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摘 要：太阳能光伏发电是一种绿色能源，近年来随着太阳能电池板单晶硅原材料成本的大幅下降，光伏行业被越来越多的人认识。太阳能电池光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。
关键词：太阳能；光伏发电；应用
中图分类号：TK511文献标识码： A
随着人类对能源需求的不断提高，近年来，人类开采不可再生能源的脚步日益加快，使得这些化石能源的存量不断减少，以现在的这种开采状态，在不远的将来地球上的化石能源就会被人类消耗殆尽。在消耗能源的同时，在使用的过程中，还会排放大量的温室气体，对大气造成的严重污染。导致全球气候变暖，南北极冰山融化，使得海平面上升，对人类和生物的生命安全造成威胁。由此可见，开发、利用并推广高效环保的绿色可再生能源是当务之急，太阳能作为一种可再生资源，对环境和能源的可持续发展具有重要的意义。
1、太阳能光伏发电技术发展现状
日照温度和强度会对光伏阵列的开路电压和短路电流造成影响，如带来系统效率降低等问题。为了对太阳能进行充分利用，MPPT方式必须应用于并网逆变系统中，以便于在任何环境下，光伏阵列能够得到最大功率输出。虽然有诸多光伏阵列的最大功率跟踪方法，但现阶段应用较多的有：模糊控制法、间歇扫描法、电导增量法、扰动观测法、恒定电压法等。方法各有千秋，具体应用时要根据系统所处环境进行选择。最大功率点的跟踪采用变步长扰动观测法，这时，系统先对光伏阵列所输出的电流和电压进行采样，并对电网周期内电流电压的平均值分别进行计算，光伏阵列平均输出功率的计算用两者平均值的乘积，之后对比上一时刻输出功率。如果相比于上一时刻功率，当前时刻功率较小，说明跟踪方向此时已经与最大功率点发生偏离，给定电压需要按照与原来给定电压变化法相反的方向去改变；如果相比上一时刻功率当前时刻功率较大，这说明跟踪方向是正确的，且应继续维持该电压变化方向。若原本已增加給定电压，可继续增加，若是减少给定电压，应继续减少。
随着我国出台了一系列光伏补贴政策，国内市场将逐渐被打开，光伏企业有望摆脱生产过剩的现状。国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。虽然晶硅太阳能板仍然是市场的主流，但是很多企业也将目光投向了薄膜太阳能板技术。薄膜太阳能板相对于晶硅太阳能板而言，更能适应高温潮湿的条件，在我国大多用于下游的建筑幕墙，生产成本低，在制造过程中使用的能源也在晶硅太阳能板的一半以下。全球经济衰退影响时，薄膜太阳能板市场仍然稳定增长，美国的FirstSolar公司也因此成为全球最大的太阳能板生产商之一。目前，MiaSole公司将CIGS薄膜的光能转化率提高到17%，改变了以往薄膜太阳能板转化率低的状况，对晶硅太阳能板提出了挑战。
2、太阳能光伏发电技术
2.1太阳能电池
太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池板、储电装备、控制器存和逆变器构成，包含了电能变换系统和发电系统。太阳能通过太阳能光伏电池板被转换为电能，并通过逆变器转换后可以提供给负载用户使用。电池和化学电池是目前商业化最成熟的太阳电池。硅基太阳电池分为晶体硅和非晶硅电池，晶体硅可分为多晶硅电池和单晶硅电池，单晶硅光伏电池虽然转换效率高，稳定性好但是成本也比较高，多晶硅电池虽然转换率低些，但是以其较高的性价比成为市场上最主要的光伏太阳能电池。
2.2太阳能光伏发电系统
并网光伏发电系统是指将光伏发电设备与电网连接在一起的发电系统。太阳能光伏发电设备与其他类型的发电站一样能为公共电网提供有功电能和无功电能。光伏电池在阳光照射下产生的是直流电，需要经过相关设备变换成与公共电网频率相同的交流电，之后再以电流源、电流源等方式把电能送入电网，所以并网系统不需要蓄电池，系统运行成本低于独立光伏发电系统。另外，并网光伏发电系统的转换率比独立光伏发电系统高很多，所以发电系统的供电比较稳定，是太阳能光伏发电产业的比较合理发展方向。
3、太阳能光伏发电技术的应用
3.1 太阳能电池的功能结构
太阳能光伏技术是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的技术。通常所说的光伏技术也可以说是太阳能电池技术。太阳能光伏系统主要包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器、照明负载等。当照明负载为直流时，则不用逆变器。太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。常用太阳电池按其材料可以分为：晶体硅电池、硫化镉电池、硫化锑电池、砷化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、叠层串联电池等。太阳能电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，既可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能自行车、太阳能飞机都相继问世。然而对人类最有吸引力的是太空太阳能电站，它的建立无疑将彻底改善世界的能源状况，人类都期待这一天的到来。
3.2 光伏发电的产品用途
