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摘要：随着人类社会的不断发展，社会对自然资源的需求不断增加，改变现有能源结构，寻找可再生的绿色能源，越来越受到世界各国的广泛关注。太阳能光伏发电技术的应用，有效地缓解能源危机，减少社会发展对环境的污染。虽然中国成为太阳能电池的第一大生产国，但太阳能光伏发电市场机制尚未形成，出现生产和应用的严重脱节。本文以太阳能光伏发电技术为切入点，分析系统的工作原理、组成部分和特点。
关键词：太阳能；光伏发电；发电系统
引言
随着社会的不断发展，能源需求与环境保护之间的矛盾进一步显现，使得能量结构面临严峻挑战[1]。目前，全球石化能源储量日益减少，核电的发展受到核安全的制约，能源问题成为抑制社会经济发展的瓶颈，能源压力日益增加，可再生能源的发展已经成为社会经济发展的关键。太阳能光伏作为可再生资源，具有清洁、安全、环保和直接等特点，受到人们的青睐。
我国太阳能资源存储量巨大，2/3的国土面积的日照在2200h左右，每年接受太阳能辐射相当于49000亿吨的标准煤。如果全部用于发电，相当于上万个三峡大坝发电量的总和。因此，太阳能光伏发电技术的发展空间十分广阔。随着新技术、新材料的不断出现，人类对太阳能的利用水平越来越高。目前，太阳能光伏发电作为可再生资源，具有十分巨大的发展潜力，受到我国政府的高度重视。下面就详细地阐述太阳能光伏发电系统。
1太阳能光伏发电系统的原理和特点
1.1太阳能光伏发电系统的原理
太阳能光伏发电技术主要利用光生伏打原理，将自然界中的太阳辐射转换成为电能。在白天，光伏电池直接接收自然光，半导体内产生电极相反的光生载流子，光生载流子被半导体P-N产生的静电场分离，并被光伏打电池的正、负两极所收集。同时，在外电路中产生电流，进而产生太阳电能。这电能中的部分进行负载工作（直流或交流），其他部分通过防反充二极管存储于蓄电池组中。在日照时间短的时候[2]，诸如，阴雨天（或夜晚），光伏电池组不能产生电能，蓄电池进行负载工作（直流或交流）。
1.2太阳能光伏发电系统的构成
太阳能光伏发电系统主要由5部分构成，即光伏电池组，光能存储电池，太阳能控制器，逆变器和DC-DC转换装置构成。
（1）光伏电池组
光伏发电系统的基本单元是电池组，当太阳辐射到光伏电池组的时候，电池吸收光能并产生光伏效应，将太阳能直接转化为直流电能。太阳能电池组为硅电池，其包括单晶硅、多晶硅和非晶硅等。
（2）蓄电池组
光伏电池组将产生的电能存储起来，以满足太阳光照不足，或者所需负载过大时候的电能需要。蓄电池组作为光伏发电系统中的存储部分，由一定数量的蓄电池串联、并联而成，其容量要与光伏电池组容量相匹配。
（3）太阳能控制器
光伏发电系统通过控制器来调节蓄电池的充、放电，按照负载要求控制光伏电池和蓄电池的负载输出，以此保证光伏电池组在任何时候、任何条件下都可以完成一定的功率输出。
（4）逆变器
逆变器保证光伏电池组产生直流电能，蓄电池释放直流电能，将直流电能转化为负载所需的交流电能。
（5）DC-DC变换装置
DC-DC变换装置可以对回路中的功率器的开关进行调节，将光伏电池组输出的低压直流电生成高压直流电，保证在不同直流输入电压的情况下输出稳定的高压直流电。
2太阳能光伏发电系统的种类和特点
2.1太阳能光伏发电系统的种类
太阳能光伏发电系统分为3类，即独立发电系统、并网发电系统和混合系统。依据太阳能光伏发电系统的形式、规模和负载情况，可以分为：小型供电系统、简单直流系统、大型供电系统、交流供电系统、并网供电系统、混合供电系统和并网混合系统。
（1）小型供电系统
小型供电系统中只提供直流负载，而且负载功率比较小，适合解决偏远地区的家庭照明问题。
（2）简单直流系统
简单直流系统中只提供直流负载，但可以持续地提供直流负载，负载主要是白天使用，直接由光伏电池组提供负载。简单直流系统主要用于光伏水泵和白天使用的临时设备中。
（3）大型供电系统
