新能源光伏发电系统的应用途径

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　　摘 要：新能源光伏发电系统作为一种新式的发电设备，具有环保、节能、易于操作的特点，被广泛地用在了各种应用途径之中。本文介绍了光伏发电系统的基本输电原理，同时，对新能源光伏发电的应用途径进行了介绍，旨在提升光伏发电系统的质量和有效性，使其应用范围达到最大，以保证其能时刻保持在最佳的应用质量之下。
　　关键词：新能源;光伏发电;应用途径
　　中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）10-0138-02
　　0 引言
　　光伏發电技术是一种新兴的发电技术，其应用的领域也越来越广，特别是在日照时间较长的地区会获得大量的电力盈余。光伏发电技术作为新能源技术，是我国建立在能源开发与利用基础上的一种技术，其不仅能够缓解我国发电系统的压力，还能在一定程度上减少环境污染。因此，研究光伏发电技术的应用途径对于我国新能源开发工作具有十分重要的用途。
　　1 光伏发电系统的输电原理
　　光伏发电技术是一种新型的发电技术，其利用硅电池板来收集太阳的辐射能，并将其转化为电能。光伏发电技术兼具稳定性与清洁性，是一种人们能够认可的新型清洁能源获取方式。光伏发电技术的本质是将太阳的辐射能转化为化学能，进而储存在蓄电池当中。因此，光伏发电设备的蓄电池是整个光伏发电设备中的关键所在。为了保证光伏发电系统能够顺利运行，则需要明确光伏发电设备的发电原理。
　　由前文所述，光伏发电的核心部件是太阳能光伏电池，该电池主要构成为单晶硅或是多晶硅薄膜组成的新型材料，这种单晶硅片的工作原理与二极管十分相似，都是利用电子的单向流动来形成电流，以起到发电的作用，但两者之间仍然有些许不同。光伏发电太阳能电池中利用光生伏特效应，将太阳的热辐射转化为推动其P-N结空穴和电子运动的活动产生的电能来进行供能，因此，光伏发电过程属于一个只需要通过光和热辐射便可完成能量转换的一个过程。光伏发电系统由逆变控制器、光伏电池以及其他核心部件构成的整体系统，其中包括了离网光伏发电和并网光伏发电两个发电系统[1]。
　　2 光伏发电的特点
　　运用光伏发电能够很大程度上节约资源。由于光伏发电只需要消耗制作设备的材料之后便可投入低耗使用的过程之中，因此能够利用这种特点展开低耗发电过程，以促进光伏发电技术得到长远的发展。光伏发电技术能够在电力市场中占有一席之地，与其清洁、易于管理和半永久性有着密不可分的关系。首先，光伏发电虽然无法取代当前的主力发电模式，但是由于其成本低廉，管理方便，所以常常作为常规电力市场之外的分散式电源而使用，随着光伏发电厂的扩建和科技优化，其渐渐可以在市场中作为取代常规能源的第二能源而应用，或者也可以将其作为常规能源的启动电源或是补充动力来源[2]。通过这种方式能够帮助电力设备获取补充，并保证在供电范围之中应用混合式发电设备优化供电的持久性。其次，光伏发电由于其整个发电过程仅仅需要太阳的热辐射作为产生电流的主要能源，其本身没有任何的排放产物，因此属于完全的清洁性能源。光伏发电在使用的过程中不会产生任何的环境污染，使其能够用于各种环境之中。再次，光伏发电的安全性能高，并网光伏发电系统虽然蓄电量大，但是其发电过程中的电压一般都不超过220V，较小的电压能够有效减轻发电过程中操作人员由于触电而造成的伤害，使员工的工作安全性得到保障。最后，光伏发电的实用性高，除非对其进行故障处理和清洁工作之外，整个光伏发电设施的基础建设可以实现其进行半永久的发电过程，其此除了天气因素以外不易受到任何因素的影响，因此，具有很强的稳定性和抗逆性，随着自动化设备和自清洁材料的出现，光伏发电设施最终会发展成为能够进行自我管理的优秀发电设施。
