探究太阳能光伏发电应用模式

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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探究太阳能光伏发电应用模式

李兆钧

(中国能源建设集团广东火电工程有限公司)

摘要:在科学发展观的引导下,可再生能源的开发和应用成为社会经济发展的必然趋势,因此太阳能光伏发电应运而生。本文通过独立光伏发电、并网光伏发电、光伏建筑集成化、光伏LED结合,四个方面对太阳能发电应用模式进行了总结,以期能够达到缓解能源危机、减少环境污染的最终目标。

关键词:太阳能资源;光伏发电;应用模式

引言

在社会经济飞速发展的时代背景下,生态污染和能源消耗成为全球共同关注的问题,因此可再生能源成为提高社会发展水平、实现经济可持续发展的重要课题。可再生能源指的是无消耗、无污染的免费能源,是自然环境中的天然能源,不需要经过人力二次改造,例如风能、水能、地热能、太阳能等,其中太阳能是当前电力产业最为理想的清洁能源,不仅能够保障正常发电,而且避免环境污染、能源消耗等问题。

1太阳能光伏发电技术原理和资源优势

1.1光伏发电原理

利用太阳能光伏进行发电是最常见一种太阳能方法。它的历史最早可以追溯到1839年诞生的光生伏打效应。1954年,世界上第一个实用单晶硅光伏电池诞生,从此光伏电池进入了人们的视线。随着可再生能源受到重视,光伏电池受到的关注也越来越多,在其研发过程中,新的高效能低成本的技术在不断地被提出,因此光伏产业的发展是非常迅猛的。

太阳能光伏发电是能够使用太阳能的一种形式,早在1839年,就有科学家提出光生伏打效应,但是直到1954年世界上才出现了第一个实用单晶硅光伏电池,从此光伏电池才得到了广泛的关注,在研发过程中不断降低生产成本,从而促进光伏产业在世界上的发展。太阳能光伏发电技术是将辐射能转化为电能使用。太阳能光伏发电原理如图1所示。

光生电厂的形成

图1太阳能光伏发电原理

从原理图中可以看出,在光子注入前,多数载流子经过扩散会形成空间电荷区,随之产生电场Ei。Ei的作用是排斥多数载流子,吸引少数载流子。这样的结果是使少数载流子数量减少,阻碍了电流的形成。太阳光子在这里起到的就是一个反应极的作用,它能牵引着少数载流子进入自建电场中,使其在内部有序排列并产生电流后输出,作为电能供应设备使用。

拥有电能只是光伏电池工作的第一步,如何持续地制造电能,输出电能以供使用才是光伏电池的主要工作职能。这需要依靠太阳能光伏发电系统来完成。

太阳能光伏发电系统的构成如图2所示。从图中我们不难发现,光伏电池板是通过照射收集太阳辐射能,再将其转化为电能进行转换、加工和储存,以供给使用。光伏电池的使用范围相当广泛,小到每家每户的太阳能电热水器,大到为无法铺设电网的无电区输送电力,包括城市基础设施的运作,太阳能电子产品的使用,都可以发现它的身影。

图2太阳能光伏发电系统构成

1.2太阳能资源优势

太阳能是一种清洁的、取之不尽的能源。相比火力发电、水力发电和核能发电,太阳能发电没有对生态环境的污染破坏,不存在不可再生资源过度开采的情况,并且成本低廉。就我国来说,幅员辽阔,西北、西南部基本都是高原地貌,太阳能资源十分充足。很多地区一天的辐射量最低可以达到每平方米4千瓦时,西北部地区甚至是每平方米超过7千瓦时,经过普及和推广,已经为超过14万的无电用户提供了电能。

2我国太阳能发展的趋势

随着社会实践的发展,我国开发太阳能资源方面已经慢慢的进步到了规模实用的重要阶段,现在我国太阳能光热产业以及产业的规模都是世界第一。在2015年的时候,我国太阳能光热发电技术已经开始和火电厂进行合作发电。并且电站规模也有了明显的扩大,并且大型太阳能光热发电也给海水淡化提供了一定的支持,并且建立了分布式的发电系统,其也能够很好的解决我国偏远地区存在的发电问题。虽然现在我国的太阳能发电容量已经有15WM,给光伏发电更好的进行奠定了良好的基础。

