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[摘要]近年，光伏太阳能发电技术逐渐被广泛应用。本文通过对该技术的特点、设计、应用及所存在问题进行分析，促进我国光伏产业快速发展，为今后光伏发电技术的发展，奠定一定的基础。
[关键词]新能源； 光伏技术 ； 发电 ；思考和认识
中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
当前积极开发新能源以保护人类生存环境，解决日益短缺的能源问题并满足宇宙开发的需要，不但引起各国能源专家的高度重视，而且也引起世界银行、全球环保机构及各国能源主管部门的极大关注。他们提出了新能源开发的长远战略目标和各种发展规划，均把太阳光伏发电列为新能源开发的重点。
1 我国新能源的发展
新能源必须具备可持续性、对环境无影响或较少产生影响的能源，一种值得关注的新能源是光伏太阳能，每天投向大地的大量阳光，滋养着大地万般生物的同时，给了我们开发这种新能源的启示，事实上，我们现今所应用的能源，追根溯源，都来自太阳。详细的资料表明，目前，太阳正处于青壮年时期，到达衰竭期尚有遥遥 40 亿年之远，因而，太阳能可以认为是一种永不衰竭的能源，是我们永远的能源基地。
光伏发电是太阳能直接应用的一种形式。作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在垒球范围内逐步得到应用。现在多数光伏发电系统仍然采用配备蓄电池组的方式独立运行。然而，作为公共电网的一种补充备用，在人口密集地区建立并网型光伏发电系统将可缓解现有电力系统在用电高峰时期承受的容量和安全压力。
2 开发光伏发电的必要性
2.1开发新能派是必然趋势
世界人口快速增长及工业化造成能源短缺，温室效应的加剧和环境污染等造成的全球性问题关键也是能源问题，人们已共识地球的主要能源—矿物燃料在不久的将来即将耗尽。各种能源消耗的总趋势如。当前人们提出四种解决能源间题的措施：
（1）开发新能源，使用替代能源。（2）开发利用空间资源。
2.2需求牵引促进光伏技术发展
近20年来，光伏技术发展速度很快，其主要原因是：
（1）由于世界上出现两次石油危机和人类生存环境的污染、温室效应的日益加剧，促使人们探索未来的能源，而最效的途径是利用太阳能进行光伏发电。
（2）边远地区和部分农村电气化是光伏发电的重要市场。
3 光伏发电系统
光伏发电系统是由光伏电池板、控制器和电能储存及变换环节构成的发电与电能变换系统。
3.1光伏发电系统的特性
光伏阵列是由多个太阳电池组合而成，其简化等值电路如图1，电气特性如式（1）所示。
式中，Ig——光电流，A；Isat——反饱和电流，A；q——充电电荷量；A——无量纲常数；K——玻尔兹曼常数；T——开式温度，K；Rs——阵列等值串联阻抗， ；RL——等值负荷阻抗或外部电路等阻值抗， ；I，V——分别为光伏阵列输出电流（A）、电压（V）；I0，V0分别为负荷或并网点的注入电流（A）、电压（V）；
因此，应采取控制措施，使光伏阵列能够在当前日射和温度不断变化的情况下能不断追踪阵列所能提供的最大功率点，从而产生高功率的电能。
3.2 太阳能并网发电系统计算原理
光伏电池的输出特性满足：
其中丁、S和U分别表示环境温度、日照强度和光伏阵列的工作电压。该模型可以模拟任何环境温度和日照强度下光伏电池的输出。
该方法可以克服固定步长占空比扰动算法的缺点，在保证稳态误差较小的情况下，可以实现最大功率点的快速跟踪.从而使系统的动态和稳态性能得到很大提高。通过理论和计算研究证明，运用该方法可以在一定程度上解决光伏电池非线性的特性，有效地提高光伏系统的效率。是一种比较理想的光伏发电方法。
