摘要：隨著太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的逐漸成熟，光伏發(fā)電也逐漸成為國(guó)家電力供應(yīng)的重要部分，未來(lái)光伏行業(yè)受益于國(guó)家倡議發(fā)展，前景廣闊、潛力巨大。本文闡述了光伏發(fā)電的基本原理，并對(duì)光伏電站的跟蹤監(jiān)控和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析與評(píng)估，展望了光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;基本原理;跟蹤監(jiān)控;運(yùn)行數(shù)據(jù);應(yīng)用前景

　　光能發(fā)電是當(dāng)今世界的尖端科技，將為全人類(lèi)徹底解決“能源危機(jī)”“環(huán)境污染”和“可持續(xù)發(fā)展”等三大世界難題，將做出歷史性、跨世代的偉大貢獻(xiàn)，將為人類(lèi)利用新能源、新技術(shù)方面進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。

　　一、光伏發(fā)電的基本原理

　　1、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能光伏電池組，光伏系統(tǒng)電池控制器，蓄電池和交直流逆變器是其主要部件。其中的核心元件是光伏電池組和控制器。各部件在系統(tǒng)中的作用是：

　　光伏電池：光電轉(zhuǎn)換。

　　控制器：作用于整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程控制。光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的控制器類(lèi)型很多，如2點(diǎn)式控制器，多路順序控制器、智能控制器、大功率跟蹤充電控制器等，我國(guó)目前使用的大都是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的控制器，智能型控制器僅用于通信系統(tǒng)和較大型的光伏電站。

　　蓄電池：蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，用于存儲(chǔ)從光伏電池轉(zhuǎn)換來(lái)的電力。目前我國(guó)還沒(méi)有用于光伏系統(tǒng)的專(zhuān)用蓄電池，而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池。

　　交直流逆變器：由于它的功能是交直流轉(zhuǎn)換，因此這個(gè)部件最重要的指標(biāo)是可靠性和轉(zhuǎn)換效率。并網(wǎng)逆變器采用最大功率跟蹤技術(shù)，最大限度地把光伏電池轉(zhuǎn)換的電能送入電網(wǎng)。

　　2、太陽(yáng)能光伏電池板

　　太陽(yáng)能電池主要使用單晶硅為材料。用單晶硅做成類(lèi)似二極管中的p-n結(jié)。工作原理和二極管類(lèi)似。只不過(guò)在二極管中，推動(dòng)p-n結(jié)空穴和電子運(yùn)動(dòng)的是外部電場(chǎng)，而在太陽(yáng)能電池中推動(dòng)和影響p-n結(jié)空穴和電子運(yùn)動(dòng)的是太陽(yáng)光子和光輻射熱(*)。也就是通常所說(shuō)的光生伏特效應(yīng)原理。目前光電轉(zhuǎn)換的效率，也就是光伏電池效率大約是單晶硅13%-15%，多晶硅11%-13%.目前最新的技術(shù)還包括光伏薄膜電池。

　　3、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)

　　目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類(lèi)，離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng)。a)離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)。這是一種常見(jiàn)的太陽(yáng)能應(yīng)用方式。在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用已有若干年。系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，而且適應(yīng)性廣。只因其一系列種類(lèi)蓄電池的體積偏大和維護(hù)困難而限制了使用范圍。b)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí)，太陽(yáng)能電力不足就向市電購(gòu)電。而負(fù)荷較小時(shí)，或用不完電力時(shí)，就可將多余的電力賣(mài)給市電。在背靠電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴(kuò)張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價(jià)。c)a，b兩者混合系統(tǒng)，這是介于上述兩個(gè)方之間的系統(tǒng)。該方案有較強(qiáng)的適應(yīng)性，例如可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價(jià)來(lái)調(diào)整自身的發(fā)電策略。但是其造價(jià)和運(yùn)行成本較上述兩種方案高。

　　二、光伏電站的跟蹤監(jiān)控和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析與評(píng)估

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)還屬于新生事物，還沒(méi)有達(dá)到推廣應(yīng)用的規(guī)模化。目前存在距離遙遠(yuǎn)、當(dāng)?shù)丶夹g(shù)水平低、獨(dú)立電網(wǎng)容量有限等不利條件，增加了管理好光伏電站的難度。因此，實(shí)施對(duì)電站的運(yùn)行監(jiān)控，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，找出內(nèi)在規(guī)律，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)，為更大規(guī)模的推廣獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)作出貢獻(xiàn)。

