关标准的允许范围内, 但是电压变入电流过程中由于接入点处会有大量谐波产生, 这样会导致其电压畸变率超过国家电网相关标准, 所以在太阳能光伏发电并网技术应用中必须对其进行检测。

3提高太阳能光伏发电并网系统发电效率的措施

太阳能光伏发电并网技术的应用分析 第8篇

关键词：太阳能,光伏发电,并网技术,应用

1 太阳能光伏发电的概述及其特征

当前最先进的技术非太阳能技术莫属, 太阳能可以简单分为了太阳能光伏和热力太阳能, 两者因其具备的特性和原理不相同, 所以在不同领域范围广泛应用。太阳能光伏技术主要利用了存储在组件中的太阳能电池板而产生一定能量的技术, 其材料一般为高纯度硅, 它能快速将太阳能直接转化成电能, 遇到太阳光照射, 硅材料表面光电子激活, 从而形成了可控制电流, 最终成为了一个太阳能电池板。太阳能光伏的作用通常是和建筑设计相结合, 一般一些偏远山区或者是建筑物体会将太阳能光伏发电直接性成为可用性电能。对于这种远离公共电网的电能系统, 一般是采用电池来作为储蓄装置。热力太阳能是采用了多个镜像系统来收集太阳能, 并在期间转化成为了高温电能, 接着利用各种渠道来传输和发送到有需求的电厂, 最终利用了热变化原理实现发电。下面对太阳能的基本特性特征展开分析论述:

1) 地理特性。太阳能比起风能具有多种优点, 它足够有能力将发电占地面积缩小到只需要风力发电的几分之几。这就无疑显示出太阳能发电的优势, 方便了发电工作人员工作和减少设备投入。但是建立太阳能发电站的土地就不能作为其他的用途。

2) 时间特性。太阳能发电时间上与负荷相吻合, 这样以来, 减少了发电机的有关需求, 同时更进一步减轻了对环境的污染。光照强烈的区域, 太阳能可以提前一个小时或者是提前一天预测都是很准确, 因此, 能够帮助工作人员有效环节了由于其他自然因素所导致的问题, 帮助工作人员更精确的做出判断。还有一点, 不同光伏系统, 人力太阳能是可以没有光照就可以发电, 太阳能直接将其转化成电能输出来达到目的, 夏季是电力需求紧张的季节, 因此做好存储工作非常关键, 需要加大人力来管理。

2 太阳能光伏发电并网技术的重难点

1) 电压波动。太阳能光伏发电系统的输出功率是会受到光照强度的直接影响, 而太阳光的光照强度受到季节、天气等自然因素的影响, 这也导致太阳能光伏发电系统的输出功率不稳定, 在 《电网若干技术原则的规定》 中明确指出, 电力系统输出电压允许偏差范围是-7% ~+7% , 因此, 太阳能光伏发电并网技术在实际应用中, 必须充分考虑从电网中瞬间脱离对系统电压产生的影响, 这对加强系统运行中的稳定性、安全性以及使用寿命有着重要作用。

2) 谐波。太阳能光伏发电系统的并网逆变器在转换电能时会产生大量谐波, 这便要求太阳能光伏发电并网技术在实际应用中必须对其进行检测, 以便于系统运行中可以更好的控制畸变率, 太阳能光伏发电并网系统运行中如果将直流电并入电网, 其所产生的电压畸变率尚处于国家电网相关标准的允许范围内, 但是电压变入电流过程中由于接入点处会有大量谐波产生, 这样会导致其电压畸变率超过国家电网相关标准, 所以在太阳能光伏发电并网技术应用中必须对其进行检测。

3) 保护系统。升压变压器在高温环境运行中可能发生跳闸保护, 当过电流或过电压时高压和低压开关柜内的监控保护装置可以起到自动保护作用, 该保护装置在针对系统电压过高、不足以及频率不稳等情况时, 电容器开关柜内的测控保护装置便会发挥保护作用, 避免太阳能光伏发电系统各组件在运行过程中受到损坏。当系统运行过程中发生极性反接、负载过重以及孤岛效应等故障时, 并网逆变器可以实现自动脱离, 这对确保太阳能光伏发电系统运行中稳定性、安全性有着重要作用。

4) 防雷系统。雷电是大自然中一种十分常见的自然现象, 但是太阳能光伏发电系统受到雷击, 其会严重损坏太阳能光伏发电系统的部分组件或全部组件, 因此, 太阳能光伏发电并网技术在实际应用中必须进行防雷接地设计, 避免系统在雷雨天气中受到雷击而损毁。一般都是在升压变电站的屋顶或光伏电池组件等部位安装避雷带, 避雷带在选择过程中以环形为主, 并要设置独立引下线, 电气设备在安装过程中必须安装接地装置, 针对变压器等电气设备需要设置外壳接地, 这对提高太阳能光伏发电系统在运行中安全性有着重要作用, 同时也对工作人员的操作起到很好的保护作用。

3 深化太阳能光伏发电并网技术的对策

现阶段太阳能光伏发电在太阳能充足地区中的应用较为广泛, 但是由于太阳能光伏发电项目是一个新兴产业, 则需要我们要投入更多的精力和时间去研究太阳能电池板的新材料, 因为太阳能电池板对太阳能光伏发电效率有着直接影响。

