時間：2024-02-10 16:37:11
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【關鍵詞】太陽能；光伏發電；能源
隨著社會的不斷發展，人口、資源和經濟之間存在著越來越大的矛盾，太陽能光伏技術的應用和開發為解決能源緊缺問題起到了非常重要的作用。目前在對太陽能利用上，主要還是取暖和發電這兩個方面，特別是在利用太陽能發電上，其可以完全取代水能和火能的技術，成為新型、綠色的發電技術，確保了能源的可持續利用和發展。
1 光伏發電的基本工作原理
光伏發電技術是充分的利用光生伏特效原理實現的，其通過太陽能電池來將太陽光轉化為電能。光伏發電技術可以獨立使用進行發電，也可以并網進行發電，其主要由太陽能電池板、控制器和逆變器等部分組成，其組成元器件都為電子元器件，因此發電設備不僅精煉，而且較為穩定，壽命較長，更易于安裝和維護。而且在任何電源場合中都可以利用光伏發電技術進行發電。在進行光伏發電時，其以太陽能電池為其最基本的元件，而且電池種類較多，目前以單晶和多晶用量最為常見，只有在一些小系統和計算器輔助電源中都會采用非晶電池。而光伏組件多是由一個或是多個太陽能電池片組成的太陽能電池板。
2 太陽能光伏發電的優缺點
太陽能光伏發電與常規的發電系統相比具有較為明顯的優點，由于其是利用太陽能來進行發電，不僅安全可靠，而且無污染，沒有噪音產生，同時太陽能資源也不會存在枯竭的危險。利用太陽能進行發電不用受到資源分布地域的限制，而且可以充分的利用建筑屋面，不需要消耗燃料，同時也不需要架設輸電線路，能源質量較高，而且易于建設，可以在較短時間內即可獲取到能源，使用者對太陽能光伏發電更易于接受。
但利用太陽能光伏發電也有其自身的缺點，由于太陽能會受到四季變化及天氣等氣象條件的影響，而且由于太陽照射能源分布密度較小，所以利用太陽能進行發電時還需要占用較大的空間面積。
3太陽能光伏發電技術的應用
太陽能光伏發電的應用方式有多種，包括獨立、并網、混合光伏發電系統，光伏與建筑集成系統以及大規模光伏電站領域；在偏遠農村電氣化、荒漠、軍事、通信及野外檢測等領域得到廣泛應用，并且隨著技術的發展，其應用領域還在不斷地延伸和發展。下面筆者僅針對獨立、并網、混合光伏發電等三種技術應用方式進行闡述。
3.1 獨立光伏發電系統
獨立光伏發電系統是不與公共電網系統相聯接而孤立運行的發電系統，通常建設在遠離電網的偏遠地區或作為野外移動式便攜電源，比如公共電網難以覆蓋的邊遠農村、海島、邊防哨所、移動通訊基站等等。由于太陽能發電的特點是白天發電，而負荷用電特性往往是全天候的，因此在獨立光伏發電系統中儲能元件必不可少。盡管其供電可靠性受氣象環境等因素影響很大，供電穩定性也相對較差，但它是偏遠無電地區居民和社會用電問題的重要解決方式。
3.2 并網光伏發電系統
并網光伏發電系統與公共電網相聯接，共同承擔供電任務。光伏電池陣列所發的直流電經逆變器變換成與電網相同頻率的交流電，以電壓源或電流源的方式送入電力系統。容量可以視為無窮大的公共電網在這里扮演著儲能環節的角色。因此并網系統不需要額外的蓄電池，降低了系統運行成本，提高了系統運行和供電穩定性，并且光伏并網系統的電能轉換效率要大大高于獨立系統，它是當今世界太陽能光伏發電技術的最合理發展方向。
3.3 混合光伏發電系統
混合光伏發電系統是將一種或幾種發電方式同時引入光伏發電系統中，聯合向負載供電的系統。其目的是為了綜合利用各種發電技術的優點，避免各自的缺點。如光伏系統的優點是維護少，缺點是電能輸出依賴于天氣、不穩定。在冬天日照差，但風力大的地區，采用光伏、風力混合發電系統，可以減少對天氣的依賴性，降低負載缺電率。
4 太陽能光伏發電存在問題分析
4.1 產業水平低級
中國的光伏產業起步晚，發展緩慢，多晶硅制造技術比較不成熟，不僅生產的多晶硅質量相對較差，而且由于制造工藝水平上的差距，中國的多晶硅制造過程中會消耗大量的能源，這些能源直接或間接的通過煤、石油等能源獲取。所以，中國的多晶硅制造多是具有高能耗、高污染、低利潤的特點。另一方面，由于太陽能光伏發電市場多是在歐美等國家，國內市場需求量小，絕大多數的光伏產品都是出口到國外，所以中國的光伏產業僅僅是處于產業鏈的低端，用高資源、高污染的巨大代價獲取與之不符的低回報。
4.2 行業產能過剩
現在，全國各地多個地方都興起了一股新能源熱光伏熱，大批的光伏項目上馬，投產的、在建的、申請批復的項目越來越多，在2010 年之前多晶硅產能就超過了兩萬噸，產量遠遠超過五千萬噸，產能已經嚴重過剩。為了中國光伏產業健康有序的發展，政府開始通過政策、經濟手段對光伏產業進行調節。
4.3 多晶硅制造能耗大
太陽能光伏發電是一種綠色無污染的環保能源，但是太陽能光伏發電所需的原料多晶硅的制造過程卻是一個耗能巨大的生產過程，耗電量甚至高過電解鋁產業。現在國外成熟的多晶硅制造技術多是采用優化后的西門子法，耗電量一般不高于150kw.h/kg，中國多晶硅制造技術相對不成熟，耗電量一般要超出國外30% 甚至100%。
4.4 行業發展無序
中國光伏產業雖然體量巨大，但是由于生產的光伏產品多是出口到國外，所以行業發展混亂，往往單打獨斗。由于中國光伏產業沒有國家層次的行業組織和統一的產業制度，在光伏產業遭遇國外反傾銷的時候往往處于被動地位，不能形成統一的強大的行業凝聚力從而具有光伏產業話語權，所以，在反傾銷的國際案例中，中國光伏企業屢屢敗訴，損失巨大。
5 太陽能光伏發電發展對策
5.1 控制產業規模
中國光伏產業發展要想有序且有競爭力，產業規模一定要嚴格控制。對已生產的企業嚴格把控質量關，對在建的企業加強監管，對正在申請的項目嚴格審批程序。將光伏產業規模控制在一定產量之內，提高行業競爭力。
5.2 促進企業結構調整
耗能高的企業要促進結構優化，加快系統升級，降低生產能耗。促進企業結構調整，加強企業運營管理，提高經營水平。國家應該加大技術研發投入，通過制定相關財稅政策促進核心技術研發，擺脫技術水平長期落后的現狀，將我國光伏產業發展推向更高水平。
5.3 淘汰環保不達標企業
我國多晶硅制造可以說是一個高污染的行業，原因主要是，第一，資金投入不到位，第二，生產工藝水平不達標。政府應該加強監管，提高行業準入門檻，提高行業環保標準，對環保不達標的高污染企業進行整頓，將生產水平和制造工藝達不到環保要求的新申請的項目淘汰出局。
5.4 推進光伏產業聯合
政府應該建立光伏產業聯盟，制定實施相關產業政策，建立更高層次的行業協會。加大科研投入，推進光伏產業技術研發，提高行業整體制造水平，提高競爭力。推進產學研結合，建立大型示范企業，加快技術推廣，降低資源浪費和環境污染。
6 結語
太陽能光伏發電是未來能源發展新途徑，作為新興產業和朝陽產業，光伏產業的發展還需要走很長的路。制造技術和生產工藝的提高能將這一綠色產業推向新的發展高度，政策制定和行業有序的組織聯合是中國光伏產業發展的必經之路。
參考文獻：
關鍵詞：太陽能；光伏發電；優勢；現狀；發展趨勢
中圖分類號：TK511文獻標識碼： A
前言：目前我國正在進入工業化快速發展和城鎮化穩步推進的階段，能源需求快速增長，其中尤其是電力能源需求最為緊迫。我國大部分地區依靠火力發電，但是火力發電會對對環境造成污染嚴重且在電力調度中損壞大，電荒現象也時有出現。因此，綠色能源的到了人們的光伏關注，其中尤其以太陽能光伏發電最為引人矚目。陽能光伏發電作為一種清潔又環保的綠色能源，在新時期的得到了廣泛的應用和發展。
一、我國發展光伏發電的資源優勢
我國太陽能資源非常豐富，資料顯示我國日輻射量達每平方米 4 千瓦時以上，地區更是輻射量每平方米高達 7 千瓦時以上，如果全部對其太陽能資源進行開發，其能量相當于每年 17000 億噸煤所產能量。目前太陽能發電已在我國內蒙古、新疆、甘肅、青海、、河北張家口等地的到了廣泛的應用，這將有效地改善西部地區電能結構，拉動西部地區經濟穩步增長。