　　1、電站監(jiān)控內(nèi)容

　　(1)當(dāng)?shù)氐墓庹蘸惋L(fēng)力資源：每天各時(shí)段陽(yáng)光輻射強(qiáng)度和光照時(shí)間，每天各時(shí)段風(fēng)速和風(fēng)向。(2)天氣情況(溫度、雷擊、沙塵、冰雹、雨雪、云霧等)。(3)系統(tǒng)各發(fā)電子系統(tǒng)在各時(shí)段的發(fā)電功率和發(fā)電量。(4)充電控制器在各時(shí)段的工作狀態(tài)。(5)蓄電池組在各時(shí)段的工作狀態(tài)。(6)系統(tǒng)負(fù)載在各時(shí)段的工作狀態(tài)。(7)系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)。

　　2、監(jiān)控手段和方法

　　(1)對(duì)于沒(méi)有安裝自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置的電站，采用人工讀數(shù)的方法記錄數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)(可靠、準(zhǔn)確，電站工作人員在參加培訓(xùn)時(shí)必須學(xué)會(huì)、濃懂如何正確讀表、測(cè)量和填寫(xiě)工作日記的表格。業(yè)主公司的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員定期校對(duì)、核實(shí)各電站的工作日記。電站的工作日記必須存檔備案，不得遺失和損壞。人工記錄工作日記是自始至終每天必做的工作。

　　(2)對(duì)于安裝了自動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置的電站，由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員定期讀取記錄，或由當(dāng)她電站工作人員經(jīng)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)定期更換數(shù)據(jù)記錄磁盤(pán)，郵寄給專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)收集人。

　　(3)在具各通信條件的電站，可以建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，遠(yuǎn)程自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。

　　3、電站運(yùn)行數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)

　　在獲取完整數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)分析并完成下述評(píng)估內(nèi)容。(1)每月、每年光伏電站提供的電量。(2)每月、每日全村的用電需求量和各負(fù)載的耗電量。(3)每月24小時(shí)能量流圖。(4)系統(tǒng)各主要設(shè)各的工作性能和潛力。(5)供電余量分析。(6)負(fù)載發(fā)展預(yù)測(cè)。(7)故障分析及預(yù)防措施建議。做好光伏電站的跟蹤監(jiān)控和評(píng)估工作，有助于改進(jìn)管理制度，進(jìn)一步完善光伏電站，充分發(fā)揮系統(tǒng)的潛能，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　三、光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景展望

　　我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長(zhǎng)，最近三年全球太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率高達(dá)49.8%以上。按照日本新能源計(jì)劃、歐盟可再生能源白皮書(shū)、美國(guó)光伏計(jì)劃等推算，至2030年全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到300gw(屆時(shí)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值有可能突破3000億美元)，至2040年光伏發(fā)電將達(dá)到全球發(fā)電總量的15%-20%。按此計(jì)劃推算，到2040年，光伏行業(yè)的復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)25%以上。其中并網(wǎng)應(yīng)用會(huì)有較大的發(fā)展，從而形成并網(wǎng)發(fā)電(約46%)、離網(wǎng)供電(約27%)和通訊機(jī)站(約21%)3個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)我國(guó)光伏發(fā)電的發(fā)展情況。在今后一段時(shí)間。我國(guó)光伏發(fā)電主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：(1)城市并網(wǎng)光伏發(fā)電，(2)荒漠和海島地區(qū)的供電，(3)邊遠(yuǎn)地區(qū)離網(wǎng)供電，(4)景觀燈、LED照明等商業(yè)應(yīng)用。太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為一種取之不盡、用之不竭的清潔環(huán)保能源將得到前所未有的發(fā)展。隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)開(kāi)發(fā)的深化，它的效率、性?xún)r(jià)比將得到提高，它在包括BIPV在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域都將得到廣泛的應(yīng)用，也將極大地推動(dòng)中國(guó)“綠色電力工程”的快速發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]趙爭(zhēng)鳴，劉建政，孫曉英，等.太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2005：20- 26.

　　[2]倪萌，MKLeung，KSumathy.太陽(yáng)能電池研究的新進(jìn)展[J].可再生能源，2004， 114(2)： 9- 11.

　　[3]狄丹.太陽(yáng)能光伏發(fā)電是理想的可再生能源[ J].華中電力，2006，21(5)：59- 62.

　　[4]陳諾夫，白一鳴.聚光光伏系統(tǒng)[ J].物理，2007， 36(11)：862- 868.

　　[5]安文韜，劉彥豐.太陽(yáng)能光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)的研究[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2007，11：33-35，39.

　　推薦閱讀：光伏課題有哪些 怎么參與