光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三方面：为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，以及微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和草坪灯等；并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过2008年北京“绿色奥运”部分用电由太阳能发电和风力发电提供。我国太阳能电池应用领域在不断扩大，已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面，光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多特殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看，与工业发达国家相比还有很大的差距，主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解，以及系统应用仅限于独立运行，还没有并网运行和与建筑业结合。因此，有必要加强太阳能电池应用技术研究和示范，推进产业化，拓宽应用领域和市场。
利用风力发电、燃料电池发电、太阳能光伏发电、小型水力发电等可再生能源的发电系统，可为电网发展缓慢、电力延伸困难地区的交通、通信、路灯照明等提供电力能源，并且主要在离网型村落供电系统、可再生能源并网发电系统和户用电源系统中应用。光伏发电最终将实现并网运行，今后交流光伏发电系统也必将成为光伏发电的主流。太阳能光伏发电利用半导体材料的电子学特性，依靠太阳能电池组件，将光能转化成电能。通过光伏数组，并网发电系统将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转化后，成为高压直流电，再经逆变器逆变后，将与电网电压同相、同频的正弦交流电流向电网输出。
现阶段所面临的关键问题是，在不能有效提高太阳能光伏电池转换效率的前提下，如何提高太阳能光伏并网逆变系统的转换效率。而对并网逆变系统变换电路拓扑结构进行改进优化设计，能够大大提高系统的转换效率。其中，单级式变换拓扑结构优势明显，单级式单相太阳能光伏并网逆变系统，能够对最大功能进行跟踪，并有效实现并网。
4、结束语
我国幅员辽阔，可利用的太阳能多，太阳能光伏发电技术已经大大提高了转换率，因此光伏产业的发展前景看好。随着电价补贴和光伏发电的使用时间增加，未来太阳能发电成本有可能降到和常规电价相近的水平。另一方面我国石油、煤炭、天然气等不可再生能源不断减少，太阳能等清洁能源的开发利用是未来能源发展必然的方向。
参考文献：
[1]王晏，甘贵林.太阳能路灯在城市中的应用探讨[J].青海科技，2012，（04）.
[2]张兴然.太阳能光伏发电技术研究[J].天津工程师范学院学报，2013，（04）.
关键词：太阳能；光伏发电；应用
中图分类号：TK511文献标识码： A
随着人类对能源需求的不断提高，近年来，人类开采不可再生能源的脚步日益加快，使得这些化石能源的存量不断减少，以现在的这种开采状态，在不远的将来地球上的化石能源就会被人类消耗殆尽。在消耗能源的同时，在使用的过程中，还会排放大量的温室气体，对大气造成的严重污染。导致全球气候变暖，南北极冰山融化，使得海平面上升，对人类和生物的生命安全造成威胁。由此可见，开发、利用并推广高效环保的绿色可再生能源是当务之急，太阳能作为一种可再生资源，对环境和能源的可持续发展具有重要的意义。
1、太阳能光伏发电技术发展现状
日照温度和强度会对光伏阵列的开路电压和短路电流造成影响，如带来系统效率降低等问题。为了对太阳能进行充分利用，MPPT方式必须应用于并网逆变系统中，以便于在任何环境下，光伏阵列能够得到最大功率输出。虽然有诸多光伏阵列的最大功率跟踪方法，但现阶段应用较多的有：模糊控制法、间歇扫描法、电导增量法、扰动观测法、恒定电压法等。方法各有千秋，具体应用时要根据系统所处环境进行选择。最大功率点的跟踪采用变步长扰动观测法，这时，系统先对光伏阵列所输出的电流和电压进行采样，并对电网周期内电流电压的平均值分别进行计算，光伏阵列平均输出功率的计算用两者平均值的乘积，之后对比上一时刻输出功率。如果相比于上一时刻功率，当前时刻功率较小，说明跟踪方向此时已经与最大功率点发生偏离，给定电压需要按照与原来给定电压变化法相反的方向去改变；如果相比上一时刻功率当前时刻功率较大，这说明跟踪方向是正确的，且应继续维持该电压变化方向。若原本已增加給定电压，可继续增加，若是减少给定电压，应继续减少。
随着我国出台了一系列光伏补贴政策，国内市场将逐渐被打开，光伏企业有望摆脱生产过剩的现状。国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。虽然晶硅太阳能板仍然是市场的主流，但是很多企业也将目光投向了薄膜太阳能板技术。薄膜太阳能板相对于晶硅太阳能板而言，更能适应高温潮湿的条件，在我国大多用于下游的建筑幕墙，生产成本低，在制造过程中使用的能源也在晶硅太阳能板的一半以下。全球经济衰退影响时，薄膜太阳能板市场仍然稳定增长，美国的FirstSolar公司也因此成为全球最大的太阳能板生产商之一。目前，MiaSole公司将CIGS薄膜的光能转化率提高到17%，改变了以往薄膜太阳能板转化率低的状况，对晶硅太阳能板提出了挑战。
2、太阳能光伏发电技术
2.1太阳能电池
