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[摘 要]由于城市化的进一步发展和进步，对于传统能源的过度使用导致了当前国际上普遍出现了能源危机以及环境污染的问题。这些问题随着时间的推移，逐渐变得越来越突出和严重。而太阳能是一种新型的能源，许多国家和地区都在对太阳能进行利用。利用太阳能的光伏发电是当前各个国家的能源项目，能够实现电能资源的分配与调度，构建更加科学合理的现代化的发电系统和体制。基于此，就要对太阳能的光伏发电情况进行分析，以此来促进光伏产业的发展。
[关键词]光伏发电 太阳能 设计应用
中图分类号：TU426 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0394-02
一、光伏发电的概念和原理
光伏发电就是能够利用半导体将太阳光转换为电能的法术，原理是根据光生伏特的效应。光伏的发电系统主要包括逆变器、太阳能的电池板、控制器等结构部分。在这些组成部分中，太阳能的电池板主要将太阳能转换为电能，同时它还能够对电能进行储存；而控制器则能够对整个系统进行有效的控制，决定太阳能的电池板以及一些其他的部分能够有序地进行控制；而逆变器则主要是将在运行过程中产生的直流电转换成为交流电；而保护装置则能够确保系统的安全性[1]。
在白天，太阳能板正常地进行发电的工作，而控制器进行相应地操作和控制来将电能储存到蓄电池中，在这个过程中，控制器会对逆变器进行相应的操作，以此来给家用电器进行供电的工作；而到了晚上，由于没有了太阳，太阳能电板就会停止发电，主控制器就要將电能转换成为交流电，这样能够保证给家用电器的供电工作不会受到影响。如果蓄电池中的电量不足或者发电的系统中出现了一定的故障，控制器就会自动切换到电网供电的线路中，这就是光伏发电的整个过程和其中的原理。
二、光伏发电系统的设计方案
通过对供电的环境与设备系统进行升级和改造，光伏发电的系统在结构上具有很多的控制方案来进行选择。如远程控制、智能控制等等，根据实际生产的需要来进行方案的选择，这是设计人员要重点进行解决的问题。在进行光伏发电系统的设计时，要根据不同类型的发电规模，从各个方面来对系统进行操控，从而使得各方面能够得到优化，提升项目的运行效率[2]。
1.对并网发电系统的设计计算
①发电量以及组件的总功率的计算
光伏发电系统中，其发电量与组件总功率的计算有相应的公式，具体如下：
g——每天的发电量；hI——每个小时的发电量；Pm——光伏组合的总功率；y——单台机组的发电量；其年平均的量为G=g×365（kWh）。
②并网逆变器的选用
对于并网逆变器的选用，其判断的标准和要求主要是一下几个方面：第一，逆变器的额定功率为0.85-1.2Pm；第二，逆变器的最大输入电流电压一定要大于光伏方阵空载的电压；第三，逆变器的输入直流电压范围要大于光伏方阵中的最小电压；第四，逆变器的最大输入直流电流大于光伏方阵的短路电流；第五，逆变器的额定输入直流电压与光伏方阵的最大功率电压要保持相等；第六就是额定的输出电压与电网的额定电压也要相同[3]。除此之外，其额定的频率与电网的频率、相数与电网的相数也要相同，短路、过压以及弱压等保护功能也是并网逆变器应该具备的。
2.光伏组件的方阵设计
对于光伏组件的水平频角来说，对其能够产生影响的要素包括发电系统所处的地理位置以及一年中各个季节对电量分配的要求。
①如果该系统所处区域的各个季节电量的要求基本均衡的话，那么可以利用下表来进行组件频角的选择工作（表1）。
②具体到我国来说，很多地区的地理位置不同，但是其地质环境比较相似，所以可以选择纬度加7°的组建水平的倾角。而对于一些条件比较特殊的地区，则要根据不同季节的情况来选择适合的水平角。
3.光伏方阵的倾角设计