二、太陽能光伏發電的發展現狀
1、世界范圍內太陽能廣泛產業的發展現狀
在各國政府對再生資源的重視和大力支持下，太陽能光伏產業得到了快速的發展。有數據顯示，2013年，全球光伏新增裝機容量約為27.5GW，較上年的18.1GW相比，漲幅高達52%，全球累計安裝量超過67GW。全球近28GW的總裝機量中，有將近20GW的系統安裝于歐洲，但增速相對放緩，其中意大利和德國市場占全球裝機增長量的55%，分別為7.6GW和7.5GW。2013年以中日印為代表的亞太地區光伏產業市場需求同比增長129%，其裝機量分別為2.2GW，1.1GW和350MW。此外，在日趨成熟的北美市場，去年新增安裝量約2.1GW，增幅高達84%。
2、我國太陽能廣泛產業發展的現狀
2011年7月24日，發改委頒布了《關于完善太陽能光伏發電上網電價政策的通知》，出臺了太陽能光伏發電的標桿電價，在2011年7月前核準建設的、在當年年底前建成投產的項目，執行1.15元/千瓦時電價，7月1日以后核準，以及在年底前未投產項目，則按照1.00元/千瓦時電價執行。此外，發改委將可根據投資成本變化、技術進步等因素適時調整上網電價。近10年全球太陽能光伏產業年均增長41.3%，近5年為49.5%。中國已經為世界上最大的光伏電池組件生產國，2008年產量達到了2540.7MW，2009年產量約4000MW，約占世界產量的40%。
三、太陽能光伏發電的優缺點
1、太陽能光伏發電的優點
與火力發電系統相比，太陽能光伏發電的優點主要是
（1）從環境效益上說，太陽能光伏發電污染排放少，不會有資源枯竭的危險，使用者心理上更容易接受，符合現代人綠色環保的能源理念。
（2）從經濟效益上說，太陽能光伏發電能源質量，不需要消耗燃料、不受地域限制，設施一旦投放，即可就地發電，經濟效益顯著。
（3）從技術角度而言，太陽能光伏發電技術已經日趨成熟，無機械傳動部件，操作、維護簡單，運行穩定可靠，一套光伏發電系統只要有太陽能電池組件就能發電，加之自動控制技術的廣泛采用，維護成本低。
2、太陽能光伏發電的缺點
（1）從環境效益上來說，光伏生產最重要的一個環節就是多晶硅的生產。多晶硅行業是個重污染的行業， 國內尾氣回收工藝不盡完善，晶硅副產品是四化硅是高毒物質，傾倒或掩埋四氯化硅將造成寸草不生土地幾百年都無法使用等巨大的環境風險。
（2）從經濟效益上來說，雖然太陽能光伏一點投入使用后便會產生巨大的經濟效益，但是在前期投入上，投入成本仍然是巨大的。他能量密度低、需要占用大量的土地資源，且受氣候因素和地理位置的影響較大。再者，太陽能電池組件成本高昂，目前仍然達不到將其進行民用普及的水平。
（3）從技術角度來說，目前太陽能光伏技術已經日趨成熟，但是目前太陽能電池生產成本遲遲不能降下來也可以說是一個技術難度。為了降低成本，現在普遍采用多晶硅代替電池中的單晶硅。多晶硅材料制備的新技術、快速摻雜表面處理技術、提高硅片質量等是當前的主要技術問題。
四、太陽能光伏發電產業存在的一些問題
（1）太陽能光伏發電并網問題
未來太陽能能源肯定是重要的能源供應來源，當光伏發電在電網電源中的比例達到一定規模時，必須考慮其對電網電壓頻率控制的影響，必須對光伏電站進行科學合理的調度運行控制。光伏發電的大規模接入增加了電網的安全穩定控制難度，如何利用光伏發電并網智能化技術提高電網安全穩定水平是突破的重點之一。
(二)光伏產業盲目擴張，產業和市場不對等，不利于行業健康發展
過去幾年內，我國光伏產業界抓住歐美國家光伏市場的快速增長的機遇，利用國內人力和資源成本較低的比較優勢，實現了迅速起步與發展壯大。但受全球光伏產業的產能迅速擴張以及金融危機影響，未來世界光伏市場將呈現供過于求的趨勢，使光伏產業面臨大規模洗牌。 最近我國光伏企業已普遍停止擴產、削減產量。在這個洗牌過程中，利潤率最高的環節也將逐漸轉向下游的光伏發電運營業，使得出售光伏電力比出售光伏組件和系統具有更長遠穩定的回報，這也是傳統光伏產業界(光伏設備制造業)日益重視、極力呼吁啟動國內光伏市場的根本原因。
（3）光伏產業沒有形成一個權威機構管制，缺少長遠發展規劃實踐，相關技術人才匱乏，研究力量薄弱，高端實驗設施落后。
五、太陽能光伏發電產業未來發展方向
（1）未來太陽能光伏發電產業一定會成本，使之普及開來。
太陽作為一種高效環保的綠色能在未來一定會得到光伏的應用。通過加大資金投入和政策扶持力度和企業的創新研發力度，一定能夠降低光伏發電系統成本。現階段光伏技術最關鍵的問題，就是要提高電池效率和降低成本。通過采用更先進的電子器件及高效模塊降低特定系統平衡成本；通過高效的生產方案、通用型材料的增用以及新蓄電池的觀念等手段降低電池成本；通過引進先進封裝技術及提高電池工作效率來降低特定模塊的生產成本。最后，通過降低電池成本一定會降低太陽能光伏發電的整體成本。
（2）未來民用太陽能光伏發電將大行其道
當太陽能光伏生產的整體成本降低之后，未來的民用太陽能產業一定會大行其道，將在通信和工業應用、農村和偏遠地區得到廣泛應用。太陽能光伏建筑一體化亦是未來的一個發展趨勢，對于城市而言可以有效節約土地資源，提升高層建筑利用率。西部地區太陽能資源豐富地區農村光伏發電站的建設可以與風能發電系統互補滿足農村基本用電要求。另外太陽能庭院燈，太陽能路燈等都將為家庭和市政建設節約能源。
太陽能光伏發電是一種清潔能源，零排放、無污染，且其技術日趨成熟、成本不斷下降，已經適合規模應用，今后，太陽能光伏發電必將在公共建筑或民用建筑中廣泛應用，光伏發電也將成為我國的一種常規能源。
結束語：太陽能光伏發電固然有其獨特的優勢所在，但是在經濟利益復雜和多重能源并存的局面下，我國的太陽能光伏產業機遇和挑戰是共存的。在現有技術的基礎上，生產企業必須深入的加快研發節奏，降低生產成本，提高產品質量。政府方面更加需要推進綠色能源普及使用的進程，制定強有力的產業政策和法規條文，保障光伏產業的發展。伴隨著人民環保意識的增強，我們相信在市場改革和政府政策的聯動作用下，我國的光伏發產業必定能穩步健康發展。
參考文獻：
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關鍵詞： 太陽能；發電效率；影響因素
中圖分類號： U473.4 文獻標識碼：A
在經濟和社會的發展過程中，面臨著非常大的難題，就是能源短缺的問題。在以前的經濟發展的過程中，人們對于能源的開發和使用并沒有一個度的認識，認為能源是源源不斷的，可是在現在，人們又不得不為過度的開發能源進行彌補的工作。過去的經濟建設中還存在著環境的污染和生態破壞的問題，所以現在發展新能源成為了促進經濟發展的重點。太陽能作為一種新能源而且還是一種可再生的能源受到了人們的關注，在使用太陽能的過程中不會對環境造成太多的破壞，而且這種能源是可以循環利用的。但是在太陽能的光伏發電的過程中會出現很多的因素對發電的功率進行影響。
1 太陽能光伏發電的發電原理
太陽能的光伏發電系統是由非常多的部件組成的，這其中包括太陽能的電池、電池的充和放電的控制器，計算機的監控設備和蓄電池以及一些輔助的設備。太陽能的光伏發電的原理主要是利用陽光的照射，在陽光照射太陽能電池的表面的時候，太陽光中的光子就會被太陽能電池的硅材料吸收，這樣光子的能量就會通過硅原子使得太陽能電池內的電子發生變化。在太陽能電池與外部的電路相連接的時候，就是產生一定的輸出功率，這個過程就是一個光能轉化為電能的過程。太陽能電池連接著蓄電的電池組，這樣就可以將光能轉化為電能的能源儲存起來。進而通過電能的輸送裝置輸送到電網中，以便人們使用。
2 太陽能光伏發電的優缺點