3.3 光伏发电系统的结构
如图所示，并网光伏发电系统是与电力系统连接在一起的光伏发电系统，像其他类型发电站一样，可为电力系统提供有功和无功电能。光伏电池所发的直流电能经变换器变换成与电网相同频率的交流电能，以电压源或电流源的方式送人电力系统。MPPT控制器一般由单片机或数字信号处理芯片作为核心器件构成，用以实现光伏电池最大功率点跟踪及控制逆变器并网电流的频率、渡形和功率，使向电网转送的功率与光伏阵列所发的最大功率电能平衡。变换器主要是由电力电子开关器件连接电感或电容构成，以脉宽调制方式形成所需电量形式向电网送电。容量可以视为无穷大的公共电网在这里扮演着储能环节的角色。因此并网系统不需要额外的蓄电池，降低了系统运行成本，提高了系统运行和供电稳定性。光伏并网系统的电能转换效率要大大高于独立系统，成为光伏发电的最合理发展方向。
4 太阳能光伏发电系统的设计
太阳能光伏发电系统可以分为光伏并网发电系统和光伏独立发电系统。
4.1太阳能光伏独立发电系统
太阳能光佚独立发电系统主要是运用于路灯、通讯基站、海岛、无电区以及偏远山区等地方。通常情况下，由太阳能电池组件组成的交流负栽、直流负载、离网型逆变器、蓄电池组、太阳能克放电控制器等共同构成该系统。在有光照的情况下。光伏方阵可以将太阳能转化为电能。给负栽供电是通过太阳能充放电控制器来实现的。与此同时，向蓄电池组充电；如果在没有光照的情况下，就会由蓄电池组通过太阳能充放电控制器向直流负载供电，与此同时。独立逆变器的供电也是由蓄电池组来完成的.通过独立逆变器将蓄电池组中的电能转变为交流电.然后向交流负载供电。
4.2太阳能光伏并网发电系统
由直交流逆变器以及太阳能电池组共同组成了太阳能先伏并网发电系统。该系统不仅可以在逆变器的作用下将太阳能转换成的电能转变为交流负载从而让用户直接使用，还可以将转换后的电能向交流电网上输送。
太阳能光伏发电技术中发展最迅速的应用方式就是光伏并网发电系统。相对于独立光伏发电系统而言.光伏并网发电系统基本上就是太阳能发电未来的主要发展趋势。该系统具有以下几个方面的优点：①灵活的并网方式。该系统的并网方式结合了集中型和分散型.不仅可以就地消耗发电.把剩下的电力并入电网从而获取效益，还可以卖掉并入电网的电能获取效益。②可以更快、更精确的对光伏电池进行跟踪，从而最大限度的向电网中输送电能。从而降低功率损耗。（④该系统简化的中间环节。可以使蓄电池充放电过程中的电能消耗较少.降低了中间环节引起的运行和维护成本。与此同时.还使因为废电池回收造成的环境污染有所降低。
5 工程实例
以某大型并网光伏電站工程（50MWp）为例，当地年平均太阳总辐射约为6540MJ/m2.a。根据太阳辐射量、系统组件总功率、系统总效率等数据，太阳电池组件采用26°固定倾角，按照25年发电量衰减20%，估算50MW并网光伏发电系统的年总发电量。
根据计算，25年总发电量1774483MW.h，25年年平均发电量70979MW.h，25年年平均利用小时数为1420小时。本工程在保证企业成本费用、税金、盈余公积金、企业用于还贷的利润以及项目资本金内部收益率8%的前提下，即满足项目在财务上可以接受的前提下，对项目的最低上网电价进行测算。经测算，经营期平均含税电价1.15元/kWh。
6结语
通过本文的论述，我们认识到新能源光伏发电是未来发展的需要。由于我国光伏发电起步较晚，现在还处在发展阶段，我们要从个根本上重视光伏发电，对于光伏发电系统要进行合理的设计，从而实现光伏发电有序的为电网服务。
7 参考文献
