宁夏太阳电池工程技术研究中心宁夏回族自治区银川市750021
摘要：上世纪中期，太阳能光伏发电才开始获得研发者的关注。它依靠太阳光来获得能量，并通过半导体电子器件将太阳能转化为可以被我们使用的电能。由于太阳能发电无污染的特征，以及太阳能的用之不竭，使得各国都将其放在研发的首要位置上。二十世纪后，由于科技的发展，生产技术的提高，各种零件的价格普遍下降，使得光伏发电同燃烧能源相比更具有竞争性和持续性。
关键词：太阳能；光伏发电；设计与施工
引言
我国作为传统的能源消耗大国，过去的能源生产和消费模式在经济快速发展的今天，已经无法适应社会发展的需求。另外由于传统燃料的枯竭不可再生和对环境造成严重的污染，再加上国家提倡走和谐可持续发展战略道路，使人们迫切意识到在提高人民生活水品的同时，更要注意保护环境，努力提高幸福指数，因此利用太阳能光伏发电便应运而生。
一、应用太阳能光伏发电光技术的优势
不仅是我国，全球范围内其他国家也在大力提倡使用太阳能进行环境保护和节约资源，因为通过太阳能光伏发电技术不仅能节省其他稀有资源如石油、煤炭和天然气等，还有降低浪费、高效环保的特点。
第一，通过光伏发电技术产生的是电能，这种发电方式对环境的污染近乎于无，且生产出的电能是清洁能源，太阳能在当下依然属于可再生能源，利用太阳能不仅降低了对环境的破坏，还达到可持续发展的目的。第二，光伏发电的装置虽然成本较高，可使用时间长，材料占地面积小，简单安装在屋顶即可使用，不必另外开辟场地安置，不仅工厂可以大范围使用，一般住户也能在住所附近安装。第三，白天光照强烈，电池可以在这个时段大量储存能源，当晚间用电高峰期来临时，光伏发电生产的电能就能缓解用电紧张的现象，减少地区发电厂的压力。第四，普通居民安装在屋顶或墙壁上的太阳能光伏发电装置在一定程度上吸收了光能，避免阳光直接照射建筑物，也减少了建筑物对光能的吸收，在夏季也可以降低室内温度，起到一举两得的目的。第五，太阳能转化随时产生随时使用，这点在普通居民使用中尤其明显，只要有光照，就能产生电能，这就减少了电能从发电厂输送到用户家中的过程产生的浪费，减少远距离输送电能在一定程度上也减少了电线的使用，节省了能源。第六，太阳能光伏发电基本达到了零污染零排放的要求，而且现代建筑可以在设计过程中将光伏发电设备融入建筑设计中，这种结合不仅美观，而且环保节能，在许多发达国家已经大范围使用。
因此，上述六点都是光伏发电对环境、人类产生的积极作用，光伏发电项目的推广符合未来建筑设计发展方向，不仅能通过建筑设计和建筑物进行完美的融合，还能极大程度上减少环境污染，通过利用环保的太阳能产生无污染的电能，一方面减少建筑物因为光照带来的磨损，另一方面收集阳光降低地方电网压力，在商业、普通居民中适用度都很高，是能广泛推广的环保方式。
二、太阳能光伏发电系统的分类设计
1、小型太阳能供电系统：系统中只有直流负载且负载功率比较小，适用于偏远地区，解决偏远无电地区家庭的基本照明问题。
2、简单直流系统：系统中负载为直流负载且对负载的使用时间没有特别的要求，负载主要是白天使用，直接利用太阳能光伏电池组件给负载供电，常用于光伏水泵系统及一些白天临时设备用电设施中。
3、大型太阳能供电系统：系统的负载功率较大，需要配备较大的太阳能光伏电池组件和较大的蓄电池组，常用于通信、遥测、监测设备电源，农村的集中供电站等领域。
4、交流、直流供电系统：系统能同时为直流和交流负载提供电力，系统结构上增加逆变器，用于将直流电转换为交流电以满足交流负载的需求。