利用太陽能進行發電具有很多其他能源開發沒有的優點，首先，太陽能是無處不在的，在世界的任何地方都是有太陽光的存在的。其次，太陽能發電想比較其他能源來說，它是沒有污染的，這樣是符合現在世界各國的可持續發展的戰略的。最后，太陽能發電的可利用時間是非常的久的。但是太陽能光伏發電還是存在著一些缺點的，太陽能發電就一定離不開太陽光，但是有些地區的時間周期是非常的短的，一天內太陽光的照射時間是非常的短的，而且太陽能光伏發電還受到氣象條件的制約，有些地區是常年陰雨的這樣就不利于太陽能發電。
3 影響太陽能光伏發電效率的因素
3.1自然條件的影響
3.1.1 太陽高度角和地理緯度的影響
太陽高度角可以直接影響太陽的輻射強度，在緯度高的地區太陽的高度角就會越小，太陽的輻射強度就會越弱；在緯度低的地區，太陽高度角就會越大，這樣太陽的輻射強度就會越強，因此在緯度低的地區，開發太陽能光伏發電更加具有可行性。
3.1.2大氣透明度和海拔高度的影響
大氣的透明度是太陽光透過大氣的一個參數，在天空晴朗的時候，大氣的透明度就非常的高，太陽光對于地面的輻射就會強一些，反之則少；海拔高度越高時，空氣就越稀薄，大氣透明度就越大。因此海拔越高，太陽輻射能量也就越大，這些地區就更加適合開發太陽能光伏發電。
3.1.3日照時數的影響
日照時數也是影響地面太陽能的一個重要因素。一般日照時間長，地面所獲得的太陽總輻射量就多。
3.2逆變器整機效率對發電效率的影響
大功率的逆變器在滿載時，效率必須在百分之九十以上。特別是在低負荷下供電時，仍須有較高的效率。逆變器效率的高低對太陽能光伏發電系統提高有效發電量和降低發電成本有重要的影響。光伏發電系統專用的逆變器在設計中應特別注意減少自身功率損耗，提高整機效率。所以為了提高輸出效率，并網逆變器應具有最大功率點跟蹤控制功能，隨時跟隨太陽能輻射能力而變化。此外還能根據日出、日落條件的不同自動進行開與關。
3.3 最大功率峰值跟蹤對發電效率的影響
輸入的直流功率取決逆變器工作在光伏陣列的電流-電壓曲線上的哪一個點上。理想狀態下，逆變器應工作在太陽能光伏陣列的最大功率峰值上。最大功率峰值在一天內是不同的，主要是由于環境的作用，如太陽光的輻射和溫度，但逆變器通過一個具有最大功率峰值跟蹤的運算器來直接與光伏陣列相連，達到能量轉移的最大化。最大功率峰值跟蹤的最大效率可以定義為在定義的一段時間內逆變器從太陽能陣列獲得的能量與理想狀態下的最大功率峰值跟蹤從太陽能陣列獲得的能量的比率。許多最大功率峰值跟蹤的運算法是建立在不同的基礎上的，其參數有增量電導、寄生電容、恒定電壓、電壓的溫度修正和模糊邏輯控制等。盡管如此，這種運算還是有些局限的地方，這將使最大功率峰值跟蹤的效率在某些特定條件下有所降低。在非常低的太陽光輻射下，功率曲線變得非常平滑，找到最大功率峰值變得非常困難。
4 提高太陽能光伏發電效率要解決的問題
目前，世界太陽能光伏發電產業還處于初級階段，為了保證太陽能光伏發電產業的健康發展，提高太陽能光伏發電效率，需要做好以下工作：首先，繼續研制太陽能電池新材料，提高電池的光電轉化效率；其次，研究太陽能光伏電池最大功率跟蹤算法，實現太陽光最大功率跟蹤；再次，研究太陽能光伏電池陣列的優化組合算法，實現太陽能光伏電池陣列的優化組合；最后，研究太陽能光伏發電的軟并網技術，減少光伏電能對電網的沖擊。
結語
太陽能是一種取之不盡、用之不竭的自然能源，我國擁有非常豐富的太陽能資源，太陽能資源豐富，而且它對環境無任何污染，解決好影響太陽能光伏發電效率的問題，使太陽能得到充分的利用，太陽能會成為滿足可持續發展需求的理想能源之一。對出現的問題找到合理的解決措施就可以使得太陽能發電更好的為我國的經濟發展做出貢獻。
參考文獻
[1]黃云 .淺議幾種太陽能光伏電源最大功率的跟蹤方法[J].青年科學 ，2010.
關鍵詞：光伏發電；電池；太陽能
引言
能源是人類發展的物質基礎和社會進步的主要動力。各國專家通過研究發現，全球變暖不是應有的發展規律，而是因為溫室氣體大量被排放的結果。氣候的變化對生態環境造成了很大影響還會造成海平面上升等，危害人類的生存。環境和發展已經成為困擾各國政府的大問題，尤其是我國正處在發展階段，資源嚴重短缺，而且資源的開發更是使環境惡化。
太陽能作為一種新興的能源，是取之不盡用之不竭的。隨著科技的不斷進步，太陽能必將成為促進可持續發展的新能源。太陽能是太陽能內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。太陽能作為一種可再生的能源，具有如下特點：
1. 儲量豐富：按照現在的輻射量來看，太陽能還能持續使用約100億年，可以無限制的開采，幾乎不存任何的風險。
2. 分布廣泛：雖然不同區域的太陽能的輻射能力不同，但是相對于其它能源來說，可以輻射到地球的每一個角落。不需要燃料和輸電線就可以進行發電。
3. 能量大：太陽能每四十分鐘傳給地球的能量相當于一天全球能量消耗的總和。
4. 清潔性和經濟性：人類可以直接開發利用太陽能，既環保又清潔干凈。
1.光伏發電的優缺點
優點：（1）太陽能資源取之不盡，用之不竭。（2）綠色環保。光伏發電本身不需要燃料，沒有CO＼-2的排放，不污染空氣，不產生噪聲。（3）應用范圍廣。只要是能獲得光照的地方就可以使用太陽能發電系統，它不受地域、海拔等因素制約。（4）無機械轉動部件，操作、維護簡單，運行穩定可靠。一套光伏系統只要有太陽，電池組件就會發電，加之現在均采用自動控制技術，基本不用人工操作。（5）太陽電池生產資料豐富：硅材料儲量豐富，地殼中含量在氧元素之后，列第二位，達到26%之多。（6）使用壽命長。晶體硅太陽能電池壽命可達20～35年。（7）太陽電池組件結構簡單，體積小且輕，便于運輸和安裝，建設周期短。
缺點：（1）能量密度低。盡管太陽投向地球的能量總和極其龐大，但由于地球表面積也很大，使得單位面積上能夠直接獲得的太陽能量缺很小，最高約為1.2kW/m＼+2左右，絕大多數地區和大多數的日照時間內低于1kW/m＼+2。太陽能的利用實際上是低密度能量的收集和利用。（2）占地面積大。由于太陽能能量密度低，這就使得光伏發電系統的占地面積會很大，1MW光伏電站占地約需1萬平方米。（3）間歇性。大多數情況下，光伏發電系統白天發電，晚上用電。（4）隨機性，受氣候影響強。雨雪天、陰天、甚至云層的變化都會嚴重影響光伏發電。（5）地域依賴性強。地理位置不同，氣候不同，使各地區日照資源各異。光伏發電系統只有在太陽能資源豐富的地區應用，效果才好。
2.光伏并網發電系統簡介
（1）光伏并網發電系統的原理
光伏發電系統是將太陽能轉化成電能并儲存到蓄電池中或者直接供給負載的裝置。白天工作的時候給負載供電，當發出的點不足以提供負載時，由電網來提供，多余的部分則回饋給電網。
（2）光伏并網系統的結構及分類
根據光伏系統與電力系統的關系，一般可以分為離網光伏系統和光伏并網系統。離網光伏系統不與電力系統的電網相連接，作為一種移動式電源，主要用于邊遠無電地區供電。光伏并網系統與電網連接，作為電力系統中的一部分，可為電力系統提供有功和無功電能。目前，光伏并網發電是世界光伏發電系統的主流應用方式，即光伏系統通過并網逆變器與當地電網連接，通過電網將光伏系統所發的電能再分配，比如供當地負載或進行電力調峰等。光伏并網系統通常由三部分組成：光伏列陣、逆變器和電網。
其中，光伏列陣主要由光伏組件組成，其應用可以分為單個組件、組件串聯及組件并聯等。逆變器是DC/AC變換器，由于光伏列陣是直流電，一般也可以在前面加DC/DC環節，電網是無窮大的電源。
目前，光伏并網發電系統按照系統的功能可分為兩類：一種是“不可調度式光伏并網發電系統”，該系統沒有蓄電池；另一種是“可調度式光伏并網發電系統”，該系統則含有蓄電池環節。前者是將直流電能直接轉化為交流電能，后者系統增加了儲能環節，首先對蓄電池進行充電，然后根據需要將系統進行并網或者用作獨立源，系統的工作時間和并網的功率大小可以進行設定。前者系統出現故障時，逆變器必須停止工作，使其與電網和負載斷開，后者在功能和性能方便雖然比前者有所提高，但是在全球還是很難與前者相比較。原因有：蓄電池的壽命不長、價格相對還比較昂貴、蓄電池笨重體積大和不可調度式系統集成功能強，本文將采用不可調度式。