大型供电系统的功率较大，需要与大功率的光伏电池组和蓄电池组配合，主要用于信息通讯、遥感监测和设备电源等，分布于广大农村的集中供电站。
（4）交流供电系统
交流供电系统可以提供直流电能和交流电能，系统安装了逆变器，可以将直流电转化为交流电，以满足不同电流的负载需求。
（5）并网供电系统
并网供电系统可以将光伏电池产生的直流电，通过逆变器转换为符合城市电网需要的交流电，直接接入城市的公共电网。在并网系统中，光伏电池组产生的多余电能，还可以反馈给电网[3]。
（6）混合供电系统
混合供电系统不仅使用光伏电池组，还使用燃油发电机进行供电，综合利用多种现代发电技术，相互弥补不同发电技术的不足。
（7）并网混合供电系统
并网混合供电系统综合利用光伏电池组、城市电网和燃油发电机等技术，将城市电网和光伏电池组合并使用。相对于城市电网来说，如果光伏电池组产生的电能可以满足需要，就可以将多余的电能反馈于城市电网。如果光伏电池组产生的电能不能满足负载需要，就要启动城市电网以满足负载要求。如果城市电网发生故障，光伏电池组产生的电能不能满足负载要求，并网混合供电系统就会自动断开，启动燃油发电机组进行供电，以满足城市对电能的需要。
2.2太阳能光伏发电系统的特点
（1）光伏发电系统优点
1.清洁、环保、可靠；2.可持续利用；3.突破地域限制；4.建设周期短，能源產生时间短；5.无枯竭危险；6.能源质量高。
（2）光伏发电系统的缺点
1.太阳光照的能量分布密度低；2.太阳能获取受四级交替和昼夜等气象限制；3.前期投入大。
总结
太阳能作为目前最大的环保能源，有助于解决人类生产和自然环境保护之间的矛盾。我国作为全球太阳能光伏市场中的阳光地带，经过多年的发展，拥有世界上最大规模的光伏发电能力。随着太阳能光伏发电技术的不断提高，光伏发电成本也被人们广泛接受，并走进人们的日常生活中。在不久的未来，绿色、环保、高效和安全的太阳能发电技术，必将走进我国的千家万户。
参考文献
[1]周志敏，纪爱华.太阳能光伏发电系统设计与应用举例[M].电子工业出版社，2010：6.
[2]贾传圣，薄磊.太阳能光伏发电系统的设计与研究[J].科技创业家，2013，（1）：197.
[3]董有尔，蒙宇，申甜甜，唐晋娥.太阳能光伏发电系统的设计与研究[J].山西大学学报，2013，（1）：40-48.
关键词：太阳能；光伏发电；发电系统
引言
随着社会的不断发展，能源需求与环境保护之间的矛盾进一步显现，使得能量结构面临严峻挑战[1]。目前，全球石化能源储量日益减少，核电的发展受到核安全的制约，能源问题成为抑制社会经济发展的瓶颈，能源压力日益增加，可再生能源的发展已经成为社会经济发展的关键。太阳能光伏作为可再生资源，具有清洁、安全、环保和直接等特点，受到人们的青睐。
我国太阳能资源存储量巨大，2/3的国土面积的日照在2200h左右，每年接受太阳能辐射相当于49000亿吨的标准煤。如果全部用于发电，相当于上万个三峡大坝发电量的总和。因此，太阳能光伏发电技术的发展空间十分广阔。随着新技术、新材料的不断出现，人类对太阳能的利用水平越来越高。目前，太阳能光伏发电作为可再生资源，具有十分巨大的发展潜力，受到我国政府的高度重视。下面就详细地阐述太阳能光伏发电系统。
1太阳能光伏发电系统的原理和特点
1.1太阳能光伏发电系统的原理
太阳能光伏发电技术主要利用光生伏打原理，将自然界中的太阳辐射转换成为电能。在白天，光伏电池直接接收自然光，半导体内产生电极相反的光生载流子，光生载流子被半导体P-N产生的静电场分离，并被光伏打电池的正、负两极所收集。同时，在外电路中产生电流，进而产生太阳电能。这电能中的部分进行负载工作（直流或交流），其他部分通过防反充二极管存储于蓄电池组中。在日照时间短的时候[2]，诸如，阴雨天（或夜晚），光伏电池组不能产生电能，蓄电池进行负载工作（直流或交流）。
1.2太阳能光伏发电系统的构成
太阳能光伏发电系统主要由5部分构成，即光伏电池组，光能存储电池，太阳能控制器，逆变器和DC-DC转换装置构成。
（1）光伏电池组