其次, 我们应该通过研究太阳能光伏发电设备中太阳能电池板的阵列优化组合, 来提高太阳能光伏发电设备的整体发电效率, 同时受到太阳能光伏发电项目逐渐推广的影响, 针对太阳能发电并网技术的研究也要开始加快步伐, 这样才能使太阳能光伏发电为促进我国社会的发展做出重要贡献。

1) 加强对热力太阳能的并网研究。热力系统比电力系统成本低很多, 采用高容量材料来作为媒介, 设计出性能良好的系统可以降低了高峰能源的需求, 最终来传递电能。此方法高峰期发电和日常发电是能够通过太阳能得到满足, 也可以更加方便的去部署相关的发电站。热力太阳能同时也能够提供良好的动态频率支持和低电压穿越功能。在这过程中储存装置相当于一个后备能源。

2) 重视太阳能光伏并网的分析。太阳能光伏系统利用可重复的充电的电池储存多余的电能, 带有电能储蓄的太阳能系统把光伏模块和电池连接, 再接负荷。它是一个简单的电力设备, 能够保障电能的正常运行, 延长使用寿命。太阳能电池依靠光照直接产生电流来驱动相应设备, 也可以利用逆变器来将直流电转化成为交流电。使用网联逆变器的优势在于保障了输出的电流相位与电网相一致。这种特性能够将单个用户的电反馈给电网公司, 然后针对不同要求来制成组件单个使用, 形成了供电方提供最大的功率。所以要尽量的后期时间里面做好相关的处理工作, 保障功能的正常使用。

4 结束语

现如今, 世界范围内积极鼓励新能源的探索和研发, 太阳能作为其中重要的核心部分, 自然是需要投入更多的时间, 精力和财力方面的东西, 把太阳能所占的比例提升到了某一个程度, 刺激了其正常的发展水平, 也是能源的使用率和利用率不断提高, 因此重视对其相关技术的研究具有十分重要的意义。

参考文献

[1]杨凯鹏.太阳能光伏发电并网系统相关技术研究[J].电子元器件应用, 2013.

太阳能光伏发电技术 第9篇

1 光伏发电技术具有的优势

(1) 先进的发电原理。其发电原理是将光子和电子之间不发生中间过程以及相关机械运动而直接进行转换, 所谓中间过程是指从热能转换为机械能, 再由机械能转换为电磁能等, 这种发电形式十分方便、快捷。相较原有发电技术, 光伏发电更加高效、更加便捷、更加环保、更加绿色。 (2) 太阳能具有的无限性特征及分布性特性。众所周知, 太阳能属于可以再生性的绿色能源, 每天它都会得到重生, 所以太阳能这种资源具有无限性特征, 取之不尽, 用之不竭。而且, 太阳光几乎无处不在, 唯一的区别只是世界各地日照时间与日照强度有所差别, 所以太阳能不会受到地域因素、气候因素等自然因素的限制。

2 光伏发电相关系统的构成及作用

2.1 太阳电池部分

光伏发电相关系统中最为关键的便是太阳电池。其中光能和电能相互转换的基本单元便是太阳电池的各个单体, 通常最小尺寸仅为4 cm2, 最大为200 cm2, 其工作电压一般约在0.5 V左右, 工作电流一般在20~25 m A之间, 通常情况下不可以单独形式进行使用。所谓电池组件便是把单个太阳电池串联或并联然后进行封装, 组件功率通常最小为几瓦, 最大为几十瓦, 能够单独进行使用。然后再将这些组件进行串联或并联进行安装, 便组成了方阵, 其输出功率可以达到负载对功率方面的要求。

2.2 具有储备能量功能的蓄电池部分

储能作用的蓄电池对于光伏发电而言是极其重要的构成部分, 其作用也非常重要。由于蓄电池具有储备电能的功能, 故而可以不停地进行运作, 具有效率较高、污染较低的优点。

2.3 具有控制充电和放电功能的控制器

对蓄电池而言, 特别是铅酸性质的蓄电池, 运作时充电放点对其产生的影响极大, 假如不能好好解决这个问题, 不但会减少电池使用的年限, 还影响其发电效果, 因此防止蓄电池被过度充电或过度放电, 就需要有相应的控制系统来预防此问题, 即充电放电方面的控制器。该控制器的工作原理是对蓄电池具有的电压方面或者荷电状态进行检测来判断其是不是已达到充放电的临界点, 并且依据检测出来的结果对蓄电池发号指令, 控制其是否继续充放电。

2.4 具有将直流电转换为交流电功能的逆变器

我们知道, 整流器的作用便是把交流电变为直流电。然而逆变器的功能则恰恰与之相反, 把直流电向交流电进行转换。这样将整流过程进行逆向工作的形式便是所谓的“逆变”。太阳电池经过太阳照射以后便形成了直流电, 但是在供电系统中通过直流电进行供电十分有限。除此以外, 如果供电系统要将电压进行升高或降低的时候, 只用在交流系统之中加上变压器就可以了, 而对于直流系统而言, 要想对其电压进行升高或降低时所需的技术就太过复杂。对于光伏系统而言, 对逆变器方面的要求也比较高, 尤其在逆变效率方面及可靠性方面, 要求其对直流输入时产生的电压有比较宽泛的适应范围。

