摘要：隨著太陽能發(fā)電技術的逐漸成熟，光伏發(fā)電也逐漸成為國家電力供應的重要部分，未來光伏行業(yè)受益于國家戰(zhàn)略發(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，并對光伏電站的跟蹤監(jiān)控和運行數(shù)據(jù)進行了分析與評估，展望了光伏發(fā)電技術的應用前景。

　　關鍵詞：光伏發(fā)電;基本原理;跟蹤監(jiān)控;運行數(shù)據(jù);應用前景

　　光能發(fā)電是當今世界的尖端科技，將為全人類徹底解決“能源危機”“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，將為人類利用新能源、新技術方面進入一個嶄新的時代。

　　一、光伏發(fā)電的基本原理

　　1、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能光伏電池組，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：光電轉換。

　　控制器：作用于整個系統(tǒng)的過程控制。光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的控制器類型很多，如2點式控制器，多路順序控制器、智能控制器、大功率跟蹤充電控制器等，我國目前使用的大都是簡單設計的控制器，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)中的關鍵部件，用于存儲從光伏電池轉換來的電力。目前我國還沒有用于光伏系統(tǒng)的專用蓄電池，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換，因此這個部件最重要的指標是可靠性和轉換效率。并網(wǎng)逆變器采用最大功率跟蹤技術，最大限度地把光伏電池轉換的電能送入電網(wǎng)。

　　2、太陽能光伏電池板

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

　　3、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

　　目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類，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)。這是一種常見的太陽能應用方式。在國內外應用已有若干年。系統(tǒng)比較簡單，而且適應性廣。只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護困難而限制了使用范圍。b)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，當用電負荷較大時，太陽能電力不足就向市電購電。而負荷較小時，或用不完電力時，就可將多余的電力賣給市電。在背靠電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價。c)a，b兩者混合系統(tǒng)，這是介于上述兩個方之間的系統(tǒng)。該方案有較強的適應性，例如可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價來調整自身的發(fā)電策略。但是其造價和運行成本較上述兩種方案高。

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

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)還屬于新生事物，還沒有達到推廣應用的規(guī)?；?。目前存在距離遙遠、當?shù)丶夹g水平低、獨立電網(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，實施對電站的運行監(jiān)控，通過對系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)進行科學分析，找出內在規(guī)律，為系統(tǒng)優(yōu)化設計提供可靠依據(jù)，為更大規(guī)模的推廣獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)作出貢獻。

　　1、電站監(jiān)控內容

　　(1)當?shù)氐墓庹蘸惋L力資源：每天各時段陽光輻射強度和光照時間，每天各時段風速和風向。(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)在各時段的發(fā)電功率和發(fā)電量。(4)充電控制器在各時段的工作狀態(tài)。(5)蓄電池組在各時段的工作狀態(tài)。(6)系統(tǒng)負載在各時段的工作狀態(tài)。(7)系統(tǒng)故障統(tǒng)計。

　　2、監(jiān)控手段和方法

　　(1)對于沒有安裝自動數(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(可靠、準確，電站工作人員在參加培訓時必須學會、濃懂如何正確讀表、測量和填寫工作日記的表格。業(yè)主公司的專業(yè)技術人員定期校對、核實各電站的工作日記。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)對于安裝了自動數(shù)據(jù)采集裝置的電站，由專業(yè)技術人員定期讀取記錄，或由當她電站工作人員經(jīng)專門培訓定期更換數(shù)據(jù)記錄磁盤，郵寄給專業(yè)數(shù)據(jù)收集人。

　　(3)在具各通信條件的電站，可以建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)，由專業(yè)技術人員進行實時監(jiān)控，遠程自動采集數(shù)據(jù)。

　　3、電站運行數(shù)據(jù)分析與評價

　　在獲取完整數(shù)據(jù)的基礎上，應分析并完成下述評估內容。(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載的耗電量。(3)每月24小時能量流圖。(4)系統(tǒng)各主要設各的工作性能和潛力。(5)供電余量分析。(6)負載發(fā)展預測。(7)故障分析及預防措施建議。做好光伏電站的跟蹤監(jiān)控和評估工作，有助于改進管理制度，進一步完善光伏電站，充分發(fā)揮系統(tǒng)的潛能，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運行，獲得最好的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　三、光伏發(fā)電技術的應用前景展望

　　我國光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長，最近三年全球太陽能電池總產(chǎn)量平均年增長率高達49.8%以上。按照日本新能源計劃、歐盟可再生能源白皮書、美國光伏計劃等推算，至2030年全球光伏發(fā)電裝機容量將達到300gw(屆時整個產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值有可能突破3000億美元)，至2040年光伏發(fā)電將達到全球發(fā)電總量的15%-20%。按此計劃推算，到2040年，光伏行業(yè)的復合增長率將高達25%以上。其中并網(wǎng)應用會有較大的發(fā)展，從而形成并網(wǎng)發(fā)電(約46%)、離網(wǎng)供電(約27%)和通訊機站(約21%)3個主要應用領域。根據(jù)我國光伏發(fā)電的發(fā)展情況。在今后一段時間。我國光伏發(fā)電主要應用在以下幾個方面：(1)城市并網(wǎng)光伏發(fā)電，(2)荒漠和海島地區(qū)的供電，(3)邊遠地區(qū)離網(wǎng)供電，(4)景觀燈、LED照明等商業(yè)應用。太陽能光伏發(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)化進程和技術開發(fā)的深化，它的效率、性價比將得到提高，它在包括BIPV在內的各個領域都將得到廣泛的應用，也將極大地推動中國“綠色電力工程”的快速發(fā)展。

　　參考文獻

　　[1]趙爭鳴，劉建政，孫曉英，等.太陽能光伏發(fā)電及其應用[M].北京：科學出版社，2005：20- 26.

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

　　[3]狄丹.太陽能光伏發(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.太陽能光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)的研究[J].應用能源技術，2007，11：33-35，39.

　　推薦閱讀：光伏課題有哪些 怎么參與