3太阳能发电应用模式

3.1独立光伏发电

在太阳能发电的应用中,能够有独立光伏发电系统,其是一种独立运行的发电系统,进而在使用的过程中,常将其应用到原理电网的地区,例如:野外、农村、移动通信站等,由于其能够在电能难以覆盖的地区应用,近年来受到广泛应用,并成为太阳能发电的主要研究方向。另外,由于独立光伏发电具有全天发电的特点,能够满足人们的用电需求,但其在应用的过程中,容易受到天气、气候等方面的影响,降低使用稳定性,但对于偏远地区来说,独立光伏发电技术在其日常生活中具有非常重要的作用和意义。在使用独立光伏发电技术时,由于其能够将太阳光吸收到内板中,不需要其他部件进行二次加工,进而具有经济、环保的优势,满足可持续发展的需求,减少能源的消耗。

3.2并网光伏发电

在使用并网光伏发电技术的过程中,由于其在运行时需要与公共电网相连接,通过这一技术将太阳能进行转化,并将电流传输到电力系统中,在转化的过程中,由于并网光伏发电具有较大的电能容量,进而其能够在将电能转化之后,能够对电能进行储藏,在普通太阳能发电设备中,需要在设备之外使用蓄电池储藏电能,进而这一技术在实施的过程较为简单,并较为经济。另外,在并网光伏发电系统运行的过程中,其具有较大的太阳能转化率,进而其能够满足较多人群的使用需求,其能够应用到人群较为密集的地区,但在使用这一技术的过程中,由于其需要与公共电网共同承担供电任务,进而难以在偏远,的地区应用,只能在有公共电网,并人群密集的地区应用,满足人们的用电需求。

3.3光伏建筑集成化

在应用太阳能发电时,有光伏建筑集成化的技术,具体可以通过以下两个方面来了解这一技术,第一,光伏建筑集成化技术是太阳能发电的主要研究方向,在研究的过程中,可以在相应的建筑中安装平板光伏发电设备,并与设备中的电网相连接,通过这样的方法,能够用户提供电力,在满足用户的使用需求下,减少电能的消耗。第二,在对光伏建筑集成化研究时,需要在建筑的屋顶使用电池板,并通过具有光伏发电能力的玻璃代替普通玻璃,通过这样的方法,能够收集太阳能,并在通过光伏发电玻璃提供电能,但在使用这一方法时,由于其这一玻璃的价格较高,进而难以大范围应用这一技术,为了满足人们的使用需求,需要对这一玻璃进行研究,例如:研究大尺度彩色玻璃代替光伏发电玻璃,使其既具有发电能力,又能够降低材料的价格,并且从外观来看,其具有一定的美观性,达到可持续发展的需求,并提高经济效益。

3.4光伏LED结合

LED照明,是一种固态照明方式,通过半导体材料的发光二极管制成组件,通过该组件实现电能与光能的相互转化。以LED为基础的半导体照明系统在实际的应用中,就有减少能源损耗、减少环境污染、使用寿命长、便于检修维护等优势,因而近年来逐渐成为我国的一大新兴行业。光伏系统的LED照明技术,是在LED照明系统中运用光生伏特效应,借由太阳能电池板,实现太阳能向电能的转换,进而通过LED照明系统,将电能转换为光能。光伏发电技术的应用,结合LED照明系统,其内在原因在于,无论是光伏发电技术还是LED照明系统,都是直流电,电能较低且具备相互匹配的能力,因此在实际的应用中,并不需要通过变频器进行直流电与交流电的相互转换,减少由此产生的成本投入与工作量,进而更加有效体提高了照明质量与照明效率。另外,借由并网技术,有可能实现电力能源的充放储蓄,因此相较于其他发电技术,光伏发电技术与LED照明系统的结合具有较大的优势。

4结束语

综上所述,针对太阳能光伏发电的发展现状及前景的研究是非常必要的。本文主要分析太阳能光伏发电的发展现状,然后提出一些合理化的发展建议。研究可得,太阳能光伏发电不仅能够降低电力运营的成本,而且有利于保护环境、节约资源。随着科学技术的不断进步,太阳能光伏发电项目必将得到更加普遍的应用。在实际的应用中,太阳能光伏发电技术可以应用于独立发电、并网发电、建筑集成电能供应等,还可以将太阳能光伏发电技术与LED照明技术相结合,实现清洁照明,进一步提高照明效率与照明质量。

参考文献:

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