光伏并網逆變器按照結構又可分為：單相并網系統以及三相并網系統。實際上光伏并網系統基本上都可以劃分成兩類：單級式光伏并網系統和兩級式光伏并網系統，兩級式的比單級式的多出DC/DC變換。
3.光伏電池的工作原理
在光伏發電系統中，光伏電池利用光伏效應實現光電轉換。光伏效應是指由于光照使不均勻半導體的PN結不同部位之間產生電位差的現象。對于常用的以半導體硅為材料的光伏電池，在光照前也就是說在平衡狀態的時候，PN結形成的耗盡層中形成由N區域指向P區域的電場。當光照射到PN結后，打破之前的平衡狀態，產生空穴電子對，由于壘電場的存在，使得空穴向P區移動，電子向N區移動。結果P區出現多的空穴，N區出現多的電子，從而在PN結處形成光生電動勢，方向與壘電勢方向相反。一部分光生電動勢抵消掉壘電勢，則剩下的光生電勢使得P區帶正電和N區帶負電，這樣在P區和N區之間就有了光伏效應。
上述可知，光伏電池實現光電轉換大致有四個過程：
1. 光伏電池吸收太陽能光子，并且在PN結兩邊產生空穴電子對，一般稱之為“光生載流子”。
2. 光生電子進入空間電荷區。
3. 由于壘電勢的存在，光生載流子被分離，其中電子進入N區，空穴進入P區。
4. 光伏電池收集被分離的空穴和電子，接入負載則產生光生電流，從而獲得電能。
4.結語
隨著全球經濟的快速發展，不可再生能源的不斷消耗造成了今天的能源短缺，伴隨著能源危機的日益加重。人類必須努力尋找能可持續發展的新能源，然而太陽能既是一種可再生能源又是無污染的能源，而且現在太陽能發電新技術不斷被專家提出并開始應用。在當今社會，世界很多國家都很重視光伏發電技術的發展，我國政府也出臺了不少相關政策來鼓勵國內光伏產業的發展。
[參考文獻]
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關鍵詞：能源；太陽能光伏發電；并網發電；發展；前景
前言
隨著社會的不斷發展，人口、資源和經濟之間存在著越來越大的矛盾，這嚴重制約了世界和諧發展的步伐，所以為了更好地解決社會發展過程中能源短缺的問題，太陽能光伏技術的應用和開發為解決能源緊缺問題起到了非常重要的作用。目前在對太陽能利用上，主要還是取暖和發電這兩個方面，特別是在利用太陽能發電上，其可以完全取代水能和火能的技術，成為新型、綠色的發電技術，確保了能源的可持續利用和發展。
1 國內太陽能光伏發電的發展現狀
目前我國利用太陽能光伏發電項目已建成投產，而且國家也采取了相關的財政補助政策，這對于太陽能光伏發電的建設起到極為重要的作用，特別是2013年敦煌10MW光伏項目建設，這對于我國光電和大規模光伏電站的建設起到了極大的推動作用，而且隨著各項目的建設和投產，我國光伏發電的裝機總量將不斷增加，相信到2020年將能夠達到2000萬千瓦。
2 光伏發電的基本工作原理
光伏發電技術是充分的利用光生伏特效原理實現的，其通過太陽能電池來將太陽光轉化為電能。光伏發電技術可以獨立使用進行發電，也可以并網進行發電，其主要由太陽能電池板、控制器和逆變器等部分組成，其組成元器件都為電子元器件，因此發電設備不僅精煉，而且較為穩定，壽命較長，更易于安裝和維護。而且在任何電源場合中都可以利用光伏發電技術進行發電。在進行光伏發電時，其以太陽能電池為其最基本的元件，而且電池種類較多，目前以單晶和多晶用量最為常見，只有在一些小系統和計算器輔助電源中都會采用非晶電池。而光伏組件多是由一個或是多個太陽能電池片組成的太陽能電池板。
3 太陽能光伏發電的優缺點
太陽能光伏發電與常規的發電系統相比具有較為明顯的優點，由于其是利用太陽能來進行發電，不僅安全可靠，而且無污染，沒有噪音產生，同時太陽能資源也不會存在枯竭的危險。利用太陽能進行發電不用受到資源分布地域的限制，而且可以充分的利用建筑屋面，不需要消耗燃料，同時也不需要架設輸電線路，能源質量較高，而且易于建設，可以在較短時間內即可獲取到能源，使用者對太陽能光伏發電更易于接受。但利用太陽能光伏發電也有其自身的缺點，由于太陽能會受到四季變化及天氣等氣象條件的影響，而且由于太陽照射能源分布密度較小，所以利用太陽能進行發電時還需要占用較大的空間面積。
4 太陽能光伏發電技術
4.1 太陽光伏發電技術原理
太陽能電池是太陽能光伏企業的核心設備，光伏發電利用太陽能電池將光能直接轉換成電能。1839年Becquerel發現了光生伏打效應，為太陽能電池的產生奠定了基礎。太陽能電池芯片的PN結被光照射后，高能狀態下的電子吸收了光能，被激發成為自由電子，自由電子在晶體里移動，余下的空穴也圍繞晶體移動，自由電子在N結聚集，空穴在P結聚集，由此PN結間形成電勢差，從而可以作為電源使用。
4.2 太陽能電池
提高太陽能光伏發電技術的關鍵是提高太陽能電池的轉化率。太陽能電池主要分為硅基太陽、化合物半導體電池。
（1）硅基電池
電池和化學電池是目前商業化最成熟的太陽電池。硅基太陽電池分為晶體硅和非晶硅電池，晶體硅可分為多晶硅電池和單晶硅電池，單晶硅光伏電池雖然轉換效率高，穩定性好但是成本也比較高，多晶硅電池雖然轉換率低些，但是以其較高的性價比成為市場上最主要的光伏太陽能電池。晶硅光伏發電技術的發展的方向主要是硅薄膜光伏發電。硅薄膜太陽電池的是指將硅膜放在其他材料比如玻璃等做成的支持襯底上制成的太陽能電池，相對傳統的晶硅太陽能電池而言，生產硅薄太陽能膜電池所需的硅材料少，成本低，能耗小但是生產工藝比較復雜。
（2）化合物半導體電池
半導體硅的價格比較貴，相對而言化合物半導體的成本就比較低了，化合物半導體電池主要有CdTe電池和CIGS電池。這些化合物半導的體能隙寬度可以方便的調節，從而與太陽光譜匹配，將更多的光能轉換為電能。理論上CdTe電池的光電轉換效率可達30%，而且性能穩定，原材料價格低廉。另外，金屬鎘Cd具有毒性，會嚴重的污染環境，根據有關研究結果，生產相同多的電量，CdTe與煤、石油和晶體硅電池相比，排放的鎘等重金屬的量是最低的。
4.3 太陽能光伏發電系統
（1）獨立光伏發電系統
利用太陽能光伏技術可以進行獨立發電，其不需要與電網相連，獨立運行光伏發電系統即可進行發電，這種獨立光伏發電系統通常會在邊遠地區及野外的電源中進行應用，由于其可以將白天生產出來的部分電能通過蓄電池儲存起來，而在晚上釋放出來供人們對電能的需求，所以對于一些沒有接入到電網中的居民也是十分好的選擇。但由于獨立光伏發電系統在日常應用中穩定性還較為欠缺，往往需要建立普通電站作為輔助，這不僅導致發電成本增加，而且與綠色能源的目的也不相符合。
（2）并網光伏發電系統
并網光伏發電系統是指將光伏發電設備與電網連接在一起的發電系統。太陽能光伏發電設備與其他類型的發電站一樣能為公共電網提供有功電能和無功電能。光伏電池在陽光照射下產生的是直流電，需要經過相關設備變換成與公共電網頻率相同的交流電，之后再以電流源、電流源等方式把電能送入電網，所以并網系統不需要蓄電池，系統運行成本低于獨立光伏發電系統。另外，并網光伏發電系統的轉換率比獨立光伏發電系統高很多，所以發電系統的供電比較穩定，是太陽能光伏發電產業的比較合理發展方向。
5 太陽能光伏并網發電的應用前景
目前在太陽能光伏并網發電的應用，通常是通過建立集中式大型并網光伏電站及一些分散式小型并網光伏系統來實現光網光伏發電，但由于大型并網電站的建設不僅周期較長，而且投資較大，并不是一朝一夕可以實現的目的，而利用光伏建筑一體化發電系統，不僅投資小，而且不需要占有多大的面積，建設周期較短，所以已成為當前光伏發電的主流趨勢。近年來，我國太陽能光伏發電行業得以快速的發展，無論是太陽能電池的產量還是太陽能光伏發電裝機容量都得以不斷增加，相信在不久的將來，太陽能光伏發電將取代常規的發電系統，成為能源的主體。
參考文獻
[1]吳理博.光伏并網逆變系統綜合控制策略研究及實現[D].清華大學，2006.