　　3 新能源光伏发电系统应用途径
　　3.1 单体用户太阳能光伏技术的应用
　　小型化的太阳能发电设施由于其占地面积不大且易于管理，因此，可以用于给各种小型住户进行发电，只要保证其能够有充足的光照，并能保持其顺利运行。小型电源光伏发电设备的功率从10W到100W不等。由于其功率不是很大，因此并不能利用太阳能作为传统火电/水电电网的替代品。但是其能够作为家庭用电的辅助电力来源，并产生5～9kW左右的电力作为临时照明或者供热来源。特别是将其利用于智能灌溉技术之中，利用光伏水泵设施可以将地下水抽出，以解决部分地区用水困难的问题。同时，太阳能热水器和太阳能净水器的出现使得光伏太阳能发电设备初步解决了居民的用水问题，并做到了无电净水工作。小型化的太阳能光伏发电设备还能统合进弱电系统之中，并利用储蓄的电能维持一部分家用电器的正常运作。优化太阳能光伏发电技术的小型化，主要还是应当在如何保证最长时间的阳光照射时间，并小型化蓄电设施，使其在成为优秀的家庭辅助动力的前提下完成供能工作。
　　若想要保证发电系统能够稳定而顺利地运行，则相应的光伏发电设施必须要有良好的稳定性，应当根据不同地区的地质和光照情况来确定是否适用光伏发电设施，并适当对其应用方式进行改善和优化。一般情况下，太阳能设备能够适用于我国的大部分地区，在实际的使用和设计过程中，工作人员要立足于当前地区的实际情况来进行新能源光伏发电系统的设计和应用。在家庭用电中，作为电力资源的扩充和替代品，光伏发电设备仍然具有不能替代的重要作用。通过新能源光伏发电系统的应用，可以大幅节省我国常规电力生产中的不可再生资源消耗，从而降低电力生产的损耗，还能在一定程度上提升环保效力，降低污染物的排放，同时减轻电网的供电压力。
　　3.2 建筑设计中的太阳能光伏技术
　　3.2.1 外墙应用
　　将光伏太阳能发电设施应用到建筑外墙施工过程中时，由于外墙上最容易接收太阳光的照射，因此充分利用墙面能够迅速积累大量的太阳能，并为光伏发电系统提供重要的用电来源。因此，在外墙上安装光伏发电设施是光伏发电系统中常用的手段，这种方式能够将大量的太阳能转化为电能。同时，为了保持美观，大部分太阳能电池板都设计成了与地面保持垂直的形状，因此大部分设计师在进行设计的过程中利用太阳能电池板取代了玻璃幕墙，实现了集中收集太阳能，同时减少绿色建筑能源消耗的作用。且由于太阳能电池板自身的特点，其反光性不高，还能减轻城市建筑中的光污染，保证城市的美观程度[3]。 　　3.2.2 天窗应用
　　相比于外墙，天窗与太阳光接触面积不大，但是将天窗设置成太阳能电池板，不仅提升室内光线阻隔的能力，配合太阳能光电板能够强化绿色建筑的遮阳效果，而且还不影响通风。在天窗中安置光伏发电系统，可以避免屋内受到阳光直射，还能提高光伏发电区域利用效率。鉴于天窗一般都设置成平行于屋顶的造型，因此在进行光伏发电系统的布局之时，需要将光电板做成网格状并紧贴天窗玻璃，确保良好的采光效果。
　　3.2.3 屋顶应用
　　在建筑中，屋顶由于其直面太阳且无遮挡物的特点使其采光性能要比天窗和墙面好很多。因此，在进行屋顶光伏发电系统设计时无须考虑电池板角度的问题，只需要保证光电板最大面积覆盖即可。另外，由于电池板直接面对自然环境，因此容易遭受自然灾害和风沙的影响，会直接导致其使用寿命缩短。因此在进行屋顶设计的过程中，要根据屋顶的设计方式来进行不同情况的设计。同时在设计的过程中还可以将太阳能电池板与光感设备相结合，利用光感设备的趋光性来时刻保持电池板的处于最大的阳光照射面积之中。增强屋顶设备的自净能力，同时做好电路防水和保护，以保证屋顶光伏发电设备设计的质量。
