浅析光伏发电技术与应用

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摘 要： 如今，世界的两大主题是能源和环境，尤其是近年来随着能源危机和矿物质燃料对环境的污染日益严重，很多城市均出现大量的雾霾天气，使人们越来越关注和重视环境保护问题，因此，开发利用绿色环保新能源就成为了人们迫切的需求，太阳能作为“取之不竭，用之不尽”的清洁、可再生能源已经逐渐被世界各国所重视，并采取各种科技手段加以利用。因此，光伏发电技术越来越受到重视。本文分析了光伏发电的概念及原理，光伏发电系统的分类，光伏发电的优缺点及应用。
关键词： 光伏发电;原理;应用
1 光伏发电的概念
光伏发电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。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。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装置。
2 光伏发电系统分类
2.1 独立光伏发电
独立光伏发电也叫离网光伏发电。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。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。
2.2 并网光伏发电
并网光伏发电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。
可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑;不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。并网光伏发电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，还没有太大发展。而分散 式小型并网光伏，特别是光伏建筑一体化光伏发电，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。
2.3 分布式光伏发电
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 光伏发电的应用领域
（1）用户太阳能电源：①小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等;②3-5KW家庭屋顶并网发电系统;③光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
（2）交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
（3）通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
（4）石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
（5）家庭燈具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。
（6）光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光互补电站、各种大型停车厂充电站等。
（7）太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。
（8）其他领域包括：①与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等;②太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;③海水淡化设备供电;④卫星、航天器、空间太阳能电站等。
总之，通过光伏发电的应用，能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。我国是一个能源消耗大国，开发利用绿色环保新能源就成为了人们迫切的需求，太阳能作为“取之不竭，用之不尽”的清洁、可再生能源，并采取各种科技手段加以利用，只有这样才能最大限度的降低环境污染，才能保护我们赖以生存的环境。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。因此发展光伏发电技术对于我国的可持续发展、保持能源供给的独立性和安全性具有重要意义。
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