5、并网系统：系统将太阳能光伏电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网，并网系统中光伏电池组件产生的电力除供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。
6、混合供电系统：该系统中除使用太阳能光伏电池组件外，还使用了燃油发电机作为备用电源，综合利用各种发电技术的优点，避免各自的缺点。
7、并网混合供电系统：该系统是太阳能光伏电池组件、市电及备用燃油发电机的综合利用，其工作方式是将市电和光伏电池组件电源并行工作。对本地负载而言，如果太阳能光伏电池组件产生的电能足够负载使用，它将直接使用太阳能光伏电池组件产生的电能供给负载的需求，并将多余的电能反馈给电网；若太阳能光伏电池组件产生的电能不够负载使用，则启动市电以满足要求；若市电发生故障且光伏电池组件产生的电能不够负载使用，系统则自动断开市电并启动燃油发电机组，以满足负载的使用。
三、太阳能光伏发电技术
1、太阳能电池技术
对于太阳能光伏发电系统而言，光伏电池在其中占据着最重要的地位，然而在应用光伏电池时光电转换的效率以及生产的成本是其最应当注重的问题。随着科技的进步，人们开始对第一代光伏电池进行了改变，在光伏电池这能够加入了许多的非硅材料，一方面能够减少制作材料的成本，同时在降低半导体材料对电能消耗方面也有著十分显著的作用。
2、光伏阵列的最大功率跟踪技术
根据实际的情况，光伏阵列功率在输出时通过非线性的传导，能够与周围的环境、光照强度以及负载状况等因素联系在—起。从图1我们可以看出，图上的两条曲线分别表示了光伏阵列的电流以及电压输出的特性。其中A点表示的是当曲线1以及曲线2在太阳光照强度不同的情况下，光伏阵列某个时刻的运行轨迹的相交。一旦太阳辐照强度出现变化，输出特性曲线也会随之改变，从1上升到2，此时若负载1若保持不变，则系统会停留在A′上，其功率与相应的最大点存在了一定的距离。而将负载特性将1变化到2，则太阳辐照度变化也会由2转为1，相应的工作点会从B点转为B′点。
图1MPPT技术示意图
3、聚光光伏技术
太阳的光能经过路径出现损耗，因此地面上太阳光能中的能量十分有限，而聚光光伏技术的产生，不仅能够减少路径对太阳光能的损耗，同时还能进—步增加太阳能的使用效率。其主要的工作原理是使用面积较小的高性能聚光电池来聚集太阳光，这样能够在提高太阳光辐照密度的同时，有效的减少生产的成本。聚光器在聚光光伏系统中非常重要。
4、孤岛效应检测技术
在电网运行中，错误的操作或维修原因造成供电中断等故障时，光伏并网发电系统会持续运行，并通过负载电压的方式来实现供电，因此形成了自给供电的孤岛，这种现象我们称之为孤岛效益。一旦光伏并网发电系统出现孤岛效应，会出现电频、电压无法控制，用户用电设备受到损害等情况，甚至在维修的过程中还会对维修人员的安全带来影响。在并网逆变器侧中，孤岛效益的检测方法主要有两种方法：被动检测和主动检测。其中被动式检测主要应用于电网断电的情况下，其能够通过对逆变器输出端电压、频率以及相位等变化来检测电压输出中是否出现孤岛效应。而主动式检测主要是通过对逆变器进行调整来对其输出的频率、功率等带来干扰。在电网正常运行时，主动式检测所造成的干扰会被电网锁相环的平衡消除。
结束语
总之，我国已形成相对完善的太阳能光伏发电系统设计技术，在实际中发挥着重要作用，有效缓解了我国电能不足情况。但是太阳能光伏发电技术的应用还受到很多因素的制约，希望可以继续研究，提高行业技术水平，让太阳能光伏技术更加广泛应用。
参考文献
[1]杏辉，邵雅婷，张晓俊.太阳能便携式多功能电源设计与实现[J].科技创新导报，2016（09）：78.
[2]张晓俊，邵雅婷，太阳能光伏发电一体系统设计与实现[J].信息化研究，2017（03）