【1】赵争鸣；刘建政；孙晓英，太阳能光伏发电及其应用，2011，28-29
【2】陈昆仑 光伏水泵系统中的最大功率点跟踪控制策略及实现，2011，（39）
[关键词]新能源； 光伏技术 ； 发电 ；思考和认识
中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
当前积极开发新能源以保护人类生存环境，解决日益短缺的能源问题并满足宇宙开发的需要，不但引起各国能源专家的高度重视，而且也引起世界银行、全球环保机构及各国能源主管部门的极大关注。他们提出了新能源开发的长远战略目标和各种发展规划，均把太阳光伏发电列为新能源开发的重点。
1 我国新能源的发展
新能源必须具备可持续性、对环境无影响或较少产生影响的能源，一种值得关注的新能源是光伏太阳能，每天投向大地的大量阳光，滋养着大地万般生物的同时，给了我们开发这种新能源的启示，事实上，我们现今所应用的能源，追根溯源，都来自太阳。详细的资料表明，目前，太阳正处于青壮年时期，到达衰竭期尚有遥遥 40 亿年之远，因而，太阳能可以认为是一种永不衰竭的能源，是我们永远的能源基地。
光伏发电是太阳能直接应用的一种形式。作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在垒球范围内逐步得到应用。现在多数光伏发电系统仍然采用配备蓄电池组的方式独立运行。然而，作为公共电网的一种补充备用，在人口密集地区建立并网型光伏发电系统将可缓解现有电力系统在用电高峰时期承受的容量和安全压力。
2 开发光伏发电的必要性
2.1开发新能派是必然趋势
世界人口快速增长及工业化造成能源短缺，温室效应的加剧和环境污染等造成的全球性问题关键也是能源问题，人们已共识地球的主要能源—矿物燃料在不久的将来即将耗尽。各种能源消耗的总趋势如。当前人们提出四种解决能源间题的措施：
（1）开发新能源，使用替代能源。（2）开发利用空间资源。
2.2需求牵引促进光伏技术发展
近20年来，光伏技术发展速度很快，其主要原因是：
（1）由于世界上出现两次石油危机和人类生存环境的污染、温室效应的日益加剧，促使人们探索未来的能源，而最效的途径是利用太阳能进行光伏发电。
（2）边远地区和部分农村电气化是光伏发电的重要市场。
3 光伏发电系统
光伏发电系统是由光伏电池板、控制器和电能储存及变换环节构成的发电与电能变换系统。
3.1光伏发电系统的特性
光伏阵列是由多个太阳电池组合而成，其简化等值电路如图1，电气特性如式（1）所示。
式中，Ig——光电流，A；Isat——反饱和电流，A；q——充电电荷量；A——无量纲常数；K——玻尔兹曼常数；T——开式温度，K；Rs——阵列等值串联阻抗， ；RL——等值负荷阻抗或外部电路等阻值抗， ；I，V——分别为光伏阵列输出电流（A）、电压（V）；I0，V0分别为负荷或并网点的注入电流（A）、电压（V）；
因此，应采取控制措施，使光伏阵列能够在当前日射和温度不断变化的情况下能不断追踪阵列所能提供的最大功率点，从而产生高功率的电能。
3.2 太阳能并网发电系统计算原理
光伏电池的输出特性满足：
其中丁、S和U分别表示环境温度、日照强度和光伏阵列的工作电压。该模型可以模拟任何环境温度和日照强度下光伏电池的输出。
该方法可以克服固定步长占空比扰动算法的缺点，在保证稳态误差较小的情况下，可以实现最大功率点的快速跟踪.从而使系统的动态和稳态性能得到很大提高。通过理论和计算研究证明，运用该方法可以在一定程度上解决光伏电池非线性的特性，有效地提高光伏系统的效率。是一种比较理想的光伏发电方法。
3.3 光伏发电系统的结构
