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摘要：在人类社会快速发展的过程中，传统能源如煤炭、石油等被不断开采，其数量已经变得十分有限。然而，社会经济的快速发展给传统能源带来的压力正变得愈来愈大。太阳能是人类取之不尽的可再生能源，具有清洁性、安全性、广泛性及长寿命等特点。光伏发电正是基于太阳能的新型发电技术，它主要是通过半导体界面的光生伏特效应，把光能转变为电能。近年来，我国光伏产业发展迅速，光伏发电站数量正变得愈来愈多，光伏发电站在电力系统当中的地位正在不断提升。
关键词：太阳能；光伏发电；技术应用
目前我国社会中随着光伏发电的技术逐渐的应用，全球范围内也开始推广这一技术，并且应用在电厂的发电工作中和不断的应用过程中，这一技术的优势也日渐突出，正如人们所期待的光伏发电方式，能够在人口的密集区缓解用电压力情况，也能够减少环境的污染现状。同时为我国资源的节约带来了巨大的好处，所以这一发电方式成为我国电力技术发展过程中最为先进，也最受期待的发电方式之一。
一、太阳能光伏技术原理
将太阳能转换为电能主要有三种方法：热电转换、光化电转换、光电转换。光电转换是直接把太阳能通过该技术变成电能，没有必要一开始就把太阳能转化成化学能或者热能最后再转化成电能。以太阳能电池为介质，把太阳辐射能改变成为电能的发电系统，被叫做太阳能光伏发电系统。目前工程上在太阳能光伏技术发电方面，大都普遍使用以光电转换器件晶体硅为主体的太阳能电池，生产工艺基本成熟，形成了大规模的产业链。现在比较成熟的光伏元件是硅元件，分为晶体硅和非晶体硅。晶体硅目前能规模生产的产品发电效率在13～17％，非晶体硅效率在7～10％左右。由于晶体硅比非晶体硅的发电效率高，所以目前市场上晶体硅太阳电池（包括单晶硅、多晶硅电池）占主导地位。
二、光伏发电系统结构分析
光伏发电系统主要分为两种，即并网式光伏发电系统及独立式发电系统。在偏远或无电网地区独立式发电系统的应用较为广泛。在实际运行过程中，由于太阳能电池发电量会受到环境、光照等影响，因此，在独立式发电系统当中会配备一些电能存储装置如蓄电池等。相对于独立式光伏发电系统而言，并网式光伏发电系统应用范围更广。它是由光伏阵列、控制器及逆变器构成，并网式光伏发电系统主要是通过逆变器与电网相连，在逆变器的作用下将电能直接输入至公共电网。部分系统为了实现电能峰谷调配，也会加入一定的电能存储装置。控制器可对光伏阵列当中的最大功率点进行跟踪，并对逆变器并网的功率及波形进行动态调控，以保证电能能够稳定地输入至电网当中。
三、光伏发电技术的特点
光伏发电技术具有以下优点：a)太阳能资源不仅取之不尽，而且在世界上分布广泛，只要有光能照射到的地方就能利用光伏发电技术进行发电，不受地理位置的影响；b)由于太阳能分布广泛的特点，可以就近建立供电设备，这就避免了普通发电厂远距离输电造成的电能损失；c)新能源光伏发电直接将光能转换成电能，工作过程简单，不需要机械传动、燃料燃烧、冷却水等中间过程。降低成本，节省土地资源，也在很大程度上避免了对环境的污染；d)光伏发电系统具有工作稳定性高、结构简单、灵活性能强等优点。但是，受技术条件及太阳能本身特点的影响，新能源光伏发电技术也受到了自身缺点的制约，如工作效率低、工作时间不连续、受日照影响极大、成本高等。
四、太阳能光伏发电技术的有效应用
（一）照明系统的应用
