关于光伏发电技术要点的讨论

周林

摘要： 随着世界资源的快速消耗，以及使用传统能源所带来的环境污染的巨大困扰，世界上大多数国家都把发展新型、无污染、环保、可再生能源作为自己国家的重要研究课题。现在除了生物能源以外，光伏发电技术也在世界上迅猛发展日益受到重视。本文从光伏流程节点的特殊性出发，通过对关联度强弱的分析，寻找到需要重点监控的关键流程节点，然后通过对关键节点的影响因子进行分析，对其进行针对性的控制，实现光伏发电系统质量的控制。

关键词：光伏发电，原理 ，应用研究

Abstract: with the rapid world resources consumption, and use the traditional energy brings the environment pollution of the great distress, most countries in the world are the development of new type, no pollution, environmental protection, renewable energy as his country''s important research subject. Now in addition to biological energy beyond, photovoltaic power generation technology in the world also rapid development more and more attention. This paper, from the photovoltaic process node of the particularity of, through to the correlation of the strength of the analysis, find the need to focus on the key process node monitoring, and then the key factor affecting the node analysis, and carry on the specific control, realize (pv) power system control the quality.

Keywords: photovoltaic power generation, principle, applied research

中图分类号：F206文献标识码：A 文章编号：

1 概述

由于化石能源导致全球气候变暖，传统能源的贮备量有限的条件下，全世界都在寻找新的替代能源方案。而从目前技术发展和应用前景，相对于其他新能源，核能、风能而言，太阳能最有机会成为全世界的主要替代能源。在经历了2010年光伏市场的繁荣，随着国际环境的大变化，迅速导致了供求关系的完全逆转，光伏产业从卖方市场变为买方市场。质量成为了中国光伏企业需要关注的重点，质量不过关的产品将成为光伏行业洗牌的淘汰者。

2、光伏发电应用面临的问题

据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30％－40％。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。

但是就我国而言，目前光伏发电技术的运用和推广主要面临着两大技术难题，第一是光电转换效率不高，难以满足使用的需求。受天气影响大，某些季节和区域阴天、雨天多，使得光电转换的效率难以稳定而高效。第二生产成本高昂。光伏电池技术虽然已经成熟，但是以硅片作为基础使得成本高昂。近年来，对光伏发电研究的深入，出现了以薄膜为基础的光伏电池，电池成本下降。但是即使如此，要大规模推广使用的话，价格仍然是一个很大的制约因素。

另外还有几个材料以及市场的问题也是制约因素中比较重要的环节。全国没有一个统一的国家光伏规划，仅有一些部委或地区规划恐怕是不够的。光伏科学的基础研究、材料研究、发展研究、应用研究，产业化研究、市场开发研究；光伏产业的发展规模和原材料供应；光伏市场的培育及建设；促进光伏超速发展的鼓励政策等。生产单位缺少资金、设备陈旧、工艺技术落后、成本高、品种少、缺乏竞争力。原材料如太阳级硅原料、封装材料和浆料等都依赖进口。应用单位得不到廉价的、可靠的、性能优越的光伏产品。中国尚有6千万元电人口。西藏、新疆、内蒙古等许多地方的区域供电都有极大的困难，正好是光伏发电的巨大市场。太阳能光伏的科普教育和人才培养薄弱，中青年光伏人才紧缺。

3、光伏发电的技术运用研究

3.1光伏发电最大功率技术

研究表明，光伏阵列功率输出受到多方面因素的影响，以太阳辐射强度、环境温度等因素的影响尤为突出。如图所示，图中两条曲线分别为光伏阵列电流特性和电压输出特性。我们假定不同太阳辐射强度的光伏阵列输出特性为曲线1和曲线2。A、B代表相应曲线的最大功率输出点，并且假设现在运行到A点。当光照发生变化，则输出的特性将由1上升来到2，这个时候，保持负载1不发生变化，则整个系统就在A上运转，将达不到对应最大的功率点。那么为了可以达到最大的功率点，负载1就必须变为负载2，让系统可以运行在最大的功率点B上。

要让光电转换效率高，就要实时控制光伏电池以获取最大的功率输出。通过前后功率的比较，舍弃小的数值，在检测之后，再比较，由此使得光伏电池阵列可以维持在最大功率，这就是MPPT技术。

3.2孤岛效应检查技术

孤岛效应是指供电中断时候，光伏系统仍在发电，并向周围供电。如图所示。

当光伏发电网处在孤岛状态时，会产生诸多难以控制的情况，如电压和频率升高，损坏用户使用的电器、设备等，如果这时有工作人员正在进行电路维修，会对其生命产生威胁。孤岛效应目前主要的解决办法有频率偏移法。

3.3光伏发电和建筑物集成技术

光伏发电和建筑物集成技术在1991年被正式提出，成为世界光伏技术研究的关注的一个焦点。目前研究的主要成果有两种：一种是在建筑物上安装平面光伏原件，形成光伏阵列后，将其和电网连接在一起，从而实现对用户的供电；另一种办法则是把光伏器件植入建筑物中，例如使用可以光伏发电的幕墙，使光伏器件成为建筑物的构成部分，降低光伏发电的成本。

4、新能源发展离不开政策的扶持和引导

光伏发电相对于火力发电而言成本比较高，对光照资源、技术设备等还有一定要求，所以推行起来比较有困难，在发展初期必须有赖于政策的扶持，才能更好更快的发展。此外光伏发电节能减排的显著特性，充分体现了可持续发展的科学发展观，还有利于缓解未来的能源危机，拥有良好的外部性。鉴于光伏产业高额的经济效益和良好的社会效益，我省应该借鉴国外成功经验，增加税收补贴和财政支持，引导光伏产业发展壮大。

政府应该在光伏产业发展初期加大产业扶持力度，尽快统一行业标准和制定行业规范，完善市场监管体制，推动光伏发电的平价化、民用化和商业化，希望在不久的将来能实现光伏发电成本能降到1元左右。

5、开发培育国内应用型市场

市场开发分为自主发展和政府培育。由于光伏产业具有良好的外部性，能够长效地促进我省甚至我国经济社会的稳定发展，所以政府应该大力发展公共事业，大力推进“屋顶并网发电工程”、“建筑一体化并网发电工程”和“地面并网电站工程”三大工程建设。提高光伏产业可持续发展的能力，营造全社会共同推进光伏产业发展的氛围。

光伏产业发展有着巨大的潜力，在未来的十几年内，随着国内应用型市场的扩展、行业规范和监督机制的完善、制造技术的进步，独立发电发展成为并网发电，促进我国经济发展和社会进步，最终承担起我国乃至世界能源结构转型的重任。

结语：太阳能光伏发电技术已经被摆在可再生能源的第一位。我国与德国、日本等国家相比，在这项技术上面还只是处在初级阶段。从中国人均资源和经济发展迅猛的势头比较来看，不久的未来，中国的资源就无法再支持中国经济的高速发展。中国发展太阳能光伏发电技术已经是刻不容缓，对其应用也应加速研究。

参考文献：

[1]赵争鸣,刘建政,孙晓英,等.太阳能光伏发电及其应用[M].北京:科学出版社,2005:20-26.

[2]倪萌,太阳能电池研究的新进展[J].可再生能源,2004,114(2):9-11.

[3]狄丹.太阳能光伏发电是理想的可再生能源[J].华中电力,2006,21(5):59-62.

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