如图所示，并网光伏发电系统是与电力系统连接在一起的光伏发电系统，像其他类型发电站一样，可为电力系统提供有功和无功电能。光伏电池所发的直流电能经变换器变换成与电网相同频率的交流电能，以电压源或电流源的方式送人电力系统。MPPT控制器一般由单片机或数字信号处理芯片作为核心器件构成，用以实现光伏电池最大功率点跟踪及控制逆变器并网电流的频率、渡形和功率，使向电网转送的功率与光伏阵列所发的最大功率电能平衡。变换器主要是由电力电子开关器件连接电感或电容构成，以脉宽调制方式形成所需电量形式向电网送电。容量可以视为无穷大的公共电网在这里扮演着储能环节的角色。因此并网系统不需要额外的蓄电池，降低了系统运行成本，提高了系统运行和供电稳定性。光伏并网系统的电能转换效率要大大高于独立系统，成为光伏发电的最合理发展方向。
4 太阳能光伏发电系统的设计
太阳能光伏发电系统可以分为光伏并网发电系统和光伏独立发电系统。
4.1太阳能光伏独立发电系统
太阳能光佚独立发电系统主要是运用于路灯、通讯基站、海岛、无电区以及偏远山区等地方。通常情况下，由太阳能电池组件组成的交流负栽、直流负载、离网型逆变器、蓄电池组、太阳能克放电控制器等共同构成该系统。在有光照的情况下。光伏方阵可以将太阳能转化为电能。给负栽供电是通过太阳能充放电控制器来实现的。与此同时，向蓄电池组充电；如果在没有光照的情况下，就会由蓄电池组通过太阳能充放电控制器向直流负载供电，与此同时。独立逆变器的供电也是由蓄电池组来完成的.通过独立逆变器将蓄电池组中的电能转变为交流电.然后向交流负载供电。
4.2太阳能光伏并网发电系统
由直交流逆变器以及太阳能电池组共同组成了太阳能先伏并网发电系统。该系统不仅可以在逆变器的作用下将太阳能转换成的电能转变为交流负载从而让用户直接使用，还可以将转换后的电能向交流电网上输送。
太阳能光伏发电技术中发展最迅速的应用方式就是光伏并网发电系统。相对于独立光伏发电系统而言.光伏并网发电系统基本上就是太阳能发电未来的主要发展趋势。该系统具有以下几个方面的优点：①灵活的并网方式。该系统的并网方式结合了集中型和分散型.不仅可以就地消耗发电.把剩下的电力并入电网从而获取效益，还可以卖掉并入电网的电能获取效益。②可以更快、更精确的对光伏电池进行跟踪，从而最大限度的向电网中输送电能。从而降低功率损耗。（④该系统简化的中间环节。可以使蓄电池充放电过程中的电能消耗较少.降低了中间环节引起的运行和维护成本。与此同时.还使因为废电池回收造成的环境污染有所降低。
5 工程实例
以某大型并网光伏電站工程（50MWp）为例，当地年平均太阳总辐射约为6540MJ/m2.a。根据太阳辐射量、系统组件总功率、系统总效率等数据，太阳电池组件采用26°固定倾角，按照25年发电量衰减20%，估算50MW并网光伏发电系统的年总发电量。
根据计算，25年总发电量1774483MW.h，25年年平均发电量70979MW.h，25年年平均利用小时数为1420小时。本工程在保证企业成本费用、税金、盈余公积金、企业用于还贷的利润以及项目资本金内部收益率8%的前提下，即满足项目在财务上可以接受的前提下，对项目的最低上网电价进行测算。经测算，经营期平均含税电价1.15元/kWh。
6结语
通过本文的论述，我们认识到新能源光伏发电是未来发展的需要。由于我国光伏发电起步较晚，现在还处在发展阶段，我们要从个根本上重视光伏发电，对于光伏发电系统要进行合理的设计，从而实现光伏发电有序的为电网服务。
7 参考文献
【1】赵争鸣；刘建政；孙晓英，太阳能光伏发电及其应用，2011，28-29
【2】陈昆仑 光伏水泵系统中的最大功率点跟踪控制策略及实现，2011，（39）