3 太阳能相关技术在我国市政照明系统中的运用

例如:某市共有过百的人行道, 其夜晚照明效果很好, 然而在路灯配电方面的设计还有缺陷, 路灯在进行电缆铺设的时候没有单独设计, 而是从邻近地区的路灯处进行接电, 这便使得这些路灯只有在晚上才能发挥功效, 白天却形同摆设。在天气状况不好的时候, 这些路灯的照明效果便不是很好, 对于较长通道而言特别是中间部分则效果更差, 根本无法发挥其照明功能, 导致此处治安较差。所以, 该市对其人行道的相关照明问题和道路安全相关问题特别重视。为解决问题该市也曾费劲脑汁, 然而不是因为费用过高, 就是不利于地面平整和交通, 使得许多办法都行不通。经过全面考虑以后, 决定使用太阳能进行发电。该市先在主干道上进行试点, 取得了很好的效果, 随后又不断进行扩充, 受到一致好评。

此主干道长度为73 m, 宽度为7 m, 高度约为2.4 m左右, 且在通道的中部未设采光口。在这里安装太阳能形式的路灯, 其中节能灯共安装了8套, 主要依靠太阳能形式的电池板进行供电。当初设计的时候, 原本计划以12 V电压的直流电源进行供电, 然而由于通道距离太长, 使得电压的损耗也过大, 所以便通过逆变器把原本12 V电压的直流电向220 V电压的交流电进行转换。

人行通道中安置的太阳能形式的路灯使用仅限于白天, 夜间则还从邻近地区的路灯处进行接电, 其中太阳能形式的路灯每天12 h进行照明。当太阳能形式的路灯停止工作后, 控制器便向太阳能形式的蓄电池发出指令, 蓄电池随后开始供电, 直至傍晚时间, 傍晚时候市政路灯进行供电的时候, 便向控制器发出指令, 蓄电池便停止供电。利用此方法太阳能形式的蓄电池便和市政电缆之间相互交替为路灯进行供电, 使其可以24 h对道路照明。

4 市政照明系统中太阳能相关技术具有的优点及缺点

将在城市道路照明中采用太阳能进行发电的相关技术, 不但安全性高、节约能源、具有环保功能, 还不再需要电缆进行长距离铺设。最近不论是国内还是国外都出现了许多利用太阳能技术, 并将此技术广泛应用于道路照明中, 市政部门在铺设太阳能发电的电缆时可以利用普通电缆的沟, 这样既避免浪费也便于管控。太阳能主要通过两种方式转换为电能:其一为将太阳产生的辐射能向热能进行转换, 即通过太阳产生的辐射能进行发电;其二为将太阳光向电能进行转换, 此方法需要经过光电器件, 即所谓的“光伏发电”。就目前市政照明而言, 利用太阳能进行发电所采取的主要技术便是光伏技术, 此技术是通过将光能转换为电能的装置, 将半导体置于其中按照光伏效应相关原理将太阳光向电能进行直接转换。市政部门利用太阳能进行照明的相关系统共有4个构成部分, 即太阳能形式的电池板部分、具有控制充放电功能的控制器部分、蓄电池部分和灯泡部分, 利用太阳能进行发电不但能够直接以直流电形式产生, 亦可经逆变器将其进行转变, 形成220 V电压的交流电, 太阳能形式的电池板具有的面积和具有的转换率是决定其照明系统的关键因素。太阳能属于再生能源, 存在于世界的各个角落, 然而目前关于利用太阳能进行发电的相关研究还刚刚起步。伴随科技的飞速发展, 利用太阳能进行发电的领域也会日益扩大, 亦会从重量转变为重质, 提升太阳能在转换方面的效率可以促进其在发电方面相关技术的飞速发展, 推动市政部门在照明系统方面的突破性发展。

5 结语

总之, 市政照明采用太阳能形式的路灯不但节约了成本, 还给市民生活提供了一种更好的体验方式, 伴随社会的不断进步, 太阳能相关技术也会被应用于更多的领域, 而利用太阳能进行发电的光伏发电也会更加普及, 市政照明也会设计得越来越科学、越来越合理。

摘要：利用太阳能进行发电不仅可以节约燃料, 而且在发电过程中无污染且不受地域因素的限制, 属于绿色、环保、健康的发电技术, 随着人们对环境要求的日益提高, 近几年以来, 在对太阳能的相关开发与运用过程中, 光伏发电越来越受到人们的关注, 所具有的市场潜力也不可限量。

关键词：市政照明,太阳能,光伏发电

参考文献

[1]樊桢.浅谈光伏电站建设对荒漠地区治理意义——以甘肃为例[J].中国经贸导刊, 2015 (35) :10-12.

