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浅谈我国太阳能光伏发电技术发展与应用
作者：辛晓峰
来源：《科技信息·中旬刊》2017年第10期
摘要：太阳能是人类可使用的可再生能源，太阳能具有很多的优点，其中包括清洁性、安全性、适用性等的特点。光伏发电，正是由于太阳能的新型发电技术，主要通过半导体界面的光生伏打形式产生，将光能转变化为新型的发电技术，该技术在当前的使用十分广泛。 关键词：太阳能光伏发电；技术；发展 1、太阳能光伏发电的基本原理
太阳能光伏发电的原理简单来讲就是光生伏特效应，太阳能电池在这个过程中起到了重要的能量转化作用。具体而言，当太阳光线接触到太阳能电池时，其中的光能会被电池所吸收，进而形成光生電子，而在内建电场的控制之下，光生电子会与空穴发生隔离反应，这种反应产生的异号电荷在经过一段时间的积累之后会汇聚形成光生电压，这就是所谓的光生伏特效应。另外，在内建电场中，一旦接上负载就可以使光生电源流出，从而实现功率的输出与利用，完成从太阳能转化成为电能的最终目的。 2、太阳能光伏发电技术 2.1太阳能电池技术
太阳能发电中所使用的光伏电池，是整个太阳能光伏发电系统中的最主要的部件，也是最核心的零件。其大致的规模和应用的过程中，主要就是需要解决整个发电工作下的两大难题：第一，提高光能向电能转化的效率和速度；第二，降低整个生产过程中的成本。在太阳能发电的过程中，一般情况下是以硅片作为整个发电工作的基础，这也是第一代的光能电池，在这一技术逐渐发展成熟之后，其成本却处于居高不下的位置，所以第二代的光伏电池被发展出来，这种很薄的光电能材料被称作为薄膜技术，在硅胶材料的地面上，进行太阳能向电能的转化，这也在很大程度上降低了光伏电池使用过程中的成本。同时很多研究人员在发展过程中，也逐渐把目光转向了先进薄膜的制造工作中，以此更好地减少开发成本，保证光能发电带给人们最大的经济效益。
2.2孤岛效应检测技术
在电网运行中，错误的操作或维修原因造成供电中断等故障时，光伏并网发电系统会持续运行，并通过负载电压的方式来实现供电，因此形成了自给供电的孤岛，这种现象我们称之为孤岛效益。一旦光伏并网发电系统出现孤岛效应，会出现电频、电压无法控制，用户用电设备受到损害等情况，甚至在维修的过程中还会对维修人员的安全带来影响。在并网逆变器侧中，孤岛效益的检测方法主要有两种方法：被动检测和主动检测。其中被动式检测主要应用于电网
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断电的情况下，其能够通过对逆变器输出端电压、频率以及相位等变化来检测电压输出中是否出现孤岛效应。而主动式检测主要是通过对逆变器进行调整来对其输出的频率、功率等带来干扰。在电网正常运行时，主动式检测所造成的干扰会被电网锁相环的平衡消除。电网出现故障则会出发孤岛效应。 2.3聚光光伏技术
在太阳从宇宙进入地球在路径上消耗巨大，能够到达地面的光能是非常少的，因此，提高利用率就是目前要解决的问题，聚光光伏技术就是一个巨大的进步，它可以将太阳能聚集到一个相对较小的区域，进而提高太阳辐射的密度，形成高性能聚光电池，这样不仅减低了成本，而且大大的提高了利用率。在整个光伏系统中冷凝器的位置是非常重要的，它的主要功能是太阳能光伏聚集的光通过散热器达到一定温度，然后将太阳光的能量转换成热能，最后进行光电能之间的转换。
3、太阳能光伏发电技术的应用 3.1BIPV的应用
“光伏发电与建筑物集成化（Buildinginfegrafed/attachedphotovoltaic）的概念早在1991年被正式提出，并很快成为热门课题。此后，一些国家开始逐渐引入改概念并与予以实施、推广与“太阳能屋顶计划”相关的各种项目。太阳能屋顶的本质就是在建筑物的屋顶安装太阳能电池，让他们合为一体，并且引出端要通过控制器、逆变器与公共电网连接在一起，以太阳能电池板为主要功能硬件，将电网并联后，再将电传输到每家每户，也就形成了用户并网光伏系统。 3.2在发电监控系统设计中的应用