随着人们的环保意识逐渐增强，对照明环境也提出了较高要求，同时，国家也提倡使用节能环保的照明设施，而利用太阳能进行照明正好符合绿色照明的所有要求。近年来，太阳能照明系统在建筑领域被广泛使用，除了社会公共区域的路灯和草坪灯，小区内的楼道灯及私人建筑的庭园灯也开始采用太阳能灯。太阳灯照明系统主要是由蓄电池、电池板和充放电控制器等零部件组成，其中对控制器的设置一般会根据实际需要进行设定。如在路灯的使用上，可以采用计时器对路灯的工作时间进行控制，而在楼道灯方面，则可安装光敏配件，当楼道环境的照度低于设定值时方可自动开灯，照度高于设定值时再自动关灯。这些设置都能够真正实现节约能源的目的。
（二）光热利用
在对太阳能的光热利用方面，其基本原理是通过聚焦性收热设备、平板集热器等相关太阳能聚集设备对太阳辐射进行收集，进而转化成热能为人们所利用。通过研究发展，太阳光的不同温度能够发挥不同的光热作用。
（二）动车组的利用
为了保障中国高铁建设事业的可持续发展，在MATLAB软件系统的重要支持下，近年动车组对太阳能光伏发电技术的应用逐步成熟，动车组太阳能光伏发电系统是由光伏阵列、充放电控制器、动车组蓄电池及照明与空调系统所组成。其中光伏阵列位于动车组上方，所以电池组的型号与数量则要根据动车组顶面的实际大小进行设置。在光伏阵列完成对太阳能的收集转化之后，经过充放电控制器，为动车组的照明、空调等其他负载系统提供能量。
（三）光伏建筑一体化应用
随着太阳能技术不断发展，太阳能光伏发电技术近年来被广泛应用到建筑工程之中，并初步形成光伏建筑一体化模型。目前，太阳能光伏发电系统在建筑方面的应用主要是将系统装置放在建筑物的顶端，通过连接建筑内部的电力线路，实现太阳光能向电能的转化，从而充分发挥太阳能对建筑内部用电的补偿作用，即当建筑室内由于电力系统故障出现断电时，可以启用太阳能光伏发电系统，保障室内用电设备正常运转。另外，光伏建筑一体化的未来发展目标是完成光伏器件与建筑材料的集成化。例如用光伏器件来代替建筑向阳外墙、建筑屋顶或建筑窗户，而这不仅仅是单纯的建材替代，还能起到为建筑内部发电的作用。当然，对于光伏器件而言，不但要在防水防潮、电气绝缘及隔热保温等方面符合建材要求，还要在方便施工和安全可靠等方面进行慎重考虑。
（四）太阳能水泵的应用
在中国西北地区，不仅太阳能资源丰富，对光能储备的能力也较强。因此，在大型农场或畜牧场可以投入使用太阳能水泵。由于太阳能水泵有太阳能光伏发电技术作为重要支持，所以通常情况下不需要利用蓄电池发电，而是采用光伏发电系统带动水泵正常运转。虽然太阳能水泵在使用初期投入较大，但在实际运行过程中所消耗的成本却很低，并且具有使用年限较长、易于维护、工作效率高等特点，因而具有非常广阔的使用前景。
（五）LED照明中的应用
LED照明的主要材料是半导体，通过与太阳能光伏发电技术的有效结合能够实现电能和光能之间的转化，此过程重点突出了光生伏特效应的技术原理。具体而言，在太阳能电池将太阳能转化成为电能之后，再利用LED系统将电能最终转化为光能。其中，因为LED照明与太阳能光伏发电技术都是直流电，所以转化过程无需变频器，这在一定程度上提高了整个过程的工作效率。另外，在可充放蓄电池的辅助作用下，太阳能光伏发电技术在LED照明中的利用优势表现的尤为突出。
随着社会经济快速发展，太阳能光伏发电技术的优势逐渐凸显。目前，太阳能光伏发电是一种比较理想的绿色能源，在中国的应用领域非常广泛，并充分发挥了其优势功能。中国在对太阳能光伏发电的保护方面，应积极制定相应措施、完善相关政策法规，从而促进太阳能光伏发电技术可持续发展，为未来的绿色工程建设起到推进作用。
参考文献:
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