太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池板、储电装备、控制器存和逆变器构成，包含了电能变换系统和发电系统。太阳能通过太阳能光伏电池板被转换为电能，并通过逆变器转换后可以提供给负载用户使用。电池和化学电池是目前商业化最成熟的太阳电池。硅基太阳电池分为晶体硅和非晶硅电池，晶体硅可分为多晶硅电池和单晶硅电池，单晶硅光伏电池虽然转换效率高，稳定性好但是成本也比较高，多晶硅电池虽然转换率低些，但是以其较高的性价比成为市场上最主要的光伏太阳能电池。
2.2太阳能光伏发电系统
并网光伏发电系统是指将光伏发电设备与电网连接在一起的发电系统。太阳能光伏发电设备与其他类型的发电站一样能为公共电网提供有功电能和无功电能。光伏电池在阳光照射下产生的是直流电，需要经过相关设备变换成与公共电网频率相同的交流电，之后再以电流源、电流源等方式把电能送入电网，所以并网系统不需要蓄电池，系统运行成本低于独立光伏发电系统。另外，并网光伏发电系统的转换率比独立光伏发电系统高很多，所以发电系统的供电比较稳定，是太阳能光伏发电产业的比较合理发展方向。
3、太阳能光伏发电技术的应用
3.1 太阳能电池的功能结构
太阳能光伏技术是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的技术。通常所说的光伏技术也可以说是太阳能电池技术。太阳能光伏系统主要包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器、照明负载等。当照明负载为直流时，则不用逆变器。太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。常用太阳电池按其材料可以分为：晶体硅电池、硫化镉电池、硫化锑电池、砷化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、叠层串联电池等。太阳能电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，既可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能自行车、太阳能飞机都相继问世。然而对人类最有吸引力的是太空太阳能电站，它的建立无疑将彻底改善世界的能源状况，人类都期待这一天的到来。
3.2 光伏发电的产品用途
光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三方面：为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，以及微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和草坪灯等；并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过2008年北京“绿色奥运”部分用电由太阳能发电和风力发电提供。我国太阳能电池应用领域在不断扩大，已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面，光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多特殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看，与工业发达国家相比还有很大的差距，主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解，以及系统应用仅限于独立运行，还没有并网运行和与建筑业结合。因此，有必要加强太阳能电池应用技术研究和示范，推进产业化，拓宽应用领域和市场。
利用风力发电、燃料电池发电、太阳能光伏发电、小型水力发电等可再生能源的发电系统，可为电网发展缓慢、电力延伸困难地区的交通、通信、路灯照明等提供电力能源，并且主要在离网型村落供电系统、可再生能源并网发电系统和户用电源系统中应用。光伏发电最终将实现并网运行，今后交流光伏发电系统也必将成为光伏发电的主流。太阳能光伏发电利用半导体材料的电子学特性，依靠太阳能电池组件，将光能转化成电能。通过光伏数组，并网发电系统将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转化后，成为高压直流电，再经逆变器逆变后，将与电网电压同相、同频的正弦交流电流向电网输出。
现阶段所面临的关键问题是，在不能有效提高太阳能光伏电池转换效率的前提下，如何提高太阳能光伏并网逆变系统的转换效率。而对并网逆变系统变换电路拓扑结构进行改进优化设计，能够大大提高系统的转换效率。其中，单级式变换拓扑结构优势明显，单级式单相太阳能光伏并网逆变系统，能够对最大功能进行跟踪，并有效实现并网。
4、结束语
我国幅员辽阔，可利用的太阳能多，太阳能光伏发电技术已经大大提高了转换率，因此光伏产业的发展前景看好。随着电价补贴和光伏发电的使用时间增加，未来太阳能发电成本有可能降到和常规电价相近的水平。另一方面我国石油、煤炭、天然气等不可再生能源不断减少，太阳能等清洁能源的开发利用是未来能源发展必然的方向。
参考文献：
[1]王晏，甘贵林.太阳能路灯在城市中的应用探讨[J].青海科技，2012，（04）.
[2]张兴然.太阳能光伏发电技术研究[J].天津工程师范学院学报，2013，（04）.