太阳能光伏发电技术 第10篇

关键词：太阳能光伏发电,晶体硅,薄膜电池,绿色建筑,零能耗建筑,发电量的计算

1 概述

目前,全国各地已有不少太阳能光伏发电项目在建或已建成,有影响的项目包括:奥运会、世博会场馆和中新天津生态城等。

太阳能光伏发电是一种优质的可再生能源。在一些电力输送比较困难而太阳能又相对较为充足的区域,设置太阳能光伏发电系统是非常必要的。本文主要论述的是民用建筑太阳能光伏发电系统的相关内容,不涉及大型光伏电站。

近年来,在公共建筑上设立太阳能光伏发电系统似乎已成为绿色建筑的标志,并可作为示范工程获得政府的财政补贴。

尽管太阳能光伏发电是一种很好的可再生能源,但在目前的技术和经济条件下,许多城市在建筑物上设太阳能光伏发电系统,是否真正发挥了其效能,推动了建筑节能的发展,还有待进一步验证,更没有一个明确的判定方法。在《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ203-2010中,也未给出选取的标准和方法。在具体工程中,更多的是依据甲方的需求和绿色建筑的需要设置太阳能光伏发电系统。本文试图对民用建筑应用太阳能光伏发电系统所遇到的一些问题给予简要说明,以使太阳能光伏发电系统的选择和使用更具科学性和合理性。

2 光伏电池

光伏电池是太阳能光伏发电系统最重要、也是最基本的器件。目前已经商业化批量生产和规模化应用的光伏电池有:晶体硅光伏电池、薄膜光伏电池和硅异质结光伏电池(HIT)等。

2.1 晶体硅光伏电池

晶体硅光伏电池是使用晶硅制造的光伏电池,包括单晶硅和多晶硅等。多晶硅光伏电池的转换效率可达15%左右,其单位面积上发电功率高且发电性能稳定,少有光衰效应。但其生产能耗较大,其能耗的75.8%来自多晶硅生产(包括原料工业硅的生产能耗)。

如果按照等效电法对生产过程各种能耗进行分析,我国生产1kg多晶硅需要316〜391kWh等效电,1kWp(峰值功率)的光伏电池板需要12〜13kg多晶硅,生产1kWp光伏板需要4100〜5100kWh等效电,生产1kWp光伏发电系统平均需要5400〜6700kWh等效电[1]。

国内现有的多晶硅厂绝大部分采用改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法生产多晶硅,它是当前成熟的多晶硅生产工艺。但最核心的硅提纯等工艺技术(电子级多晶硅纯度要求11个9,太阳能电池级要求6个9)却掌握在美、日、德等发达国家手中。

从石英石中提取工业硅需要消耗大量的能源,不仅提炼成本高,而且环境污染严重。我国光伏产业很可能会成为世界太阳能产业的“制造工厂”、发达国家污染和能耗的转移地。

2011年1月,工信部、发改委和环保部联合下发了《多晶硅行业准入条件》工联电子[2010]137号文,对多晶硅生产规模和能耗提出要求。到2011年底前,淘汰综合电耗大于200kWh/kg的太阳能级多晶硅生产线。

2.2 薄膜电池(Thin film)

薄膜电池用硅量少(可降低97%的硅原料使用),但薄膜电池生产设备相对昂贵,主要是从国外引进。与国外合作研发的设备,成本相对会低许多,但技术上有待进一步提高,以确保薄膜电池在长时间使用过程中的稳定性。

薄膜电池是将光伏发电与建筑相结合的应用形式。它既是具有建筑功能的发电装置,又是具有发电功能的建筑构件。因此,有利于实现太阳能光伏建筑一体化(BIPV-Building Integrated Photovoltaics)。

薄膜电池透光性和弱光发电性能好,在早晚、阴天等弱光条件下仍可发电,前期生产对环境的污染要比晶体硅小。在同样地理和气象条件下,全年发电量比晶体硅电池高,但占用的安装面积会成倍增加。另外,薄膜电池的转换效率较低(约7%)。

在2010年国家能源局280MW光伏电站特许权项目招标中,13个项目仅有一项薄膜电池中标,原因是项目方认为薄膜电池在效率和可靠性方面还有待市场和时间的检验[2]。

2.3 硅异质结光伏电池(HIT)

硅异质结光伏电池是采用晶体硅和薄膜硅(或者叫晶体基片和PN型非晶硅)为原料制造的光伏电池,其兼有二者的优点,转换效率高。像三洋HIT电池板转换效率为18.9%,组件转换效率为16.7%,但价格较贵。

3 全生命周期的经济分析

太阳能光伏发电系统在应用时,首先要考虑在全生命周期内的投资、运营及成本回收等问题。

通常1kWp光伏发电系统年发电量平均在1000kWh左右,而太阳能光伏电池的寿命为20多年。

据有关数据分析:一般太阳能光伏发电系统的总体投资约50元/Wp(在一定条件下政府可以补贴17〜20元/Wp),目前,总体价格趋于下降。一般系统越大,单位成本价格相对越低。

对于不同时间建造的建筑物,由于其功能、定位和重要性不同,最终会导致投资造价的不同。如于2008年7月建成的中新天津生态城服务中心,安装了60 kWp太阳能光伏发电系统并投入使用。而正在建设的中新天津生态城的零能耗展示中心,设计安装的一套300 kWp太阳能光伏发电系统,二者的单位造价显然是不同的。

