光伏发电系统的设计及应用

赵灵燕

（北京中铁建电气化设计研究院有限公司，北京 100043）

0 引 言

随着“碳达峰、碳中和”各项工作政策的发布，在众多有利因素加持下，国家能源局表示“十四五”时期因地制宜地建设一批农光互补、渔光互补、牧光互补等多模式的光伏发电项目[1]。光伏发电原理是光生伏打效应。光生伏打效应是半导体PN结表面受到太阳光照射时，其内产生大量电子空穴对，在电场作用下运动，产生电动势和电流。单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓以及硒铟铜等材料的发电原理基本相同，现以常用的单晶体为例，结合华电韶关热电公司3.8MW分布式光伏项目描述光伏发电的设计过程。

1 太阳能资源的分析

1.1 我国水平面太阳辐射分布

太阳总辐射包括3部分内容，分别是直接辐射量、散射辐射量以及反射辐射量。直接辐射量为太阳直接发出而没有被大气散射改变投射方向的太阳辐射；散射辐射量是空气等各种微粒被太阳辐射分散成无方向性且不改变其单色组成的辐射；反射辐射量是太阳辐射被表面折回的且不改变其单色组成的辐射。

按照GB/T 37526—2019《太阳能资源评估方法》，太阳能资源丰富程度以太阳总辐射的年总量作为指标（国际单位1 kWh/m2=3.6 MJ/m2国内气象单位）[2]。年水平面太阳总辐照量等级如表1所示。

表1 年水平面总辐照量等级

1.2 太阳能资源数据的获取

太阳能资源数据的主要来源有以下两个方面。一是NASA卫星数据，美国国家航空航天局下属的科学委员会长期支持卫星观测系统并提供相关数据，该数据广泛应用于地球科学系统研究。……