光伏发电系统的基本单元是电池组，当太阳辐射到光伏电池组的时候，电池吸收光能并产生光伏效应，将太阳能直接转化为直流电能。太阳能电池组为硅电池，其包括单晶硅、多晶硅和非晶硅等。
（2）蓄电池组
光伏电池组将产生的电能存储起来，以满足太阳光照不足，或者所需负载过大时候的电能需要。蓄电池组作为光伏发电系统中的存储部分，由一定数量的蓄电池串联、并联而成，其容量要与光伏电池组容量相匹配。
（3）太阳能控制器
光伏发电系统通过控制器来调节蓄电池的充、放电，按照负载要求控制光伏电池和蓄电池的负载输出，以此保证光伏电池组在任何时候、任何条件下都可以完成一定的功率输出。
（4）逆变器
逆变器保证光伏电池组产生直流电能，蓄电池释放直流电能，将直流电能转化为负载所需的交流电能。
（5）DC-DC变换装置
DC-DC变换装置可以对回路中的功率器的开关进行调节，将光伏电池组输出的低压直流电生成高压直流电，保证在不同直流输入电压的情况下输出稳定的高压直流电。
2太阳能光伏发电系统的种类和特点
2.1太阳能光伏发电系统的种类
太阳能光伏发电系统分为3类，即独立发电系统、并网发电系统和混合系统。依据太阳能光伏发电系统的形式、规模和负载情况，可以分为：小型供电系统、简单直流系统、大型供电系统、交流供电系统、并网供电系统、混合供电系统和并网混合系统。
（1）小型供电系统
小型供电系统中只提供直流负载，而且负载功率比较小，适合解决偏远地区的家庭照明问题。
（2）简单直流系统
简单直流系统中只提供直流负载，但可以持续地提供直流负载，负载主要是白天使用，直接由光伏电池组提供负载。简单直流系统主要用于光伏水泵和白天使用的临时设备中。
（3）大型供电系统
大型供电系统的功率较大，需要与大功率的光伏电池组和蓄电池组配合，主要用于信息通讯、遥感监测和设备电源等，分布于广大农村的集中供电站。
（4）交流供电系统
交流供电系统可以提供直流电能和交流电能，系统安装了逆变器，可以将直流电转化为交流电，以满足不同电流的负载需求。
（5）并网供电系统
并网供电系统可以将光伏电池产生的直流电，通过逆变器转换为符合城市电网需要的交流电，直接接入城市的公共电网。在并网系统中，光伏电池组产生的多余电能，还可以反馈给电网[3]。
（6）混合供电系统
混合供电系统不仅使用光伏电池组，还使用燃油发电机进行供电，综合利用多种现代发电技术，相互弥补不同发电技术的不足。
（7）并网混合供电系统
并网混合供电系统综合利用光伏电池组、城市电网和燃油发电机等技术，将城市电网和光伏电池组合并使用。相对于城市电网来说，如果光伏电池组产生的电能可以满足需要，就可以将多余的电能反馈于城市电网。如果光伏电池组产生的电能不能满足负载需要，就要启动城市电网以满足负载要求。如果城市电网发生故障，光伏电池组产生的电能不能满足负载要求，并网混合供电系统就会自动断开，启动燃油发电机组进行供电，以满足城市对电能的需要。
2.2太阳能光伏发电系统的特点
（1）光伏发电系统优点
1.清洁、环保、可靠；2.可持续利用；3.突破地域限制；4.建设周期短，能源產生时间短；5.无枯竭危险；6.能源质量高。
（2）光伏发电系统的缺点
1.太阳光照的能量分布密度低；2.太阳能获取受四级交替和昼夜等气象限制；3.前期投入大。
总结
太阳能作为目前最大的环保能源，有助于解决人类生产和自然环境保护之间的矛盾。我国作为全球太阳能光伏市场中的阳光地带，经过多年的发展，拥有世界上最大规模的光伏发电能力。随着太阳能光伏发电技术的不断提高，光伏发电成本也被人们广泛接受，并走进人们的日常生活中。在不久的未来，绿色、环保、高效和安全的太阳能发电技术，必将走进我国的千家万户。
参考文献
[1]周志敏，纪爱华.太阳能光伏发电系统设计与应用举例[M].电子工业出版社，2010：6.
[2]贾传圣，薄磊.太阳能光伏发电系统的设计与研究[J].科技创业家，2013，（1）：197.
[3]董有尔，蒙宇，申甜甜，唐晋娥.太阳能光伏发电系统的设计与研究[J].山西大学学报，2013，（1）：40-48.