天津市建筑设计院机电楼(国家二星级绿色建筑)于2010年初建成,安装了一套3kWp太阳能光伏发电系统,主要用于研究目的。其数据可实时传输到楼内的数据采集及展示系统中,而且由于该系统不涉及任何政策补贴和电网因素,因此便于进行分析和比较。

系统采用的多晶硅光伏电池组件为KD135GH-2P,三相全数字控制的功率调节器为日本的GS-YUASA,设计寿命>25年,输出效率不低于94%。预计年发电量为3699度,合计2959元/年(电价按0.8元/kWh),成本回收期为70年左右,远超设计寿命(未考虑衰减和维护成本)。如果是大容量且有政府补贴等,投资可降至20元/Wp,成本回收期约20年,再有并网和电价补贴,回收期可降为10年左右。

太阳能光伏发电系统的成本回收期大约在十年到几十年不等,主要取决于光伏发电系统的类型和容量、太阳辐射总量、电池材料、运营维护费用以及政府补贴等。

太阳能光伏发电系统主要包括:

(1)系统设备:光伏电池、逆变器柜、并网柜、并网应急配电柜(如果考虑储能,还有储能电池)及相关管理平台等;

(2)系统运营:维护管理、器件更换(含储能电池)、光伏电池衰减等;

(3)其他:政策支持(政府补贴)、并网可行性及上网电价等。

总之,如果没有政府补贴,又不能并网,再加上银行贷款利息、运营维护费用以及光伏发电系统的正常衰减等因素,那么,全生命周期内的成本回收几乎不可能。如果再考虑采用晶体硅时的前期生产的能耗和环境污染,意义就更有限了。

当然,并非光伏发电系统不可用。从国家层面还是鼓励使用包括太阳能光伏发电在内的可再生能源的。在国家《可再生能源法》第十七条明确指出:“国家鼓励单位和个人安装太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。”

因此,在选用时要做好方案比对和技术经济比较。目前,光伏发电系统的整体价位处于走低趋势。特别是薄膜电池,随着相关技术的不断成熟,生产成本不断降低,转换效率的提高,应用前景应该是不错的。

4 使用范围

4.1 国家政策导向

《国家可再生能源中长期发展规划》(2007年)提出:发挥太阳能光伏发电适宜分散供电的优势,在偏远地区推广使用户用光伏发电系统或建设小型光伏电站,解决无电人口的供电问题。

在城市的建筑物和公共设施配套安装太阳能光伏发电装置,扩大城市可再生能源的利用量,并为太阳能光伏发电提供必要的市场规模。做好太阳能技术的战略储备,建设若干个太阳能光伏发电示范电站和太阳能热发电示范电站。

在经济较发达、现代化水平较高的大中城市,建设与建筑物一体化的屋顶太阳能并网光伏发电设施。首先在公益性建筑物上应用,然后逐渐推广到其他建筑物,同时在道路、公园、车站等公共设施照明中推广使用光伏电源。

另外,光伏发电在通讯、气象、长距离管线、铁路、公路等领域有良好的应用前景。

从以上分析和政策导向来看,太阳能光伏发电系统应用是有选择的。在偏远地区、在电力线路敷设困难区域、在经过充分的经济技术比较可以设置的建筑物,设置太阳能光伏发电系统是合适的。只有这样做,才能真正达到推动建筑节能和示范的作用。

4.2 绿色建筑中采用太阳能光伏发电技术

国家《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006第5.2.18条提出:“根据当地气候和自然资源条件,充分利用太阳能、地热能等可再生能源,可再生能源产生的热水量不低于建筑生活热水消耗量的10%,或可再生能源的发电量不低于建筑用电量的2%。”

需要说明的是:

(1)住宅建筑只提到“充分利用太阳能、地热能等可再生能源”并未提到光伏发电。

(2)对于建筑物总体而言,建筑用电量的2%并不是一个小的用电量。按照《中新天津生态城绿色建筑评价标准和细则》DB/T29-192-2009第5.2.12的要求:发电量占建筑用电量的2%~3%(可得4.5分)。在实际工程中,大多采用的可再生能源是太阳能热水及地源热泵系统。即便采用了太阳能光伏发电系统,更多的也是赋予了示范作用。

(3)LEED NC v2.2标准、EA C2现场再生能源(指:太阳能、风能、电热、环保水电、生物质能和沼气)部分,要求可再生能源占总能耗的2.5%、7.5%和12.5%(得1〜3分)。在LEED v3.0中现场可再生能源的使用率为1%、3%、5%、7%、9%、11%和13%(得1〜7分),细化了可再生能源的使用率和得分情况。

总之,绿色建筑并非一定要采用太阳能光伏发电系统。而在零能耗建筑中基本上是需要采用太阳能光伏发电系统的。

4.3 零能耗建筑中采用太阳能光伏发电技术

要实现建筑物零能耗就必须解决自身发电的问题,由于风能在大城市中并不是一种稳定的可持续发电的可再生能源(尽管采用垂直轴风机发电系统可以解决部分问题),因此,更多的是采用太阳能光伏发电系统。

对于零能耗建筑,其建筑物自身的能耗要求尽可能的低,即超低能耗。新加坡一所学校的技术培训楼,建筑面积4500 m2,按照“零能耗建筑”进行改造,总能耗仅为45.8kWh/m2.a。安装的太阳能光伏发电系统,容量为190kWp,年发电量为20.7万kWh/a。2008年10月2日开始施工,2009年8月28日竣工使用。