　　3.2.4 其他方面的应用
　　在建筑中设计的过程中，有很多部分都可以应用光伏发电设备，但其前提是要能接受一定的太阳光照射。比如将阳台的遮阳板转换为太阳能板，在遮阳的同时还能提供电能。但是太阳能发电设备仍然是电力设备，在应用时一定要考虑防火、防水等问题，以保证供能的稳定性。
　　3.3 光伏电站接入轨道交通牵引供电
　　随着社会经济的发展与能源危机的日趋严重，新能源接入牵引供电系统已成为未来轨道交通新的发展趋势。下面将从经济效益、社会效益两方面进行分析。
　　3.3.1 经济效益
　　轨道交通中，牵引供电占了供电整体的大部分。通过将兆瓦级大型光伏发电站接入轨道交通网络中的方式能够有效减少用电支出。在进行光伏发电引入轨道交通牵引供电过程中的方式能够减少城市电网的供电压力，进而减少各方面的支出。影响用电经济性的主要因素有电力价格、发电总量、维护费用等。将光伏发电设备接入铁路牵引供电系统中，并将绿色高铁作为建设的起点和终点，因此创造性地提出了线上、线下全方位的光伏接入铁路项目。在整个用电过程中，充分利用铁路沿线栅栏内阳面护坡、预留地等闲置空间安装光伏发电设备。项目总装机容量预留地等闲置空间安装光伏设备。将光伏设备接入400V低压系统之后，利用项目的总装机量进行供电节省了二次设备还有远动控制系统的耗能，与接入中压系统相比，投资更少，价格更低廉。
　　3.3.2 社会效益
　　我国是世界上轨道交通建设的佼佼者。轨道交通不仅是客流运送的重点，还是城市发展的命脉。轨道交通建设既能改善人民的出行条件和生活质量，还能带动当前地区经济的可持续发展，具有重要的战略意义。光伏发电设备接入电气化铁路牵引供电系统之中，既可以改良轨道运行的能耗结构，又能够充分利用土地资源。光伏发电设备还可以接入城市轨道交通牵引供电系统之中，并将沿线的停车场空地、高架线路侧栏和公路段上的路灯杆等处作为光伏发电设备的架设地点，不仅可以优化城市空间布局，还能将其作为各种电力设备的辅助电源加以使用。
　　光伏发电設备接入轨道交通牵引供电系统，不仅有助于我国实现光伏设备在轨道交通中应用的创新发展形式，还能创造一系列有自主知识产权的新型尖端科技设备，并对于增强我国轨道交通高新技术领域的国际影响力起到重要的支撑作用，为我国成为交通强国的梦想助力。光伏发电设备由于其优秀的清洁性和环保性，在进行轨道交通发展的过程中，优良的环保效益使得光伏发电设备的效益得以不断提高，使绿色交通成为可能。随着高铁利用率的不断提升，其产生的社会效益也会不断增多，最终使其响应十九大报告中推进“绿色交通”建设的准则。
　　4 结语
　　总而言之，光伏发电技术作为一种新型的绿色能源而广泛地应用在了各个领域之上，并且由于其充分发挥了其优势功能。在进行新能源光伏发电系统的应用过程中，要明确认识到光伏发电的系统的应用性和优势，以确保其能够在最大程度上得到发挥，为未来的绿色工程建设起到助推作用。
　　参考文献
　　[1] 钱黄骏，邵杰.新能源光伏发电系统的应用途径[J].绿色环保建材，2019（01）：226-227.
　　[2] 成竹.新能源光伏发电系统的应用途径[J].电子技术与软件工程，2017（14）：233.
　　[3] 毛菊英.光伏发电系统在住宅中的应用探索[J].中国高新技术企业，2016（29）：64-65.
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