曲凡萍++牟言軍

摘 要：太陽能屬于可再生綠色能源，通過應用太陽能發(fā)電，能夠實現(xiàn)零排放且無噪聲，應用技術也相對成熟與可靠，安全系數(shù)較高。在新時期背景下，我國光伏產業(yè)的發(fā)展速度提高，而光伏發(fā)電也同樣取得了理想的成績，突顯出自身的經濟潛力。由于太陽能資源豐富，所以，太陽能發(fā)電產業(yè)應用空間也十分廣闊，能夠有效地解決諸多難題。

關鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電系統(tǒng)；原理；有效應用；研究

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0146-01

1 光伏發(fā)電原理概述

當太陽光照在半導體結的時候，會隨之形成全新空穴-電子對。在此情況下，受結電場作用，會使得空穴從n區(qū)向著p區(qū)流動，而電子則從p區(qū)向著n區(qū)的方向流動，在電路接通以后，就能夠形成電流[1]。以上則是光電效應太陽能電池實際工作的基礎原理。

對于太陽能發(fā)電而言，具有兩種不同的形式：①為光能→熱能→電能的轉換，②光能→電能的直接轉換。前者的轉換方式具體指的就是通過對太陽輻射所形成熱能的合理運用而實現(xiàn)發(fā)電目的。通常情況下，太陽能集熱器需要把實際吸收的熱能有效地轉變?yōu)楣べ|蒸汽，隨后驅動汽輪機而達到發(fā)電目的。其原理是首先應當實現(xiàn)光能向熱能的轉換，隨后再將熱能轉換成電能。這一過程和一般火力發(fā)電相同，而通過太陽能熱量發(fā)電，實際效率并不高且成本昂貴，所以，實際的資金投入要比一般火電站的發(fā)電成本高出5-10倍。后者的轉換方式則是對光電效應進行運用，可以使得太陽輻射直接被轉換為電能。而完成光-電轉換的主要裝置則是太陽能電池，其作用不容小覷。對于太陽能電池而言，主要是通過光生伏特效應，實現(xiàn)光能向電能的直接轉換。太陽能電池屬于半導體光電二極管，只要陽光照在光電二極管之上，就會將光能轉變?yōu)殡娔?，最終形成電流。為此，若將大量電池串聯(lián)亦或是并聯(lián)，則能夠形成高輸出功率太陽能電池的方陣。由此可見，太陽能電池屬于全新的電源，具有廣闊的發(fā)展前景，而且靈活、清潔，永久性特點明顯。另外，太陽能電池的使用時間很長，只要有太陽，那么電池就能夠實現(xiàn)長期地運用。因而，同火力發(fā)電與核能發(fā)電相對比，太陽能電池的優(yōu)勢不可比擬，最關鍵的是不會對環(huán)境造成危害，屬于綠色發(fā)電。

2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型解構

2.1 離網光伏發(fā)電系統(tǒng)

第一，太陽能控制器。在離網發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能控制器可以有效調節(jié)并控制發(fā)出的電能。其中，可以將經過調整的能量直接輸送至直流負載亦或是交流負載，同時，還能夠將多余能量輸送至蓄電池組進行存儲，一旦發(fā)電難以達到負載需求，就可以將所儲存的電能輸送至負載。當蓄電池處于滿電狀態(tài)的時候，控制器則應當對其進行控制，以免充電過度。而在蓄電池儲存電能用盡的情況下，太陽能控制器也同樣需要對其進行控制，以免放電過度。因而，若控制器性能不理想，這直接影響蓄電池使用效果，同樣也會對系統(tǒng)可靠性帶來負面作用。

第二，太陽能逆變器。系統(tǒng)中的太陽能逆變器能夠將直流電轉變成交流電，為交流負荷提供保障[2]。同樣，逆變器在光伏風力發(fā)電系統(tǒng)當中發(fā)揮著核心作用。因為使用地區(qū)經濟水平不高，在維護方面無法滿足要求，要想有效增強系統(tǒng)性能，且實現(xiàn)電站運行的穩(wěn)定性，就必須要不斷提高逆變器性能的可靠性。而新能源的發(fā)電成本相對較高，因而，太陽能逆變器運行的高效性逐漸突顯出重要作用。

2.2 光伏并網發(fā)電系統(tǒng)

第一，切換型并網光伏發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)本身具備了自動運行的雙向切換能力，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障而致使發(fā)電量不充足的情況下，切換器可以自動地切換至電網供電側，進而通過電網來為負載供電。另外，如果電網停電，系統(tǒng)也能夠實現(xiàn)電網和光伏系統(tǒng)的分離，進而確保光伏發(fā)電系統(tǒng)處于獨立運行狀態(tài)。

第二，基于儲能裝置的并網光伏發(fā)電系統(tǒng)。若系統(tǒng)需要具備儲能功能，則可以運用這一系統(tǒng)。其主動性明顯，只要電網停電亦或是發(fā)生故障，能夠實現(xiàn)獨立運行，確保持續(xù)為負載供電。

3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的具體應用

第一，用戶太陽能電源。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以被應用在10-100W小型電源當中，特別是在無電區(qū)域，為居民生活用電提供有力保障。另外，也可以在家庭屋頂并網發(fā)電中應用。同時，被應用在光伏水泵中，尤其是在無電地區(qū)，能夠實現(xiàn)對深水井的開發(fā)與利用[3]。最后，可以被應用在太陽能凈水器當中，進而緩解無電區(qū)域飲水以及凈化水質等相關性問題。

第二，通訊與通信領域的應用。將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應用在無人值守的微波中繼站亦或是廣播通訊電源系統(tǒng)當中，同樣可以發(fā)揮其系統(tǒng)自身功用。另外，在小型通信機與農村地區(qū)的載波電話光伏系統(tǒng)中應用效果也十分理想。

第三，光伏電站中的應用。在大型停車場充電站中也可以運用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，另外，能夠被應用在風光互補電站當中。

4 結語

綜上所述，太陽能光伏發(fā)電將在能源消費中逐漸擴大比重，有效地代替常規(guī)能源。由于太陽能資源豐富，且開發(fā)利用潛力相對明顯。隨著國內能源消耗量不斷增加，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用將具有極大的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]于雪梅.談太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理與應用[J].工程建設與設計，2013（8）：102-105.

[2]盧洪寶，席曉軍.論太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理[J].企業(yè)家天地：中旬刊，2012（5）：73-75.

[3]云巧玉，張岳，王帥，等.基于Matlab/Simulink的離網型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真研究[J].遼寧科技學院學報，2016，18（3）：19-20，23.