目前,国内建筑的实际能耗远高于此。对于单体规模小于2万m2且没有集中空调的建筑(除餐厅、机房等特殊功能用房),通常能耗折合用电量在30〜60kWh/m2.a(不包括采暖);对于单体规模大于2万m2且有集中空调的建筑,通常能耗折合用电量在70〜300kWh/m2.a(不包括采暖)[1]。

零能耗建筑是绿色建筑,更是超低能耗建筑,因此,它非常节能。而且,对建筑物的使用功能是有限制的。

太阳能光伏发电系统为零能耗建筑供电,解决好太阳能电池板铺设面积是至关重要,通常屋顶面积是不够用的,需要借助附属建筑(如:自行车棚、泵房)和建筑物立面等处增加太阳能电池板的铺设面积。

建筑物正常运营时,要按照设计时确定的工作模式进行工作,不得随意更改。同时,尽量减少人为干扰因素,确保零能耗的实现。

5 合理利用太阳能光伏发电技术

太阳能的利用,不一定是难度越大、技术越复杂就越好,就越值得推广和示范。例如:建筑A:在屋面开1m2的天窗,综合透过率为70%,如果太阳辐射落到水平面上的辐照度为800W/m2,太阳光的光效是104lm/W,则进入室内落到工作面上的光通量约是58240lm[1]。建筑B:在屋面上安装了1m2的太阳能光伏板,通过光效为76 lm/W的节能灯(2×42W光源)照明,则落在工作面上的光通量是6384 lm。两者的光通量相差9倍。前者投资低,更节能环保,但不被重视。后者被认为是利用了可再生能源,反而得到重视。

因此,对于太阳能光伏发电技术要有一个全面的认识,要根据建筑物的实际需求,通过综合经济技术比较,确定是否采用。同时要更多的关注自然采光、天然光导光系统、太阳能热水等环保节能的方式。

6 太阳能光伏发电量的计算

太阳能光伏发电系统的发电量计算,并没有一个标准的计算公式。太阳能光伏预计年发电量通常是根据年平均辐射量、太阳能电池板峰值总功率(或是太阳能电池板的面积和转换效率)及修正系数(包括:安装角度、衰减、温度和逆变器效率等)计算而得。实际上修正系数是一个很难给定的值。同时,建筑物自身的高度,其它建筑物对它的遮挡等也都会对太阳能的年发电量产生影响,当遮挡严重时,计算的偏差会很大。

考虑到太阳能光伏发电系统受外界的影响因素较多,利用PVSYST软件进行模拟计算较为全面,它主要考虑:太阳能发电系统种类(独立运转型、并联市电型等)、太阳能电池种类和参数(单晶硅、多晶硅及型号、规格等)与设置场合、太阳能电池的放置参数、建筑物对应关系与遮蔽效应评估以及环境参数:日射量、温度、经纬度及建筑物相对高度等。由于模拟时,需要建模,设定各种参数,模拟计算较为复杂,但结果较准确。

7 结束语

太阳能光伏发电系统的应用会涉及到诸多方面的内容,在设计时要根据建筑物的实际需求和示范要求,进行综合经济技术比较和较准确的模拟计算分析,形成科学、合理和经济的技术方案。同时也要关注光伏电池在生产过程中的污染和能耗,以及自然采光、天然光导光系统环保节能方式的采用,从而真正起到推动建筑节能发展的示范作用。

参考文献

[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2009[R].

太阳能光伏发电技术 第11篇

关键词：太阳能；50kW；太阳能光伏发电供电系统；蓄电池；优化设计

为了促进人与自然的协调可持续发展，科技领域开始致力于可再生的清洁能源利用。太阳能是源自于太阳的天体能源，属于是用之不竭的能源，利用太阳能发电，不仅具有可再生性，而且还不会污染生态环境。50kW太阳能光伏发电供电系统就是将太阳能转化为电能的系统，针对其优化设计进行研究，有助于提高太阳能的利用率。

1 50kW太阳能光伏发电供电系统

50kW太阳能光伏发电供电系统的设计包括硬件系统的设计和容量系统的设计。硬件系统的设计是太阳能组件设备的设计，包括支架、控制测量系统、防雷设备以及配电设备的设计，还要考虑到逆变器以及电缆的选择。容量系统设计为蓄电池以及电池组件的应用，基于全年内能源使用情况而设计。

50kW太阳能光伏发电供电系统是运用光伏太阳能发电，系统利用半导体界吸收面光能，光能发生光生伏特效应而转变为电能。这个将光能转变为电能的技术是对太阳所释放的能源的充分利用。为提高系统的发电供电效率，就要注重充放电控制器以优化设计，使得蓄电池能够持续稳定地运行。对50kW太阳能光伏发电供电系统要做到有效控制充电脉冲，才能够延长蓄电池的使用寿命。

2 太阳能便携式电源的工作原理

太阳能便携式电源是一种被研制出来的新型电源，技术原理上，是将电能储存器中所储存的电能转换为电参数，使得电源的应用范围得以扩大。（太阳能便携式电源的工作原理见图1。