【關鍵詞】光伏產業 光伏技術 太陽能電池 光伏并網
中圖分類號：D80 文獻標識碼：A 文章編號：1009―914X（2013）35―371―01
引言
近年來頻頻出現常規能源危機嚴重影響了國家的經濟發展和居民的日常生活，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸。為了擺脫能源短缺的困擾，開發太陽能資源，尋求經濟發展新動力成為各國能源發展的主要課題。為了達到對清潔能源及電網可持續發展的要求，世界各國紛紛將目光聚焦在太陽能發電上。太陽能取之不盡、用之不竭，能緩解能源危機和減少環境污染，是理想的可再生能源。隨著近年來光伏發電效率的不斷提高和太陽能板造價的降低，太陽能光伏發電的應用前景空前廣闊。而光伏并網發電作為太陽能發電的主要形式之一，也受到越來越多的關注。
我國地處北半球，有著廣闊的土地，大多數地區年平均日輻射量在4kwh/m 以上，青藏高原日輻射量最高達7kwh/m。對太陽能這種可再生能源的開發和利用主要表現在太陽能光伏發電上，在我國西部發展光伏產業有著有利因素：光伏電站適合西部特殊的居住環境，特別是青藏高原有著得天獨厚的地理環境優勢。國家能源政策的支持，國家將開發利用新能源和可再生能源放到國家能源建設開發戰略的優先地位，這為發展光伏產業提供了巨大的政策支持。
1 光伏技術概述
太陽能光伏技術是將太陽能轉化為電力的技術，其核心是可釋放電子的半導體物質。最常用的半導體材料是硅，地殼中硅儲量豐富。太陽能光伏電池有兩層半導體，一層為正極，一層為負極，陽光照射在半導體上時，兩極交界處便產生電流。太陽能光伏系統中最重要的是電池，是收集陽光的基本單位。大量的電池合成在 起構成光伏組件，有時還用逆變器對電流進行轉換，以適合不同電器的使用要求或與電網相匹配。太陽能光伏電池主要劃分為：晶體硅電池（包括單晶硅、多晶硅、帶狀硅）、非晶硅電池、非硅光伏電池。此外，薄膜電池可大大節約原材料使用，成為太陽能電池的發展方向，但是其技術要求非常高，而非晶硅薄膜電池作為目前技術最成熟的薄膜電池…，成為目前薄膜電池中最富增長潛力的品種。
2 光伏產業現狀與分析
近些年，太陽能光伏產業形成了爆炸性增長，全球太陽能電池產量增加，而中國太陽能電池產量更是猛增，成為全球名列前茅的太陽能電池生產國。在國際市場和國內政策的推動下，中國的光伏產業正迎來了發展高峰期，太陽能電池和組件產量位居世界前列。
3 產能與市場分析
在世界光伏市場的拉動下，我國光伏產業得到了迅猛發展，我國太陽能電池產量己位居世界前列。
3.1光伏發電之所以能在有些國家迅速進入千家萬戶，主要得益于這些國家政府行之有效的引導與激勵措施。我國對太陽能發電項目有一定的鼓勵措施，在對太陽能發電項目，上網電價方面都有優惠政策和鼓勵措施。
3.2在全球能源緊張的狀況下，新能源產業的發展是大勢所趨，目前出現的產能過剩現象豐要受限于各國對太陽能光伏產品的推廠力度。
4 光伏產業發展前景分析
光伏首先是一個能源行業，而能源是無限量的行業，在全球能源緊張的狀況下，新能源產業的發展勢不可擋。新材料和新技術的進步是未來光伏產業最主要的發展動力。技術的進步將促使上游產品供給的穩定和價格的下調，使大規模生產和應用具備必要的條件；光能轉換率的不斷提高則意味著新型太陽能電池相對于傳統能源將具有更強的競爭力。隨著多晶硅供應瓶頸的解決及化合物薄膜電池技術的不斷發展，光伏發電成本不斷降低是必然的趨勢。
5 光伏并網系統
5.1光伏并網系統簡介
典型的光伏并網系統結構包括：光伏陣列、DC-DC變換器、逆變器和集成的繼電保護裝置。變換器將光伏電池所發電能逆變成正弦電流并入電網中。通過DC—DC升壓斬波變換器，可以在變換器和逆變器之間建立直流環，升壓斬波器根據電網電壓的大小來提升光伏陣列的電壓以達到一個合適的水平，同時DC—DC變換器也作為最大功率點跟蹤器。控制器控制光伏電池最大功率點跟蹤、控制逆變器并網電流的波形和功率，使向電網轉送的功率與光伏陣列所發的最大功率電能相互平衡。
5.2光伏并網系統的優缺點
光伏并網發電的優勢有：能源效益。特別是夏季，光伏電能在用電高峰時段創造的價值可達平時的3～4倍。
光伏并網發電的不足有：光伏發電成本高。如果沒有相關政策支持，光伏發電難以推廣普及。光伏發電受地理位置、日照強度、光伏電池特性等因素的制約。
6 光伏并網策略
傳統配電網絡的設計往往是為了滿足“單點供電，多點用電”的運行模式。光伏發電等分布式發電系統的加入，使得電網中的供電源變得多而分散。對電網而言，分布式發電功率越大，其對電網的影響也逐漸增大。對于光伏發電系統的并網要求，國際上已經有了很多的標準。我國的標準主要分散在一些國家標準里，也正在制訂一些專用的標準。
6.1 網點選擇
根據光伏并網的容量不同，選擇相應的入網點：
容量幾兆至幾十上百兆的光伏并網系統一般都是大型光伏電站，和普通發電站不同，光伏電站占地面積大，且需要有充足的日照時間，因此，一般選擇在光照充足、土地面積充足的郊區。
6.2光伏并網效率
光伏并網的效率主要與兩個方面有關：一是光電轉換效率，二是將電能按電網電能質量要求傳輸到電網的效率。光伏器件的輸出功率是其所受日照強度、器件內部結溫的非線性函數。
6.3并網控制方案
電網必須將光伏發電站當作真正的“發電站”來對待，這就對光伏電站提出了更高的要求，不單是被動地滿足電能質量要求，而是主動地對電站進行調度和管理。
一般來說，電網對光伏發電輸入容量的控制模式有：
（1）正常運行。光伏并網系統傳輸盡可能多的電能，此時光伏電池工作效率最高，發出的電能不通過蓄電池，直接經過逆變器輸送給電網。
（2）受限運行。光伏發電站按照電網設置的預期輸入功率運行，從而達到削峰、主動負荷控制等目的。由于此時系統操作員可能會持續更改分配入網電量，光伏發電系統中電力波動不可避免。
（3）均衡運行。該模式用于緩解光伏電源的電力波動，即減輕與電網在公共耦合點的電壓和諧波不平衡，使其向電網傳輸更多高質量電能。
7 結語
我國是太陽能資源相當豐富的國家，在大力發展智能電網的背景下，光伏并網發電得到了前所未有的關注。而且隨著光伏器件價格的不斷下降和國家對光伏產業的政策扶持，光伏發電必將會成為能源結構中的重要組成因素。我們還要對電量預測技術。保證光伏電站和水電、火電等電站的配合發電，最大程度地減小由于光伏電站發電量波動對電網的影響。
參考文獻：
[1] 薛俊明，麥耀華，趙穎，等.薄膜非晶硅/微晶硅疊層太陽電池的研究[J].太陽能學報，2005，26（2）：166—169.
