关于新能源光伏发电技术的一些探讨思考

文/吴  程

《新能源科技》杂志社, 2022, 15(6): 25-27.

随着20世纪80年代可持续发展的理念提出以来，探索新型能源就成了引领我国未来经济发展的重要抓手。煤和石油等化石能源属于不可再生能源，不可能持续不断地供给人类，而且传统能源在开发过程中也对自然环境造成了极大的污染。新能源不仅对环境影响很小，满足社会各界日常的使用需求，还属于再生能源，满足可持续发展的理念，因此开发新能源成了人类社会不可逃避的话题，必须用新能源取代传统能源。太阳的能量取之不尽，用之不竭。根据天文学相关资料，太阳正处于壮年时期， 人类完全不需要担心太阳能源的枯竭，而且转化电能的速度相比其它类型的新能源较快，  故新能源光伏发电技术将成为21世纪人类开发新能源的最 重要手段之一。光伏发电技术若想长期稳定地发展下去，必须在实际应用过程中多角度、全方位、深层次地进行剖析，提出相应的优化策略，助力新能源光伏发电技术长期稳定的发展。

1 光伏发电技术概述

1.1光伏发电技术原理

光伏发电顾名思义就是光能转化电能的过程，借助半导体的性质，将太阳能和电能之间构建一个过渡的桥梁，太阳能发电装置由4个部分组成：电池板、控制器、逆变器和蓄电池。整个装置中最关键的部分就是电池板，它能够储存电能供发电装置使用，是整个系统得以运行的支撑部分；控制 器控制系统的运行，太阳能电池内的电池组在白天有足够多的太阳能时，通过系统内部作用将电能储存，在夜晚没有太阳的时候再将电能释放，而控制器就是调配充放电的关键组成部分；逆变器是把直流电转化为调频调压交流电或定频定压交流电的一种转换器，逆变器又由滤波电路、逆变桥和内部控制逻辑组成，光伏发电装置中的逆变器是通过半导体进行转换的；蓄电池的作用是储存暂时不需要的电能，供系统使用。4个部分相互协调和配合，才能顺利进行光伏发电。

1.2光伏发电技术类型

虽然光伏发电属于一种比较先进的技术，但也由于是新型技术，还存在一系列亟待解决的技术瓶颈。目前，日常可见的地方主要是市政工程的路灯、信号灯等，随着国家对光伏发电技术的投入不断增加， 越来越多的领域使用到了此技术，如军事领域、航空航天领域和建筑领域，在未来光伏发电技术还会应用到更广泛的领域。光伏发电的实际应用主要有以下几种。

1.2.1 独立光伏发电技术

独立光伏发电系统相对于并网发电系统是一种孤立的发电系统。这种技术主要应用于 偏远地区的无电问题，如边防哨所和基站等，其供电稳定性相对成熟的发电系统较差，加之偏远地区的恶劣环境，经常会导致系统不能正常工作。但 是偏远地区其他技术应用更为困难，独立光伏发电技术是最适合这种地区居民的供电技术， 能够保证他们的日常生活。

1.2.2 并网光伏发电技术

并网光伏发电系统连接公共电网，该系统包括太阳能电池组、交流负载、DC 或 AC 的  逆变器和变换器等部件。公共电网与并网系统相互协调配合， 共同供电，其中光伏发电将直流电转换成交流电，而公共电网主要负责储能，代替了蓄电池的作用，节约了蓄电池的经济成本，而且公共电网相比蓄电池其稳定性也大大增加。以 前太阳能电池的成本很高，大  部分都是独立的光伏发电技术，还只能用在航天、边防等领域，随着后来原材料价格的下降，  光伏并网技术得到发展，如今光伏并网发电系统明显提高了电能转化率，是研究新能源光  伏发电技术的一个重要方向。

1.2.3 混合光伏发电技术

混合光伏发电技术就是多种发电方式结合的技术，在实际生产中有很广泛的应用。在  河流附近可以采用水力发电和光伏发电结合的方式，达到更好的供电效果；同理在风力充足的地方还可以和风力发电结合，提升能源利用率。这种混 合光伏发电技术虽然利用率高， 设备不易损坏，但由于水力和风力这两种因素受到天气的影响很大，因此稳定性较差，不易控制。

2光伏发电技术的应用

2.1光伏发电技术在新能源汽 车中的应用

近几年，油价上涨，电动汽车越来越受到人们的青睐， 特斯拉、比亚迪等汽车企业依靠自己的核心技术相继推出了新型新能源汽车，且销量在汽车市场也能占有一席之地。但电动汽车相比于传统燃油汽车， 存在着电能存储不方便和续航时间不长的劣势，没有固定的充电站给汽车充能，这是电能汽车没有得到广泛使用最重要的原因。光伏发电技术给移动电站的建立提供了技术上的可能，在未来，新能源汽车因其绿色无污染的特性，必将成为汽车市场的主流，而如何把光伏发电技术应用到电动汽车中则是汽车企业需要面临的一个挑战。