光伏方阵的倾角是影响发电效率的一个重要因素，对于发电量的影响比较大，是区域中发电效率的决定性因素。一般情况下，光伏方阵的朝向应该为北半球，这样能够提高光伏发电作业的效率[4]。对发电生产的调度也能够起到一定的辅助作用，这样便于实现光伏发电生产的一体化。
三、光伏发电系统的具体应用
光伏发电的项目发展具有很重要的现实意义，国家也比较重视，在这个项目中不断地进行投资，也出台了相关的政策起到扶持。这在很大程度上推动了新发电模式的应用，为电力转型起到了引导的作用。设计的过程就是对光伏发电系统进行总体性的规划，对于发电的生产模式起到一个调整的作用，从而实现发电系统的可持续性。光伏发电系统在进行设计时，要根据实际的生产平台来确定应用的形式。
1.交、直流供电系统
由于电流的形式不一样，光伏发电的系统要考虑到电流之间的转换，在进行设计时，要更加注重电力调控系统的灵活性，这样能够提升发电的效率。交、直流的供电系统具有转换的作用，能够在两种电流之间实时地转接，这就形成了相对稳定的电力传输模式
2.并网系统
在進行并网的布局阶段，太阳电池组会对电流的形式造成一些影响，在逆变器进行工作时，城市的电网会形成交流的形式。而并网的系统运行能够使网络供电系统形成有效的连接，提升电流转换的效率。在这个过程中，是将电网的信号直接反馈给调度中心的，直接将电能输入到电网当中去，这就省去了配置蓄电池的步骤，节省了工作和负担，同时也能够降低能量的损耗。
3.混合供电的系统
太阳能光伏系统，除了使用太阳能的电池组件阵列以外，还可以将燃油发电机作为备用的能源来进行使用。而这样就使得供电系统是混合性的，好处就是能够综合两种能源的优势，弥补各自的短板和不足[5]。使得可再生能源能够得到更好地利用。可再生能源具有不稳定性，会不断地进行变化，所以在进行系统设计时一定要以最少的能量时期来进行。 4.并网混合供电系统
要想发挥光伏系统的最大功能，可以对不同种类型的电网进行综合性的改造，这是一个比较漫长的组网过程。使用并网混合供电系统，能够构建出不同的网络处理方式。并网混合供电的主要特点是组合性，能够将控制器以及逆变器进行组合，这样就提升了可调度，使得电能的资源能够与数字控制协调的运行。
四、某项目中在实际中选用的光伏发电形式
在确定了外部的条件适合采用太阳能光伏发电后，就要对光伏发电系统的细化进行设计，其主要有独立和并网两种系统形式。
①独立运行的光伏发电的系统主要有电池板、控制器、太阳电池方针、逆变器等几个部分构成的，由于蓄电池是整个系统中不可或缺的一部分，配备蓄电池的成本又比较高，整个系统的成本就比较高，而由于蓄电池是有一定的期限的，废弃的蓄电池会对环境造成二次的污染。
②而并网型的太阳能光伏电站与独立性构成部分大部分相同，只是其需要计量电表和连接器。其工作原理就是将太阳能转换成直流电能，通过逆变器形成交流电，最后将多余的电进行储存。就当前的大环境来看，该项目采用的是并网型的太阳能光伏发现系统方案。
五、光伏电的发展前景
在当前社会不断发展恶化变化的过程中，对能源进行战略性的开发是必不可少的，对于新型发电项目的开发也是必不可缺少的。在对光伏发电项目进行扶持建设的过程中，要对新项目的投入以及产出的效益进行综合的考虑和分析。在对光伏发电项目进行设计时，要考虑到结构模块的布局，电池板、控制器、逆变器这些当然是核心的部分，优化软硬件方面的操控系统，从而使得光伏发电系统更加科学、合理、安全。在当前的时代背景下，许多种光伏电池技术为了取得市场建立优势，都在争相地进步和发展[6]。第一代的晶硅电池比较高校，价格也比较低廉，使用相对比较广泛；而第二代的薄膜电池成本和耗能进一步提升，其发展的前景更加广阔；第三极短就是新型的太阳能电池，虽然效果要比前两代好，但是其昂贵的价格使得其市场相对较小，还处于进一步的探索中。光伏电网的发电技术的进一步发展要实现的目标就是在保证稳定性的同时，降低成本，利用光伏发电作为最主要的电源方式，这样能够与其他的装置相互配合，在用户周围实现负荷供电。具有标志性的就是微电网能够脱离主网，也可以与主网进行连接，这样就减少了太阳光间歇性带来的不利影响。这种主要适用于成本相对较高的偏远地区以及对供电要去比较高的用户来使用。