關鍵詞太陽能太陽能應用 太陽能空調 太陽能中高溫應用
中圖分類號：TK511文獻標識碼： A 文章編號
太陽能名詞解釋
光電效應
指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象。
太陽能光伏
利用光電效應，將太陽光輻射轉換成電能。
太陽能光熱
太陽能光熱是指太陽能輻照的熱能，利用熱能發電，制冷 ，蒸餾等工業用熱，以及農業。
太陽能空調
利用太陽能轉化成電能，或者直接利用熱能驅動空調，進行制冷或者供熱。屬于太陽能利用開拓的領域，有著巨大發展潛力。
集熱器
利用鏡面反射或吸收方式，對太陽能進行采集處用裝置 。常用的集熱器有平板式、反射式兩大類。
吸收式制冷
吸收式制冷是利用某些具有特殊性質的工質對，通過一種物質對另一種物質的吸收和釋放，產生物質的狀態變化，從而伴隨吸熱和放熱過程。
太陽能利用現狀
目前，太陽能利用主要有兩個途徑，即光熱和光電技術。
光電技術指的是光伏發電，是根據光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。
光熱技術是指直接利用太陽能輻射的熱量，通過集熱裝置，對載體進行加熱，將太陽能轉化為機械能或者直接進行熱交換。
光熱利用更有應用價值，前景更好，在太陽能利用上將是主流，將成為代表太陽能應用最尖端、最先進、最有潛力的一種應用之一。
太陽能光伏利用
光伏應用項目主要有：
公路設施
光伏發電
各種信號燈電源
與建筑結合的小型屋頂聯網光伏系統
衛星電視接收站及電視差轉臺光伏電源
優點：
常用于小功率場合
低能耗
用于航天
缺點：
轉換功率不大
成本高
國內技術水平低
太陽能光熱利用
太陽能光熱利用按照利用溫度的不同，大致分為低溫利用、中文利用、高溫利用，如圖表所示：
太陽能光伏、光熱技術介紹
太陽能光伏利用
太陽能光伏發電原理
太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，即一些半導體材料受到光照時，載流子數量會劇增，導電能力隨之增強。
太陽光伏電池基本性質
光電轉換效率
η% 評估太陽電池好壞的重要因素。
目前：實驗室 η ≈ 24%，產業化：η ≈ 16%。
單體電池電壓
V：0.4V——0.6V由材料物理特性決定。
標準光強與環境溫度地面
AM1.5光強，1000W/m2 ，t = 25℃；
溫度對電池性質的影響
例如：在標準狀況下,AM1.5光強，t=25℃某電池板輸出功率測得為100Wp,如果電池溫度升高至45℃時，則電池板輸出功率就不到100Wp
太陽能光伏電池分類
光伏電池效率比較
光伏系統組成分為四大部分
太陽能光電板：核心部分，將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。
蓄電池（組）：一般為鉛酸電池，小微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。
太陽能控制器：控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護。
逆變器：太陽能直接輸出12/24/48VDC。需要將直流電轉換成220VAC交流電,需要逆變器。
太陽能光伏發電應用
太陽能光伏發電系統是利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統，有獨立運行和并網運行兩種方式。獨立運行的光伏發電系統需要有蓄電池作為儲能裝置，主要用于無電網的邊遠地區和人口分散地區，整個系統造價很高；在有公共電網的地區，光伏發電系統與電網連接并網運行，省去蓄電池，不僅可以大幅度降低造價，而且具有更高的發電效率和更好的環保性能。
太陽能獨立發電系統
太陽能并網式發電系統
太陽能光熱利用之低溫利用——非聚光集熱器
太陽能光熱利用之中高溫利用——聚光集熱器
槽式聚焦：槽式聚焦太陽能集熱器作為中高溫集熱器的一種,能夠獲得較高的集熱溫度,可用于發電、制冷空調、采暖、海水淡化等生產和生活領域。傳統槽式太陽能集熱裝置吸收器采用真空玻璃管結構,即內管采用金屬管,管內走加熱介質,金屬管外涂覆選擇性吸收涂層,再外面為玻璃管,玻璃管與金屬管間抽真空以抑制對流和傳導熱損失。
塔式太陽能聚焦：將吸收到的太陽能射線集中到塔中，對傳熱工作物質加熱進而發電。
碟式光熱：利用拋物面反射鏡，將入射太陽光聚集到集點上，焦點處旋轉的斯特林發電裝置進行發電。
菲涅爾式光熱：工作原理類似槽式光熱，只是采用菲涅耳結構的聚光鏡代替拋面鏡。這使得它的成本相對低。
太陽能光熱集熱器應用性能分析
重點推廣：
槽式集熱器是太陽能光熱應用基礎，太陽能高溫的發展是建立在中溫的基礎上的。
槽式集熱器在本世紀初就有應用。幾十年來進行了許多改進，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，開發高可靠性跟蹤機構等，槽式集熱器能滿足各種中、高溫太陽能利用的要求。
太陽能利用拓展探索——太陽能空調
圖一、太陽能空調分類
綜上所述，太陽能深度開發利用的重點應是利用槽式中高溫太陽能集熱器，收>150℃太陽能，驅動“GARX循環氨吸收式太陽能空調設備”或“溴化鋰吸收式（雙效）太陽能空調設備”。這種太陽能利用的組合方式，開發技術難度較小、能效比較高、市場大面積推廣前景廣闊，定能成為節能環保的重要力量，為人與自然的和諧發展做出巨大貢獻。
參考文獻：
GB50787—2012，民用建筑太陽能空調工程技術規范；
GB50019—2003，采暖、通風與空氣調節設計規范；
GB50243—2002，通風與空調工程施工質量驗收規范；
《奇威特太陽能應用技術指南》
關鍵詞：光伏發電，并網控制，策略
1、研究意義
近幾十年來，世界經濟經歷了跨躍式的發展，經濟的發展離不開能源的支撐，世界能源的消耗量不斷增長，地球上有限的能源儲藏量和人類社會經濟不斷發展的矛盾越來越受到世界各國政府的關注。1990年到2010年，全世界的生產總值年平均增長3%左右。據統計，在過去的這30多年里，全球一次能源的消費量每年平均增長1.8%左右。按照現在經濟發展和能源消耗的速度，地球上的化石能源在百年左右將會枯竭。按國內專家計算，中國現有的石油資源只夠開采約15年，天然氣約40年，煤炭約80年。按照現在經濟發展和能源消耗的速度，地球上的化石能源在百年左右將會枯竭。
伴隨著石油、煤炭等一次能源的大量消耗，全球的環境問題日趨惡化。以煤炭為主要燃料的火電，造成了嚴重的粉塵污染，大型火電廠排放的燃煤污染物可以污染方圓幾百公里的范圍，在北京、上海出現的沙塵暴中都含有大量的煤炭污染物；另外火電的耗水量接近我國工業耗水量的一半，嚴重污染了水資源，其排放的二氧化硫污染物是形成酸雨的主要物質之一。石油、天然氣等其他一次能源的大量使用造成了嚴重的空氣污染，燃燒產生的二氧化碳直接造成全球的溫室效應。但是由于電力需求的增加，近年來我國的火力發電量還在逐年提高。人類社會經濟的可持續發展需要穩定持續、清潔環保的能源，然而目前主要使用的化石能源的儲藏量并不能支撐人類社會長期穩定的發展。與傳統的化石能源相對，水電、風能、太陽能，以及生物質能這些可再生的清潔能源應該成為未來支撐人類社會和全球發展的主要能源。我國的能源目前80%依靠煤炭，而全世界的平均水平不到30%。隨著能源需求的快速增長，地下的煤礦被過度的開采，地下和地表的水資源遭到污染和破壞，尤其在我國的西北地區，生態環境遭到嚴重破壞，土地沙漠化和空氣污染問題愈發嚴重，為了解決這個問題，我國應積極發展低碳經濟，優化我國的能源結構，走經濟社會可持續發展道路。
據目前權威數據顯示，每天達到地面的太陽輻射能約為2.5億桶石油，而且太陽能是一種綠色無污染能源，基本上不會造成任何環境問題。因此，自上世紀70年代開始，各國都將開發利用太陽能視為一個重大電力項目，作為本國能源可持續發展的一個重大舉措。當前，對太陽能的利用主要有太陽能光化利用、太陽能發電利用、太陽能動力利用等，其中太陽能光伏發電被看作是最具潛力的一種。進入21世紀，光伏發電發展迅猛，尤其是近幾年，由于光伏技術的迅猛發展，太陽能電池及配套組件年增長率達到驚人的33%。太陽能光伏發電進入了一個發展期，為了激勵光伏發電市場，一些發達國家制定了符合本國國情的措施；其中在眾多國家中德國提出的“上網電價政策”及“10萬屋頂計劃”，在太陽能利用率和裝機容量方面多處于領先地位，為世界各國多方位的發展光伏發電系統提供了樣例，大大的促進了光伏發電系統的應用。
