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太阳能发电技术探讨
摘 要: 介绍了太阳能发电的发展状况和其在未来能源供应中的重要性, 通过对太阳能发电的两项重要技术——太
阳光发电和太阳热发电技术的分析, 明确提出目前太阳能发电的难点及相应对策, 设计出一种联合两项技术的太阳
能发电系统, 同时探讨了太阳能发电技术与其他可再生能源发电技术的相互结合应用。研究表明, 这种联合发电系统
能够提高太阳能的利用效率, 并保证系统的供电可靠性, 太阳能发电技术的相互配合以及与其他发电技术的互补利
用将是其未来的发展方向。
关键词: 太阳能发电; 光伏发电技术; 太阳热发电技术; 联合发电系统; 风光互补发电
20 世纪 70 年代, 西方国家为加快调整能源结
构, 率先开始了对可再生能源发电的研究。由于太
阳能资源取之不尽、用之不竭, 每年到达地球表面的
太阳能总量达世界已探明能源储量的 1 万多倍, 各
国政府都十分重视太阳能发电的研究, 纷纷制定有
关法规和相关的鼓励政策, 支持和促进太阳能发电
技术的发展。经过几十年的探讨和发展, 目前太阳
能发电被广泛应用于解决世界上许多边远地区的用
电问题, 在欧美一些发达国家也已初步实现太阳能
发电的产业化。但太阳能发电系统的转化效率较低,
太阳能发电成本仍比较高, 随着电力需求量的日益
增长, 太阳能发电技术需要朝着更高效的方向快速
发展。本文通过对太阳能发电技术的研究, 设计出
一种将太阳能热发电技术和光伏发电技术相结合的
发电系统, 并探讨太阳能发电技术与其他可再生能
源发电技术的互补利用。
1 太阳能发电
太阳能转化为电能有 2 种主要途径: 一种是通
过光电装置将太阳光直接转化为电能, 即“太阳光发
电”, 常称为“光伏发电”; 另一种是收集太阳辐射能
转化为电能, 即“太阳热发电”。
1.1 光伏发电技术
( 1) 发电系统构成部分及工作原理
太阳辐射的光子带有能量, 当光子照射半导体
材料时, 光能便转换为电能, 这个现象叫“光伏效
应”。太阳能光伏发电, 是利用光伏效应的原理将照
射到太阳能电池上的太阳光转换为电能。发出的直
流电采用蓄电池组储存, 使用时经逆变器转化为交
流电送给用户或电网。一般的光伏发电系统包括太
阳能电池、充电控制器、蓄电池、逆变器等几个部分。
太阳能电池是光伏发电的核心部件, 能够将光能直
接转化为电能, 发电时常将太阳能电池组件按一定
方式排列成方阵, 提高太阳能利用效率。目前应用较
广的太阳能电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅 3 种, 转
换效率最高达到 20% 左右, 具体数据见表 1[ 1]
。
充电控制器主要对蓄电池组实施监控, 当蓄电
池组过充电或过放电时给出告警并能自动切断线
路, 同时当负载发生短路时自动断开。蓄电池组是
系统储能装置, 在发电充足时储存电能, 在夜间或日
照不足时向负荷供电[ 2]
特点及优势
? 12V直流电压稳定输出；
? 高转换率、高效率输出；
? 卓越的弱光效应；
? 采用高透光率优质钢化玻璃；
? 独特工艺使组件美观坚固抗风雪，安装方便；
? 特有的技术避免框架内积水冻结和变形；
? 可根据客户需求专门设计，单独包装；
? 25年输出功率保证
太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。
组件设计
按国际电工委员会IEC：1215：1993标准要求进行设计，采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站等。
原材料特点
电池片：采用高效率（14.5%以上）的多晶硅太阳能片封装，保证太阳能电池板发电功率充足。
玻璃：采用低铁钢化绒面玻璃（又称为白玻璃），厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内（320-1100nm）透光率达91%以上，对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。
EVA：采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。
TPT：太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。
边框：所采用的铝合金边框具有高强度，抗机械冲击能