六、光伏产业的发展建议
1.政府要充分发挥领头作用，对光伏产业的发展设立专项经费，同时配备相应的优惠政策进行扶持；
2.要在政府的主导下进行多元化的投资，降低光伏产业的投资风险，多方参与，共同制定出完整的产业链；
3.在技术上要坚持自主研发，同时不能够闭门造车，引进先进的技术，建立并完善技术体系；
4.对光伏产业的发展要有合理和现实的规划，提升相关的标准和要求，从而增强竞争力。
结束语
总而言之，当前的社会形势，使得能源进行战略性开发是必要的，进行新型发电项目的研究也是不可或缺的。太阳能光伏发电的绿色和环保，同时太阳能的资源是可以再生的，拥有广阔的发展前景。政府在进行光伏发电站项目的建设过程中，要对投入以及产出的效益进行综合性的考虑和分析，对模块的布局要细致，明确核心，优化软硬件的配置操控，从而保证太阳能光伏发电系统的安全和稳定。
参考文献
[1] 赵吴鹏.太阳能光伏发电项目投资风险因素及管理措施研究[J].能源技术与管理，2016，41（2）：152-153，162.
[2] 邓连栋.太阳能光伏发电在我国的应用价值及相关技术问题[J].中国科技纵横，2016，（20）：158.
[3] 郭佳佳，呼和，郭繼旺等.太阳能光伏发电并网技术的应用分析[J].科技风，2016，（2）：88.
[4] 左小峰.并网太阳能光伏发电与自動化技术分析及研究[J].中国科技投资，2016，（27）：140.
[5] 金建新，桂林国，何进勤等.基于太阳能光伏发电提水微润管自动灌溉发展模式[J].节水灌溉，2016，（1）：89-90，94.
[6] 刘晶晶，花燚，廖长荣等.基于单片机的太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计[J].黑龙江科技信息，2016，（31）：73.
[关键词]光伏发电 太阳能 设计应用
中图分类号：TU426 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0394-02
一、光伏发电的概念和原理
光伏发电就是能够利用半导体将太阳光转换为电能的法术，原理是根据光生伏特的效应。光伏的发电系统主要包括逆变器、太阳能的电池板、控制器等结构部分。在这些组成部分中，太阳能的电池板主要将太阳能转换为电能，同时它还能够对电能进行储存；而控制器则能够对整个系统进行有效的控制，决定太阳能的电池板以及一些其他的部分能够有序地进行控制；而逆变器则主要是将在运行过程中产生的直流电转换成为交流电；而保护装置则能够确保系统的安全性[1]。
在白天，太阳能板正常地进行发电的工作，而控制器进行相应地操作和控制来将电能储存到蓄电池中，在这个过程中，控制器会对逆变器进行相应的操作，以此来给家用电器进行供电的工作；而到了晚上，由于没有了太阳，太阳能电板就会停止发电，主控制器就要將电能转换成为交流电，这样能够保证给家用电器的供电工作不会受到影响。如果蓄电池中的电量不足或者发电的系统中出现了一定的故障，控制器就会自动切换到电网供电的线路中，这就是光伏发电的整个过程和其中的原理。
二、光伏发电系统的设计方案
通过对供电的环境与设备系统进行升级和改造，光伏发电的系统在结构上具有很多的控制方案来进行选择。如远程控制、智能控制等等，根据实际生产的需要来进行方案的选择，这是设计人员要重点进行解决的问题。在进行光伏发电系统的设计时，要根据不同类型的发电规模，从各个方面来对系统进行操控，从而使得各方面能够得到优化，提升项目的运行效率[2]。
