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应用研究 关于太阳能光伏发电系统应用技术的探究 陈飞 ( 南京国电南自新能源工程技术有限公司，江苏南京2 1 0 0 3 2 ) 摘要：太阳能属于可再生新能源，已成为人类使用能源的重要组成部分。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无 任何污染，具有普遍性、无害性、广泛性、资源充足性及经济性等优点。目前，太阳能光伏发电技术已成为全球普遍关注的重点研 究对象。 关键词：太阳能；光伏发电；应用 中图分类号：T M 6 1 5 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 4 3 0 2 4 ( 2 0 1 6 ) 2 1 2 2 8 _ _ 0 2 刖茜 2 l 世纪，能源对人类社会具有非常重要的作用和意义，维 持着整个人类社会的发展，并为社会的发展和良好运营提供强 大的动力。据调查显示：根据现在人类能源的消耗速率及世界 化石能源的储量剩余情况来看，天然气还可以开采6 1 年，石 油的开采年限约为4 0 年，煤炭仅能开采2 2 0 年。由此可见， 我们的后代面l 临着严重的能源危机。 然而，人类并没有意识到问题的严重性，仍肆无忌惮地对 化石能源进行开采，对生态环境造成严重破坏。例如，由于化 石能源燃烧产生的二氧化硫等有害气体，导致人类和其他生物 的身体健康受到严重威胁，同时二氧化硫还会对建筑材料等产 生腐蚀的效果，对人类的生产、生活都造成了不可估量的损失； 由于人们肆意排放生活污水和工业废水，导致原本就匮乏的淡 水资源水质恶化，同时对水中生物的生存构成严重威胁，给生 态系统平衡带来恶劣的影响；另外，由于各种污染物不断增加、 累积、转变，导致多种衍生的环境效应，间接对人类社会造成 伤害。 如何才能做到开采与保护相结合，已成为一项世界公认急 需解决的问题。解决该问题的关键和主要研究方向在于如何改 善现阶段的能源结构，实现大规模开发和利用更多清洁的可再 生能源。 面对当前严峻的能源危机形势，开发新一代的能源产业体 系至关重要。而太阳能光伏发电系统以它的经济性和环保性成 为现代能源产业体系的先驱。在我国大部分偏远的山区，电力 资源贫乏，但太阳能资源充裕。因此，在这些地区大力推广户 用小型的光伏发电系统，将太阳能转化为电能，供给人们日常 生产生活的用电，能有效解决农村用电难的问题。 1 太阳能光伏发电的组成和分类 1 1 太阳能光伏的组成 太阳能光伏主要由控制器、逆变器及太阳能电池方阵三部 分组成。 1 1 1 控制器 太阳能控制器可以对整个光伏发电系统进行控制并保护， 当局部温差较大时，还可以实现温度补偿。 1 1 2 逆变器 由于太阳能电池和蓄电池使用的都是直流电源，只有在逆 变器的作用下，才可以直接将直流电转化为交流电，为独立的 负载提供电能。按照运行方式，可以将其分为独立运行逆变器 和并网逆变器。独立运行逆变器应用于独立运行发电系统；并 网逆变器应用于并行太阳能发光系统。 1 1 3 太阳能电池方阵 2 2 8 建筑建材装饰 在光照下，电池会吸收一定的光能，然后在其两端产生电 荷，可以称之为“光生伏打效应”。在光生伏打作用下，可以产 生电动势，然后将光能转化为电能，成为能量交换器。 1 2 太阳能光伏系统的分类 目前可以将太阳能光伏系统分为离网光伏蓄电系统和光伏 并网发电系统。 1 2 1 离网光伏蓄电系统 离网光伏蓄电系统的主要特点是应用简单、适应性广，但 是由于其体积较大，维护起来较困难，导致使用范围受到了约 束。 1 2 2 光伏并网发电系统 当用电荷载比较大时，太阳能系统必须向市场供电。在光 伏并网发电系统的作用下，扩宽了电能使用范围，提高了系统 灵活度，同时降低了资金耗费，具体示意图如图1 所示。 I 下豪翁f I 下豪乏i 图1 光伏并网发电系统 2 太阳能光伏发电系统的应用及优缺点 光伏发电系统应用主要表现为以下几方面： ( 1 ) 为了解决偏远山区电网无法覆盖的问题，可以建设小 型的户用型光伏发电系统或光伏电站进行对居民生活的基本供 电；( 2 ) 在我国经济水平较高的中高端城市中，光伏电源被广 泛使用在公共设施的照明系统中及屋顶的光伏发电系统；( 3 ) 建立大型的并网光伏系统，当光伏发电的成本下降到一定水平 时，可以大规模应用大型并网光伏系统，为大型并网光伏系统 做好充分准备。 太阳能光伏发电系统的优点：不受地方限制；安全性能好； 无噪音、无污染；不浪费资源；安装简易、建设时间较短；可 以分步实施；不需要架设远程输电线路。 太阳能光伏发电系统缺点：容易受地理位置、气象条件影 响；光能转化效率较低；安装成本较高。 3 国内外光伏发电技术的应用现状分析 3 1 国外应用现状 在经济发展的带动下，光伏发电得到了迅速发展，已经成 为全球增长速度最快的新型技术之一。进入2 1 世纪后，在欧 洲和日本等地扶持政策的支持下，光伏发电技术取得了新进展， 万方数据 转化效率也得到了显效提升，实验室使用的晶体硅光电池转化 效率已经可以达到1 5 ，单体硅转化率2 3 4 ，与此同时，太 阳能光伏电池使用寿命也得到了明显增长，最长可以达到3 0 年。 