①通信功能。主要完成接收监控器采集的实时运行信息，实现系统各个参数的控制等。②数据处理及记录功能数据的计算处理主要完成对必要的实时数据和历史数据的计算处理功能。③安全监控功能对于系统通过通信采集到数据进行监视，当发生状态异常、保护动作等能及时在本地发出报警并记录相应信息供运行人员分析处理。④事件顺序记录和事故追忆事件顺序记录和事故追忆有利于对事故的分析和处理。发生故障时，能够储存发生异常变化时时间事件的顺序，同时还能够自动打印出发生事故的确切时间。能够记录事故前M帧、后N帧的运行参数变化过程，通过内部自带的自动分析功能，绘制图形以及数据表格以用来将事件再现清晰描绘事故发生的变化过程，以便于开展后续工作。⑤报表功能。通过表格的形式，将主要的设备运行信息，记录数据保存下来，减少人工劳动力，以及出错率。⑥打印功能。将所关心的数据、图形、报表打印出来。⑦参数设置和维护功能。主要进行所需的各种参数的设置维护：保护模块参数设置、曲线配置和通信参数配置。 3.3LED照明中的应用
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LED照明的主要材料是半导体，通过与太阳能光伏发电技术的有效结合能够实现电能和光能之间的转化，此过程重点突出了光生伏特效应的技术原理。具体而言，在太阳能电池将太阳能转化成为电能之后，再利用LED系统将电能最终转化为光能。其中，因为LED照明与太阳能光伏发电技术都是直流电，所以转化过程无需变频器，这在一定程度上提高了整个过程的工作效率。另外，在可充放蓄电池的辅助作用下，太阳能光伏发电技术在LED照明中的利用优势表现的尤为突出。 3.4通信/通讯领域
太阳能光伏发电在通信和通讯领域取得了广泛的应用，通信和通讯领域包括的内容众多，并且在日常生活中发挥着重要的作用。例如广播、通讯系统和农村载波电话系统，这些系统的建立满足了人们的生活需求，而太阳能光伏发电技术在这些系统上的应用，能有效实现电能的提供，保证系统持续稳定的运行，对人们的生活带来了很大的便利；而卫星通信工程、士兵GPS等对我国的发展有重要影响，使它们与太阳能光伏发电技术有效结合，不仅节省了电能，还标志着我国科技正处于不断发展中。 3.5太阳能水泵
在太阳能水泵运行的过程中，并不需要蓄电池来提供动能驱动其运行，一般情况下其运行主要依靠太阳能电池板的作用。而在大型的光伏水泵中，为了将太阳能电池板中的直流电转换为交流电，通常会安装逆变器，从而促进水泵工作的顺利进行。一般来说，太阳能光伏水泵系统在建立的初期使用的资金是十分巨大的，但是在其运行过程中，会产生的费用较少，使用寿命较长，因此太阳能水泵的建设能够为我国的电力供应作出巨大的贡献。 4、太阳能光热发电最新进展
槽式反射镜的性能指标包括反射率、聚光性能、机械强度、抗风沙性能、抗腐蚀性能、抗疲劳性能和重量等。目前主要使用的太阳能收集装置有平板型、真空管、陶瓷和聚焦集热器（槽式、碟式和塔式）四种。光热产业链上的系统集成、集热管、聚光镜等核心技术和装备还未完全掌握，尤其是聚焦跟踪系统的国产化，严重阻碍太阳能光热市场发展。
塔式光热电站镜场面积的选择主要由设计点吸热器额定功率、太阳直射辐射（DNI）、吸热塔高决定。在吸热器额定功率和DNI相同的前提下，吸热塔高越高镜场的面积会略有减小。定日镜布置距离受吸热塔高、定日镜与吸热塔的相对位置关系、DNI、吸热器最大允许热流密度、吸热器功率等多种因素的限制。 5、结语
太阳能光伏发电技术已经在我国的各个领域取得了应用，包括建筑设计、通信领域等，通过太阳能光伏发电技术的广泛应用，节省了大量电能，实现了太阳能的有效利用。太阳能光伏