1.对并网发电系统的设计计算
①发电量以及组件的总功率的计算
光伏发电系统中，其发电量与组件总功率的计算有相应的公式，具体如下：
g——每天的发电量；hI——每个小时的发电量；Pm——光伏组合的总功率；y——单台机组的发电量；其年平均的量为G=g×365（kWh）。
②并网逆变器的选用
对于并网逆变器的选用，其判断的标准和要求主要是一下几个方面：第一，逆变器的额定功率为0.85-1.2Pm；第二，逆变器的最大输入电流电压一定要大于光伏方阵空载的电压；第三，逆变器的输入直流电压范围要大于光伏方阵中的最小电压；第四，逆变器的最大输入直流电流大于光伏方阵的短路电流；第五，逆变器的额定输入直流电压与光伏方阵的最大功率电压要保持相等；第六就是额定的输出电压与电网的额定电压也要相同[3]。除此之外，其额定的频率与电网的频率、相数与电网的相数也要相同，短路、过压以及弱压等保护功能也是并网逆变器应该具备的。
2.光伏组件的方阵设计
对于光伏组件的水平频角来说，对其能够产生影响的要素包括发电系统所处的地理位置以及一年中各个季节对电量分配的要求。
①如果该系统所处区域的各个季节电量的要求基本均衡的话，那么可以利用下表来进行组件频角的选择工作（表1）。
②具体到我国来说，很多地区的地理位置不同，但是其地质环境比较相似，所以可以选择纬度加7°的组建水平的倾角。而对于一些条件比较特殊的地区，则要根据不同季节的情况来选择适合的水平角。
3.光伏方阵的倾角设计
光伏方阵的倾角是影响发电效率的一个重要因素，对于发电量的影响比较大，是区域中发电效率的决定性因素。一般情况下，光伏方阵的朝向应该为北半球，这样能够提高光伏发电作业的效率[4]。对发电生产的调度也能够起到一定的辅助作用，这样便于实现光伏发电生产的一体化。
三、光伏发电系统的具体应用
光伏发电的项目发展具有很重要的现实意义，国家也比较重视，在这个项目中不断地进行投资，也出台了相关的政策起到扶持。这在很大程度上推动了新发电模式的应用，为电力转型起到了引导的作用。设计的过程就是对光伏发电系统进行总体性的规划，对于发电的生产模式起到一个调整的作用，从而实现发电系统的可持续性。光伏发电系统在进行设计时，要根据实际的生产平台来确定应用的形式。
1.交、直流供电系统
由于电流的形式不一样，光伏发电的系统要考虑到电流之间的转换，在进行设计时，要更加注重电力调控系统的灵活性，这样能够提升发电的效率。交、直流的供电系统具有转换的作用，能够在两种电流之间实时地转接，这就形成了相对稳定的电力传输模式
2.并网系统
在進行并网的布局阶段，太阳电池组会对电流的形式造成一些影响，在逆变器进行工作时，城市的电网会形成交流的形式。而并网的系统运行能够使网络供电系统形成有效的连接，提升电流转换的效率。在这个过程中，是将电网的信号直接反馈给调度中心的，直接将电能输入到电网当中去，这就省去了配置蓄电池的步骤，节省了工作和负担，同时也能够降低能量的损耗。
3.混合供电的系统
太阳能光伏系统，除了使用太阳能的电池组件阵列以外，还可以将燃油发电机作为备用的能源来进行使用。而这样就使得供电系统是混合性的，好处就是能够综合两种能源的优势，弥补各自的短板和不足[5]。使得可再生能源能够得到更好地利用。可再生能源具有不稳定性，会不断地进行变化，所以在进行系统设计时一定要以最少的能量时期来进行。 4.并网混合供电系统
要想发挥光伏系统的最大功能，可以对不同种类型的电网进行综合性的改造，这是一个比较漫长的组网过程。使用并网混合供电系统，能够构建出不同的网络处理方式。并网混合供电的主要特点是组合性，能够将控制器以及逆变器进行组合，这样就提升了可调度，使得电能的资源能够与数字控制协调的运行。