目前太阳能光伏发电系统已经在很多欧盟国家兴起，实现 了太阳能电池的可再生计划。在1 9 9 7 年6 月，美国总统宣布 了“克林顿总统百万屋顶光伏计划”，国家能源机构实施了一系 列宏伟计划，完成了3 2 5 个城市1 0 万个建筑项目上安装3 G W 光伏系统；日本政府在2 0 1 0 年完成4 6 0 0 M W 光伏发电系统； 德国安装了并网光伏发电系统，可以满足5 0 的总能耗量。 截至2 0 1 0 年，很多欧盟国家太阳能发电总容量可以达到 3 G W ，澳大利亚是0 7 5 G W 。在太阳能光伏技术的不断发展下， 太阳能光伏系统将围绕高效率、低消耗、长寿等开展。很多专 家预测，在2 0 5 0 年，太阳能光伏发电应用总量可以达到1 5 ， 在2 1 年将会占据6 5 。 3 2 国内应用现状 在我国实施“六五七五八五”等计划之后，光伏发 电得到了迅速进步，光伏组件的生产及加工能力也在不断增强， 市场越来越大。截至现在为止，我国已经可以稳定的占据全球 光伏产业市场的1 份额。 在“十二五”实施期间，我国光伏发电装机量已将达到七 万K W ，我国光伏市场正在发生着着显著变化，我国在2 0 1 0 到 2 0 1 2 年，已将光伏发电由传统独立系统转化为并网发电系统， 根据相关研究显示，在2 0 2 0 年，我国光伏产业将会得到新的变 化。 国内1 M W 并网应用举例如下：第一，深圳国际园林花卉 博览园建立的太阳能光伏发电：该发电站主要由太阳能电池板 和并网逆变器组成，使用直接与市并网连接的方式运行，总容 量在1 0 0 0 3 2 3 K W ，年发电在1 0 0 万K W h ，提供了大量电能， 节省了运营费用。第二，上海市崇明县前卫生态村：上海市崇 明前卫村太阳能光伏发电由上海威信能源发展有限公司建立， 此项目的成功建立成为上海太阳能光伏发电示范项目之一，年 发电量可以达到1 0 7 4 K W h ，与火力发电站比较，不仅减少了 ( 上接第2 2 7 页) 现整个实验室管理的全面信息化。进行系统总体规划时，从网 络基础建设、数据仓库建设、信息基础服务建设、高级应用服 务建设等四个方面对信息管理系统进行打造。这四个部分工作 的开展是循序渐进、渐次上升的。网络基础建设是第一步，接 着是相互关联的数据库集成为数据仓库，然后是文件转递、信 息交换及发布等信息基础服务，最后是高级应用服务，将系统 生成和管理的各种类型的信息资源，以一定的方式供给用户使 用。 3 3 系统采用模式 系统包括客户端、应用服务器、数据库服务器三层，系统 具有开放性特征，并且具有可扩展性，方便对系统进行升级和 更新。第一层为W e b 浏览器层，向第二层应用服务器提出请求， 第二层对第一层的请求进行接收并解析，第三层的功能是数据 库服务器往上一层提供调用数据，向用户反馈信息，并显示在 W e b 浏览器上。各层之间不具有依赖性，各模块相对独立，每 层实现的功能不同，应用方法也存在差异。与C S 结构相比， B S 结构的优势更加明显，其结构更为灵活，安全性高，能实 现对数据访问的有效控制，避免数据受到不法入侵，保障数据 应用研究 有害气体排放，还节省了能源。 4 太阳能光伏发电面临的问题 第一，成本问题。太阳能光伏发电建设项目耗费的资金远 大于其他新能源项目。成本较高的主要原因是，原材料硅价格 涨的非常快，而且现阶段，太阳能电池板又是整个工程中资金 消耗较大的部分，所以，要解决成本高问题，必须降低原材料 成本。 第二，电网产生的冲击。太阳能光伏是一种能量密度低、 稳定性能差的资源，很容易受到天气和地方差异的影响，并网 发电后，定会给电网的安全、稳定和经济运行造成一定影响。 第三，政策支持较少。国外的很多国家会对太阳能光伏发 电用户给予一定的扶持和优惠。在国内，由于太阳能光伏发电 起步的较晚，很多政府部门还不能对其引起重视，在高额成本 的消耗下，政府不能对太阳能光伏发电引起重视，影响了光伏 发电项目的顺利进展，为了解决这些问题，应该加强政府政策 扶持。 5 结束语 总而言之，随着太阳能光伏技术广泛的发展，全世界已经 广泛开始了光伏技术应用，为了促进光伏技术的发展，国家相 关机关应该给予光伏技术一定的政策和资金扶持，帮助太阳能 光伏技术迅速的进入千家万户，给人们的生活带来方便，减少 能源浪费。 参考文献 【1 1 李薇薇太阳能光伏发电技术的应用前景及展望 M 】北 京：化学工业出版社，2 0 1 5 ( 3 ) 2 】王长贵；秦盼盼太阳光伏发电的实用技术田机电产品开 发和创新，2 0 1 4 ( 9 ) 【3 】张小霞；沈辉太阳能光伏技术系统原理和应用田中国科 技产业，2 0 1 4 ( 1 1 ) 安全。同时还能节约系统开发成本，方便系统和软件的更新与 升级，提升系统整体性能。并且还可以实现远程访问，大大便 利了实验室管理和教学工作。 4 结语 高校创新型人才培养过程中，实践教学是非常重要的环节， 为教学工作者所重视和关注。为促进该目标顺利实现，加强教 学管理，完善基础设施建设是不可忽视的工作。同时，结合计 算机实践教学需要，设计完善的计算机实验室信息管理系统是 十分必要的，为高校所普遍重视和关注。本文