2、光伏發電研究現狀
在過去的40多年里，光伏發電產業從無到有，從小變大，隨著光伏發電規模的不斷擴大，光伏發電技術的不斷發展，光伏發電已成為現在世界電力工業的不可或缺的重要組成部分，在最近的10年里光伏產業實現了跨越式的發展，表1展示了近10年的全球光伏裝機容量的增長趨勢。并且這種強勁的發展勢頭將繼續保持下去。歐洲光伏發電產業協會（EPIA）日前的數據顯示，截至2012年底，全球光伏發電累積裝機容量達到10.2萬MW，比上一年增加44%。在截至2012年底的全球累積裝機容量中，歐洲占7成，德國（31%）和意大利（16%）加在一起占全球的接近一半，其次是中國（8%）、美國（7%）和日本（7%）。
截止 2012 年底，全年在全世界范圍內的光伏發電系統安裝容量已達到大約30GW，其中之前占據全球六成光伏市場的德意兩國在今年增長緩慢，只占據了40%左右，其中德國占26%，意大利占10%；中國的市場份額僅次于德國，占據16%；美國排在第三位，占據13%，但是美國的實際裝機容量低于預期，日本占據全球市場的7%；東歐和印度市場增長較快，高于預期。
目前，我國的光伏發電技術發展迅速，但是與世界先進水平相比，在技術層面還是落后于世界先進水平的，主要因為我國的太陽能發電研究起步較晚。隨著我國與光伏產業水平先進的發達國家（德國、日本等）之間光伏項目合作的深入和國家對光伏產業的扶持補貼制度，有力的刺激了我國的光伏產業的發展。在“十一五”期間，兆瓦級別光伏并網發電電廠的成功試點給國內大容量光伏并網電廠的研究和建設開辟了道路。除了財政補貼和技術支持，國家出臺的支持新能源產業發展的相關法律和通知，如《可再生能源法》、《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》、《太陽能光電建設應用財政補助資金管理辦法暫行辦法》和《關于實施金太陽示范工程的通知》、《可再生能源發展“十二五”規劃》、《太陽能光伏產業發展“十二五”規劃》和《太陽能發電“十二五”規劃》都為我國的光伏產業的發展提供了有力的保障和支持。預計在未來的10年內光伏發電的電價將會進一步降低。目前，我國已經有大量的成規模的光伏發電工程建設完成并投入運行。2012年10月，國家電網公司《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》，在提高分布式光伏發電項目并網服務效率、免收相關費用等方面做出15條承諾，各級電網企業認真履行各項承諾，確保并網服務工作實施有序、服務暢通[10]。這為小型光伏電站的并網敞開了大門。在2012年全國的并網太陽能裝機容量為3.28GW，同比增長47.8%，發電量3500GW時，比上年增長4.1倍，在過去的2013年里也建成了大約3GW的光伏并網裝機容量，基本實現了年底全國累計裝機容量達到6GW的目標。根據我國國家能源局公布了《2014年上半年光伏發電簡況》（以下簡稱《簡況》）。《簡況》顯示，2014年上半年，我國新增光伏發電并網容量3.30GW，比去年同期增長約100%。其中，新增光伏電站并網容量2.30GW，新增分布式光伏并網容量1GW。
3、光伏發電并網控制策略的研究
要實現并網，不僅要使逆變器側的輸出電流在頻率和相位上與電網電壓保持同步，并能夠很好地跟蹤電網電壓參數變化，且電流總畸變率 THD 要很小，這樣可將對電網諧波的影響降到最低，而且還要使逆變器側輸出有功功率達到最大值，即功率因數接近 1。因此，控制并網逆變器是光伏并網發電控制系統的關鍵所在，選用何種逆變器控制策略也會影響整個系統的效率。
由于光伏發電系統的輸出不具有同步發電機那樣的外特性曲線，為了使光伏并網逆變器輸出設定要求的電壓、頻率、相位的電能，需要對光伏并網逆變系統進行相關的控制，一般是對光伏并網逆變器的輸出電流進行控制。并網逆變器的電流控制方法其實就是從采用來的電網電壓中分析有無變化和何種變化，然后輸出反映了該變化的指令信號，使得逆變器的輸出電流實現對電網電壓的跟蹤。逆變器依據控制對象的不同，可以將逆變器分為電流源型與電壓源型兩類。直接電流控制與間接電流控制是兩種常用的逆變器控制策略。間接電流控制無需電流反饋，控制算法相對比較簡單，但是間接電流控制對系統參數敏感，電流動態響應慢。而直接電流控制需要電流反饋，且電流的響應速度快，輸出電流的質量較好，適合進行精密控制。本文中對常用的瞬時值滯環比較控制、定時比較控制、三角波比較控制、滑模變結構控制、無差拍控制等是較常用的電流控制方式進行了分析比較，重點分析PI控制和重復控制，PI控制的參數較少，簡單可靠，易于實現，減小系統的穩態誤差，但是并不能完全消除穩態誤差，PI控制的抗干擾能力也較差。重復控制則可以實現對參考信號進行無差跟蹤，實時控制效果較差。
近年來，隨著數字控制技術的快速發展，已漸漸取代了模擬控制技術。數字化 PWM 控制算法因其算法簡單、控制效果好、硬件調試電路比較簡單，這樣使得硬件成本下降不少，因而得到了不斷發展，應用前景廣闊。為了使并網逆變器側輸出單位功率因數且無諧波的正弦電流，世界各國的研究人員經過不斷的摸索與實驗，提出了多種有效的數字控制方案。針對并網電流控制，僅僅采用常見的控制策略有重復控制、滯環控制、無差拍控制、PI 控制等實現單位功率因數運行是不夠的，我們應當根據不同情況下的不同控制目標，來采取多種控制策略的轉換來實現。
為了改善逆變器輸出波形，針對以上的一系列并網控制策略，國內外的專家學者進行了一些改進。文獻（1）提到，將擾動觀測器加入無差拍控制中去，通過觀測器發出擾動可以實時觀測負載電流，增強了負載適應性。滑膜變結構控制是一種非線性控制方法，魯棒性較強，因為具有固有的開關特性非常適合應用到逆變器的控制中去。文獻（2）利用重復控制技術對逆變器輸出波形進行諧波抑制。重復控制技術的特點是輸出特性相對穩定，諧波含量較少，系統穩定性強，但是對誤差的跟蹤性能較差，會延遲一定時間。文獻（3）等人在控制系統中加入PID控制方法，可以對開關周期進行追蹤通過較為精密的參數設置可以是系統獲得良好的性能，彌補波形輸出質量不高這一缺點。彭傳彪等人提出滯環電流控制是一種優越的非線性控制，控制簡單，易于實現，但是因為環寬的局限性導致開關頻率不穩定，諧波種類較多。針對這一問題提出了自適應滯環電流控制策略，采用基于滯環電流控制的的復合控制策略，通過改變環寬來實現開關頻率的固定，減少輸出波形的畸變率，抑制諧波。文獻（4）引入頻率反饋環節，考慮開關頻率的周期性變化，通過PI控制器調整滯環控制器的環寬值，使用模糊推理在線整定比例參數，提高了系統的動態特性。文獻（5）通過對比傳統正弦脈寬調制技術的優缺點和應用方法，在此基礎上提出一種改進方法―反相載波交點式采樣法，該方法的調制效果接近自然采樣法而優于不對稱規則采樣法，因此利用該調制方法產生的SPWM波更接近正弦波，控制點時刻的計算只需求解簡單的直線交點方程，控制算法簡單，節省了微處理器的儲存空間，易于在DSP系統中實現。
針對光伏系統直流注入的研究，文獻（6）提出采用半橋拓撲逆變器的方法來抑制直流分量流入電網。文獻（7）提出一種基于直流分量檢測及校正方法，采用高精度檢測電路和檢測元件來實現較為理想的直流抑制效果，但是，這樣成本較高。文獻（8）同時提出在逆變器輸出側串聯隔直流電容器的方法，為了避免基波的壓降過大，要采用較大的電容，但在實際應用中理想電容并不存在，并且電容元件對電路的影響很大，一旦損毀，就會引發斷路，會導致過電壓的現象。文獻（9）將虛擬電容的思想引入直流抑制中，通過改變控制方法來代替隔直電容，使并網逆變器的輸出中不含直流分量，但是光伏并網系統的LCL濾波電路工作時，采用電容隔直的方法可能失效。文獻（10）提出了一種基于PR與PI聯合控制的直流抑制技術，利用PR控制器的無靜差跟蹤交流參考量、PI控制的無靜差跟蹤直流參考量的特性，這種方法無需增加硬件電路，且只占用很少的控制芯片資源。