四、某项目中在实际中选用的光伏发电形式
在确定了外部的条件适合采用太阳能光伏发电后，就要对光伏发电系统的细化进行设计，其主要有独立和并网两种系统形式。
①独立运行的光伏发电的系统主要有电池板、控制器、太阳电池方针、逆变器等几个部分构成的，由于蓄电池是整个系统中不可或缺的一部分，配备蓄电池的成本又比较高，整个系统的成本就比较高，而由于蓄电池是有一定的期限的，废弃的蓄电池会对环境造成二次的污染。
②而并网型的太阳能光伏电站与独立性构成部分大部分相同，只是其需要计量电表和连接器。其工作原理就是将太阳能转换成直流电能，通过逆变器形成交流电，最后将多余的电进行储存。就当前的大环境来看，该项目采用的是并网型的太阳能光伏发现系统方案。
五、光伏电的发展前景
在当前社会不断发展恶化变化的过程中，对能源进行战略性的开发是必不可少的，对于新型发电项目的开发也是必不可缺少的。在对光伏发电项目进行扶持建设的过程中，要对新项目的投入以及产出的效益进行综合的考虑和分析。在对光伏发电项目进行设计时，要考虑到结构模块的布局，电池板、控制器、逆变器这些当然是核心的部分，优化软硬件方面的操控系统，从而使得光伏发电系统更加科学、合理、安全。在当前的时代背景下，许多种光伏电池技术为了取得市场建立优势，都在争相地进步和发展[6]。第一代的晶硅电池比较高校，价格也比较低廉，使用相对比较广泛；而第二代的薄膜电池成本和耗能进一步提升，其发展的前景更加广阔；第三极短就是新型的太阳能电池，虽然效果要比前两代好，但是其昂贵的价格使得其市场相对较小，还处于进一步的探索中。光伏电网的发电技术的进一步发展要实现的目标就是在保证稳定性的同时，降低成本，利用光伏发电作为最主要的电源方式，这样能够与其他的装置相互配合，在用户周围实现负荷供电。具有标志性的就是微电网能够脱离主网，也可以与主网进行连接，这样就减少了太阳光间歇性带来的不利影响。这种主要适用于成本相对较高的偏远地区以及对供电要去比较高的用户来使用。
六、光伏产业的发展建议
1.政府要充分发挥领头作用，对光伏产业的发展设立专项经费，同时配备相应的优惠政策进行扶持；
2.要在政府的主导下进行多元化的投资，降低光伏产业的投资风险，多方参与，共同制定出完整的产业链；
3.在技术上要坚持自主研发，同时不能够闭门造车，引进先进的技术，建立并完善技术体系；
4.对光伏产业的发展要有合理和现实的规划，提升相关的标准和要求，从而增强竞争力。
结束语
总而言之，当前的社会形势，使得能源进行战略性开发是必要的，进行新型发电项目的研究也是不可或缺的。太阳能光伏发电的绿色和环保，同时太阳能的资源是可以再生的，拥有广阔的发展前景。政府在进行光伏发电站项目的建设过程中，要对投入以及产出的效益进行综合性的考虑和分析，对模块的布局要细致，明确核心，优化软硬件的配置操控，从而保证太阳能光伏发电系统的安全和稳定。
参考文献
[1] 赵吴鹏.太阳能光伏发电项目投资风险因素及管理措施研究[J].能源技术与管理，2016，41（2）：152-153，162.
[2] 邓连栋.太阳能光伏发电在我国的应用价值及相关技术问题[J].中国科技纵横，2016，（20）：158.
[3] 郭佳佳，呼和，郭繼旺等.太阳能光伏发电并网技术的应用分析[J].科技风，2016，（2）：88.
[4] 左小峰.并网太阳能光伏发电与自動化技术分析及研究[J].中国科技投资，2016，（27）：140.
[5] 金建新，桂林国，何进勤等.基于太阳能光伏发电提水微润管自动灌溉发展模式[J].节水灌溉，2016，（1）：89-90，94.
[6] 刘晶晶，花燚，廖长荣等.基于单片机的太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计[J].黑龙江科技信息，2016，（31）：73.