2.2光伏发电技术在城市轨道

交通中的应用

新能源光伏发电技术在城市轨道交通主要应用于光导照明系统当中，以广州地铁21号线为例，在地铁运营中心上方安装了该系统，为地铁隧道和运用库提供照明；此外光伏发电技术还应用到了轨道交通车辆的运行中，中车唐山机车开发了一种可以搭载光伏发电系统的新能源车辆，这种车辆的动力来源就是车身上的光伏发电系统。但由于新能源光伏发电技术在轨道交通中的应用还属于探索阶段，光伏发电所提供的能源只能作为辅助电源使用，而且地铁光伏电站主要建设在北京、上海、广州、深圳等大城市进行初步应用，并未广泛普及。

3我国新能源光伏发电技术发展过程中的问题

综上所述，光伏发电技术虽然发展迅速，但需要攻克的技术和管理问题还有很多，其中最突出且最关键的问题主要 有以下几个。

3.1 光伏发电技术不完善

光伏发电最主要的能源就 是太阳能，在我国的西北地区日照时间较长、太阳能充足， 但光伏发电技术并未得到充分的应用，致使项目建设进度缓慢，居民普及度不高；另外， 我国电网系统的构建已经很多年，电网接入能力已经趋于饱和，这就造成了光伏发电设备无法接入城镇电网，而大部分城镇工业园又面临着耗电量巨大的窘迫局面。

3.2新能源光伏发电技术及项 目建设方面存在缺陷

对比我国传统电力项目， 新能源发电项目中的核心技术还不够成熟，项目团队对项目 管理流程的把控还不到位，如在并网发电技术中，光伏系统并网之后，相关部门对项目区域内光照强度等数据的收集和整理不够仔细，应对工程突发事件的能力不足。在技术方面， 光伏发电技术在绝大多数地区会受制于天气的影响，不仅新能源技术的发展受限，而且项目管理团队难以把控项目建设的整体进度，不利于光伏发电产业实现进一步的飞跃。

3.3光伏发电技术公众认可度不高。

目前，我国能对新能源产品接受并认可的群体只是一小部分，大部分人可能了解过新能源技术，但由于长期以来在 生活中一直接触的都是传统能 源相关的产品，形成了固有的思维模式，对新能源开发技术 心存疑虑，还有另外一部分人甚至根本没接触过新能源方面的知识，这种情况导致某些商家在产品销售的过程中打着新能源产品的旗号以次充好，蒙骗消费者，造成了恶劣的影响。

4新能源光伏发电技术发展的优化措施

4.1光伏发电系统的技术优化

首先，应该精确的计算太阳能资源。这是提高发电站工作效率的基础，技术人员应该在计算过程中选择科学的计算方法和合理的计算模型，保证数据的准确性，还要结合所在区域内太阳能的实际变化情况做出相应的调整，并对结果加以验证和分析。其次，要选择最优的安装方式，在这里选择光伏阵列的安装角度很重要，设计团队应该详细收集该项目区域中发电量对应的倾角数据， 全年内的数据做对比，在技术支持的前提下选择最优的角度， 能够提升光伏发电系统的效能和减少一定的经济成本。最后， 系统中各部分的连接方式也会影响发电的效率，设计人员应该依据当地的气候条件和太阳辐射变化，合理调整系统内部的串联、并联方式，并把输出电压控制在逆变器的承受范围之内。

4.2构建专业的项目管理团队

人才是发展的原动力。新能源光伏发电技术属于未来最重要的能源技术之一，国家和  政府应该予以一定的扶持供电力企业培养新能源人才，提升项目建设团队的整体专业水平。 相关部门还要定期在企业内部展开理论知识和实践技能的培训，让一线建筑人员也能掌握  新能源光伏发电技术的知识，以便于项目进行中能第一时间发现技术方面的问题，减少处  理的时间。除此之外，针对技术性较强且比较危险的工种需要持证上岗，确保上岗人员有比较强的专业素养，对危险有一定的预防能力，杜绝安全事故的发生，从而有效保障光伏发电站的项目建设进程。

4.3加强对新能源光伏发电技 术的宣传

新能源目前还不被群众所熟知，大部分群众对于新能源光伏发电的认知只是停留在了解阶段，电力企业和政府有关部门要加强对光伏发电技术的宣传力度。途径如制作新能源知识海报， 通过网站、公众号等进行宣传； 也可以在线下和社会组织相互配 合，消除群众对新能源产品使用过程中的担忧。另外国家可以对 购买新能源产品设立一些补贴和优惠政策，提升大众对新能源产品的购买欲望，能够有效增加新能源光伏发电技术的普及程度。

5结语

发展新能源光伏发电技术切合人与自然和谐发展的理念。但如要把新能源完全融入到人  们的日常生活当中，应以技术创新为核心，政府和社会协调配合，才能不断完善和深化新能源光伏发电技术。

作者简介：  

吴程(1972—):男，江苏无锡人，本科， 高级讲师，江苏省江阴中等专业学校  产学研合作处副主任、校科技协会秘  书长，江苏省创新创业中心组成员，中国职教学会电工电子委员会成员。

(编辑 傅金睿)