4、總結
全球經濟在過去的幾十年里突飛猛進的發展，伴隨著生活水平的節節攀升，人類對傳統化石能源的依賴也越來越強，但是傳統的化石能源總會枯竭，世界各國在能源上的爭奪愈發激烈，加上傳統化石能源的大量使用對環境的破壞又大大影響了人們的日常生活質量。因此，世界各國都將目光轉向了綠色清潔的可再生能源，太陽能發電就是眾多可再生能源利用方式中一種，日益成為各國在新能源利用方面的研究熱點。而光伏并網發電是大規模利用太陽能資源的必由之路，光伏發電在能源結構中扮演著越來越重要的角色，加強對并網控制策略的研究也至關重要。
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【關鍵詞】分布式光伏發電 并網 效益分析
一、引言
隨著現今世界范圍內能源供應的愈發緊張，使得分布式新能源的發展成為了世界范圍內各個國家著重研究的一項能源解決措施。對于我國來說，作為一個能源消耗大國，發展新能源產業，是必由之路。而發展光伏產業，為國民經濟提供可靠的清潔可再生能源，無疑有著非常高的經濟效益和社會效益。就目前來看，我國雖然在光伏產業方面具有較大的規模，但是在產品消費方面依賴出口的現象還是較為嚴重，并在近年來因為歐美市場金融危機的出現使得我國的光伏產業面對著較大的困境。對此，就需要我國能夠積極的轉變這種嚴重依賴國外消費市場的情況，并通過分布式光伏發電并網成本與效益的良好分析為我們今后工作的開展作出保障。
二、我國光伏發電運營模式
目前，我國的光伏發電運營模式主要有以下幾個類型：統購統銷模式；合同能源管理模式；自發自用模式。現就其具體內容加以分析。
（一）統購統銷模式
對于這種模式來說，就是通過第三方對光伏發電的建設、投資以及維護等工作進行負責，具有光伏發電的經營權，并將全部的發電量都送入到公共電網之中，且使供電企業對光伏發電量進行負責。在該模式中，光伏發電以電源的方式在經過變電站或者低壓母線實現上網功能，并將電量運送到用戶手中。同時，這種方式的電源投資還能夠獲得我國政府所頒發的電價補貼或者建設補貼：首先，在建設補貼模式中，將根據燃煤脫硫機組標桿電價將發送的電量都輸送到電網企業之中；其次，在電價補貼模式中，發電商也將根據標桿電價將這部分電量出售給電網企業，且不需要對備用費以及接網費進行承擔。對于這種電源直接上網的運行模式來說，其能夠有效的將分布式光伏對于電網運行可能造成的影響進行降低，能夠較好的幫助我們實現電價需求等管理措施，目前，在我國的很多地區都已經應用了這種運營模式。
（二）合同能源管理模式
對于這種運行模式來說，就是通過第三方投資者對光伏電源進行建設，并保證發電量將優先滿足位于同一地點的用戶進行使用，且不足的電量也會由相關企業根據實地電價對用戶進行提供。在該模式中，電量會在運輸到低壓電網之后再傳輸到用戶手中，且項目的投資方也會根據所運輸的電量得到政府的一系列補貼。對于這種運行模式來說，其能夠較好的實現了發電的就地消納，且將多余的發送電量出售給市電，而如果產生的電量不足則由市電進行供給。同時，這種運行模式所具有的投資動機相對來說也較為復雜，不僅具有主供他人應用的項目、也有自給自足的項目。而在這個過程中，該項目的發電集團以及投資機構等等都具有通過出售電量而獲得經濟利潤的需求，對于我國目前所具有的光伏發電模式來說具有較大的挑戰。
（三）自發自用模式
自發自用模式，即用戶自己建設光伏電站，所發電量優先自用，多余電量上網，不足電量由電網提供。分布式電源和用戶位于同一地點，且為同一法人。在這種模式下，用戶所發電量優先自用，多余電量按照當地燃煤脫硫機組標桿電價賣給電網企業，同時按全電量獲得政府補貼；電網企業以當地銷售目錄電價收取下網電量電費。目前，這些由用戶自己投資的項目主要靠政府補貼和節省電費收回投資成本。
三、光伏發電獲取效益的分析方式
下面，我們就根據收益、成本的評估方式，對目前我國分布式光伏發電并網領域所具有的運行成本以及獲取收益情況進行一定的研究比對。在光伏發電獲取效益的分析模式中，主要具有以下幾個步驟：
第一，需要根據當地城市電網的發展現狀、當地的太陽能資源等情況，對光伏發電試點區域進行確定。
第二，要根據試點區域的控制性詳細規劃以及該區域的發展規劃開展空間負荷預測以及負荷總量預測工作。
第三，根據我們所分析獲得該地區負荷特征以及太陽能資源數據，正式進行光伏發電負荷曲線以及出力情況的匹配分析工作。如下圖所示，圖中的曲線對于時間的積分為電量，其中的第一部分為光伏發電上網電量；第二部分為用戶在光伏發電作為電源情況下的用電量；第三為用戶在公共配電網作為電源的用戶用電量。在對上述情況進行分析之后，還需要我們能夠結合當地的地域限制、投資規模等一系列因素對所要建設的光伏發電裝機容量進行確定。
第四，需要列出可能的光伏發電運營模式備選方案，并對不同運營模式所具有的優缺點以及可行性進行全面的分析。
第五，要根據發電選址地點目前的現狀以及周圍的環境進行考察，并對在不同運營模式下光伏發電所具有的用戶配電網改造方案以及接入方案等進行確定。
第六，需要對不同運營模式下光伏發電的計算參數以及邊界條件等進行確定，比如對相關配電設備的造價、當地補貼政策以及電量基本價格等等數據，要有準確得把握，避免在數據信息方面的誤差，造成我們對實際收益方面的錯誤判斷，影響對實際效益的計算。
第七，需要對不同運營模式下光伏發電的運行成本進行全面的計算，主要包括光伏發電的初期投資費用、配電網的初期投資費用、相關設備的運行維護費用以及貸款利息等等。而除了這部分基本費用之外，還具有停電損失費用、設備損耗費用以及房頂租金等等。通過不同運營模式的應用，則能夠使項目投資者能夠獲得不同的成本構成。
四、分布式光伏發電并網設計方案
（一）并網方案分類
在方案確定中，需要我們根據光伏發電的接入電壓等級、接入點位置以及運營模式等確定并網工作的設計方案。對于最為常見的小型光伏電站來說，目前主要具有以下兩種并網方式：
1.接入公共電網。對于這種方案來說，其較為適合應用在統購統銷模式的光伏發電工作中。其中，電網線路以及配電箱作為電網的公共連接點，并將產權分界點以及并網點設置在同一點位。在這種并網方案中，具有多點接入以及單點接入這兩種情況，不僅計量較為簡單，而且非常便于我們對其進行調度以及維護。其接線示意圖如下所示：
2.接入用戶電網。對于這種方案來說，其更適合應用在自發自用模式以及合同能源管理模式中，且同樣將線路以及配電箱作為電網接入點，而產權分界點同并網點則不會設置在同一個電位處。同時，這種模式會在每個建筑的屋頂光伏電源作為單個單元，之后再進入到樓內電壓用戶配電箱之中，即將每個建筑中的配電箱低壓入口作為電網的并網點，并在進入低壓入口之后通過低壓線路的輸送將電量傳輸到了周圍的電網之中。
（二）成本效益情況分析
1.從電網設備所具有的壽命周期看來。在政府電價補貼模式之下，我們開展光伏并網工作所獲得的成本效益將高于建設補貼的方式，且這種方式能夠較好的保障光伏項目的并網發電工作；這一模式對成本和效益以及其他方面的控制力效果更好。
2.在電價補貼模式下。由于我們所使用的方式為統購統銷，就會以光伏上網的方式對電價進行標桿，而這就會使電的成本效益會高于合同能源管理模式以及自發自用管理模式。
3.在光伏發電總成本以及獲得的運行效益方面來看。光伏電源單位裝機成本對其具有較大的影響。比如，在電價補貼模式中，如果電源裝機成本下降到10元/Wp，那么，無論光伏發電所采用的是哪一種運營模式，其都會在實際運行中獲取一定的利潤收益。
4.當區域整體用電量較大時。在自發自用的并網模式中，用戶能夠具有更多的電量節約。對此，我們則可以認識到自發自用模式同合同能源管理模式相比具有更好的成本效益。
五、結語
總的來說，在我國目前的能源緊缺、急需發展新能源產業的大形勢大背景下，開展光伏發電產業是我們勢在必行的一項工作，需要我們在實際管理中，能夠不斷對其引起充分的重視。在上文中，我們對于分布式光伏發電并網的效益情況進行了一定的研究與分析，而在實際工作開展的過程中，也需要我們能夠在聯合實際的基礎上以針對性措施的應用來獲得更好的并網運行效益。
參考文獻
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