从太阳能便携式电源的工作原理图来看，打开按键K1后，电能储存器通过转换器的电压输出模块输出8.4伏的电压，且电压和经过转换之后，成为5伏电压，1.5安培的电流从输出模块中输出；闭合按键K1后，电能储存器所输出的8.4伏电压经过转换器转换之后，成为电参数，经过输出模块转换成22伏电压、输出电流为5安培，扩宽了太阳能便携式电源的输出范围。应用领域中，太阳能便携式电源将电能的转换范围扩宽，使其应用范围也得以扩宽。

3 蓄电池组的设计

50kW太阳能光伏发电供电系统使用蓄电池储存能源。蓄电池通常都处于浮冲的状态之下，电压随着太阳能电池的发电量以及电量使用情况而有所变化。蓄电池要处于正常的工作状态，要求所容纳的电量要高于负载所需要的电量。目前中国的50kW太阳能光伏发电供电系统普遍会选择VRLA 蓄电池，由于这种蓄电池具有免维护性且在运行中几乎不会释放出环境污染物，因此而在50kW太阳能光伏发电供电系统中使用。

50kW太阳能光伏发电供电系统所使用的蓄电池为串联的蓄电池，以使蓄电池转换的电能达到负载所需要的标称工作电压。关于所需要串联的蓄电池个数，则是根据负载所需要的电压来决定。蓄电池串联的个数为负载的标称电压除以每一个蓄电池的标称电压，公式如下表示：串联蓄电池数=负载的标称电压/每一个蓄电池的标称电压

串联蓄电池数确定之后，还要确定并联单体蓄电池的数量。在具体应用中，应该尽量选择串联单体蓄电池，并联蓄电池的数量要尽量减少，通常小于4组蓄电池为宜。

4 50kW太阳能光伏发电供电系统的检测设计

4.1 太阳能电池板的开路电压检测设计 太阳能电池板的开路电压的检测通过太阳光照和温度的变化就可以做出判断。当太阳能的蓄电池处于负极断开状态的时候，就可以与控制器建立连接，检测没有建立连接的电压问题。检测中需要将电压信号转换为电频信号，选用v/F信号转换芯片就可以实现这一转换功能。信号转换中，所输出的电频信号会在光耦的作用下转换为频率信号从输入端口输入，控制器可以在这里对转换进行采集。

4.2 太阳能蓄电池的电压检测设计 太阳能蓄电池的额定电压为220伏。在对电压进行检测的时候，要将电压的额度界定在5伏以内。在处理电压信号的时候，电压的采集可以通过输入端口获得，当电压信号在控制器的端口进行数字化转换的时候，就可以进行采集工作了。

4.3 太阳能负载的短路过流检测设计 如果负载在获得电力的过程中出现了过流，就要使用控制器对电流进行控制，主要的方法是关断软件或者是硬件，切断负载电路。正常工作状态环境下，负载的负极连接蓄电池负极。随着负载电流的提升，当额定电流达到原有负载电流的1倍的时候，如果持续时间超过半分钟，电压信号就会经过I/D端口而形成低频信号。如果额定电流得到了原有电压的1.2～1.5倍，如果持续时间超过10秒钟，也会达到同样的效果。发挥控制作用的设备为MOS管，可以在额定电流超过规定的电压额度的时候，就会切断负载。如果信号传输的过程中处于电压不稳定状态，就会出现额定电流短时间内提升2倍之多的瞬间电流而导致负载短路。因此，要使用MOS管快速断开负载，以对负载实施必要的保护。

5 总结

综上所述，50kW太阳能光伏发电供电系统的设计需要考虑到多方面的因素，以确保系统所输出的电能能够充分满足负载的需求。50kW太阳能光伏发电供电系统目前的新型系统设计可以选用便携式电源，可以提高发电供电效率。但是在系统具体运行中，则要考虑到蓄电池组的设计以及系统检测设计工作，以确保系统稳定运行。

参考文献：

[1]县永平.常用3kW太阳能光伏发电系统设计方案[J].甘肃科技，2011，27（09：69-70、73.

太阳能光伏发电技术 第12篇

1 我国发展太阳能光伏发电的必要性

社会经济的快速发展加快了我国开采能源的步伐,但是与发达国家相比较,我国开采能源的技术较为落后,能源有效利用率较低,这就加剧了我国能源替代形势继续转变的紧迫性。从相关的数据中可以发现,虽然我国充分利用了煤电、水电以及核电等资源,但是我国的电力供需仍然存在着缺口,这一缺口需要借助可再生资源发电来进行补充的。从这一趋势可以预测出在我国新能源供应中,太阳能光伏发电占据非常重要的位置。

2 太阳能光伏发电技术应用现状以及存在的问题

2.1 太阳能光伏发电技术的应用现状

当前,如交通信号灯、小功率路灯等太阳能直流负载系统得到了广泛的应用,并且该系统开始向着楼道灯等交流负载系统应用这一方面发展,同时该系统在节约能源方面取得了较好的成绩。现阶段,国内一部分地区运用了太阳能光伏发电技术,在那些市政能源建设薄弱的地区,也得到了广泛的应用。由于新疆、内蒙古等地区具有丰富的风能资源,这些地区光照强烈,因此太阳能光伏发电技术也得到了快速的发展。近几年来,许多新农村的路灯已经更换为太阳能灯具。

2.2 太阳能光伏发电存在的问题

其一,技术上存在的问题。由于其他国家控制着核心技术,因此这一技术的成本比较高。由于国外一直垄断着将硅原料提纯成晶体硅等核心技术,所以我国的光伏发电产业,是在为国外企业“代工”。当前我国太阳能产业链体现为 :中国将硅金属廉价的卖给国外企业,国外企业从硅金属中提纯,然后再将这些晶体硅凭借高昂的价格卖给中国企业,中国企业通过晶体硅来生产电池,然后国外企业再从中国购买电池,然后国外企业将电池制作成各种各样的产品,再将这些产品投入到市场中。

其二,市场中存在的问题。我国光伏发电起步晚,发展速度缓慢,当前太阳能光伏发电产业的核心技术,都被掌握在国外企业的手中。我国企业生产的大部分太阳能电池都卖给了国外企业。虽然我国也可以像发达国家一样生产出晶体硅,但是我国企业生产出来的晶体硅中技术含量非常低,所以现阶段我国缺少具有知识产权的产品。

其三,环境上存在的问题。近几年来,环境问题日益凸显出来,虽然太阳能属于绿色能源,但是关于太阳能的组件、加工硅原料等却是高污染行业。在制作太阳能薄膜电池产品的时候会释放出多种有害气体,如果不对这些有害气体进行及时的处理,则会威胁到空气和土壤的安全性。有部分发达国家为了能够减少对本国的污染,他们就将加工硅原料、太阳能上游的组件等高污染企业转移到我国。

其四,产业中存在的问题。由于产品一直用于出口,中国太阳能光伏发电行业内的企业不能达成一致意见。太阳能光伏发电企业之间,并没有建立起良好的合作关系,因此要构建中国太阳能光伏发电行业协会,来调节企业与企业之间的关系,确保中国太阳能光伏发电行业能够长久地发展下去。

3 太阳能光伏发电技术的应用

3.1 太阳能照明系统

绿色照明是指节约能源、保护环境、有益于身心的照明光环境,而太阳能照明就属于绿色照明。太阳能照明系统是由以下元件组成的 :太阳能电池板、蓄电池、节能灯具、灯杆等。我国建筑行业也开始引入了太阳能灯,比如 :路灯、楼道灯等。太阳能灯的控制器不仅要具备光伏系统的相关的功能,而且要具备自动开关照明灯的功能。一般情况下,在控制太阳能工作时间时,要借助定时、光控这两种方式。

3.2 太阳能、LED 光源的结合

在固体物理、半导体技术的快速发展下,科学家已经研发出了固体光源LED。其具有以下的几点优势 :较低的功耗、较长的寿命、较高的光效以及较快的反应速度等,与白炽灯相比较,固体光源LED的污染也是非常小的。在不久的未来,固体光源LED有望占领整个灯源市场。

3.3 太阳能水泵

通常情况下,太阳能水泵并不需要蓄电池,而是借助太阳能电池板来带动水泵工作。在大型光伏水泵站中都会备有逆变器,逆变器可以将太阳能电池板的直流电转换为交流电,然后交流电再带动水泵进行工作。虽然刚开始要对太阳光伏水泵系统投入较多的资金,但是太阳光伏水泵系统的运行费用较低、使用寿命长,所以太阳光伏水泵系统仍然具有广阔的发展前景。

3.4 光伏建筑一体化

在上个世纪,太阳能屋顶计划被提出来。具体而言,太阳能屋顶是指 :在建筑物的屋顶上安装着太阳能电池板,引出端借助控制器与逆变器来与公共电网连接起来。户用并网光伏系统是由太阳能电池板、电网并联向用户供电组成的,该系统具有较强的供电可靠性。通常情况下该系统不使用蓄电池,这就达到了环保的目的。太阳能屋顶上还可以采用一些新的技术,来提高太阳能电池的转换率。光伏器件与建筑材料集成化成为光伏建筑一体化的目标。当前建筑行业已经用光伏器件代替了部分建材,这不仅促使光伏发电的成本得以降低,也扩大了光伏技术的应用范围。

4 总结

社会经济的快速发展,将太阳能光伏发电的特殊优势逐渐体现出来。我国应该制定相关的政策,不断规范太阳能光伏电池相关产业的环保门槛,确保太阳能光伏发电产业向着可持续化的方向发展。当前,太阳能光伏发电可以为偏远地区供电,推动偏远地区经济的发展。由于太阳能光伏具有保护环境、保证能源安全等优点,因此太阳能光伏具有广阔的发展前景。

摘要：太阳能光伏具有其他资源无可比拟的优势,具体包括可再生、清洁环保等。太阳能光伏发电不同于传统的发电,该发电具有降低污染、减少能耗等优势。文章首先阐述了我国发展太阳能光伏发电的必要性;其次研究了太阳能光伏发电技术应用现状以及存在的问题;最后还针对太阳能光伏发电技术的应用技术展开了深入探讨。希望通过笔者的努力,为我国我国发展太阳能光伏发电得到进一步的应用,提供相关理论依据。