太阳能光伏发电系统效率浅谈

太阳能光伏发电系统效率浅谈

郝晶晶

保定天威英利新能源有限公司河北保定071000

摘要：随着人类现代文明的发展，社会生产力不断地提高，能源的需求日益严峻，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特别是近几十年来，随着科学技术的不断进步，太阳能及其相关产业成为世界发展最快的行业之一。太阳能发电技术的研究具有很大的必要性。同时，太阳能发电技术也具有重要的研究价值和广阔的应用前景。

关键词：太阳能；电池组件；控制措施

引言

能源问题一直受到社会的普遍关注，因为这不仅关系到社会的发展，还对于自然环境产生重大的影响。而太阳能作为一种可再生的清洁能源，随着科学技术的发展，越来越得到广泛的运用，太阳能资源不但可以取代部分常规能源，可以预见的是太阳能资源将在世界能源消费结构中获得越来越重要的位置，并在将来成为世界能源的主要供应方。

1影响太阳能光伏发电系统效率的各组成部分

一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池（针对独立光伏发电系统）构成。另外加上各组成部件的连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等，构成一个完整的光伏发电系统。所以整个系统的转换效率就是各部件效率综合结果的体现。

太阳光在电池板光电效应的作用下，太阳能转变成为了电能，这主要体现出电池板的转换效率；一般电池板首先产生的是直流电，再通过逆变器转换成交流电，这就引入了逆变器的转换效率；另外，各连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等都会存在损耗，以致进一步影响整个系统的效率。

现今光伏各部件行业都力求尽量降低其转换损耗，以提高其取转换效率，从而取得一个更吸引的卖点。

2太阳能电池组件的选择

目前太阳电池按基体材料主要分为：

（1）硅太阳电池：主要包括单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、微晶硅电池以及HIT电池等。

（2）化合物半导体太阳电池：主要包括单晶化合物电池如砷化镓电池、多晶化合物电池如铜铟镓硒电池、碲化镉电池等、氧化物半导体电池如Cr2O3和Fe2O3等。

（3）有机半导体太阳电池：其中有机半导体主要有分子晶体、电荷转移络合物、高聚物三类。

（4）薄膜太阳电池：主要有非晶硅薄膜电池（α-Si）、多晶硅薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜太阳电池、纳米晶薄膜电池等。

结合国内太阳电池市场的的产业现状和产能情况，市场主流依然还是晶硅类太阳电池，约占80%市场份额，非晶硅薄膜太阳电池所占市场份额较小。晶硅类电池中，多晶硅电池成熟度较高，效率稳定，目前价格相对较低，太阳电池市场占有率最大，在国内外均有较大规模应用的实例。

3对于太阳能光伏发电系统有效控制的措施

3.1对太阳能电池组件合理配置

目前多采用太阳能电池组件一般为单晶和多晶硅太阳能电池。其基本上由钢化玻璃、TPT等材料热压密封制成，具有坚固、抗寒、耐高温、安装简便等优点。在太阳能电池组件内部封装了多个电池单元，电池单元经过串联/并联后能有效提供电池组件的输出电流和电压，便于实际使用，目前普遍采用60或72片封装。

3.2正确选择太阳能光伏控制器

在太阳能光伏发电的控制器选择中，要根据系统电压的等级来进行选择，同时还需要详细计算发电系统的容量以及组件串的并联数量，来确定控制器的控制方式。例如，直流路灯的光源是30V，那么控制器应该选择30V。对于控制器是否具有蓄电池放电控制功能，这是根据负载特点来决定。对于用户的其他需求而设置的一些功能，则需要根据相关的控制器产品型号经过比较来选择。

3.3最大功率点的监测

众所周知，光伏发电系统受到太阳的光照强度以及周围温度的影响，导致电力输出的变化很大，所以需要根据太阳能电池所能产生的电能输出功率，找到最大功率的转化效率，即最大功率点后，就可以在实践中对太阳能发电更好地进行利用。目前对于最大功率点的监测方法就是利用恒压跟踪法以及自适应算法等多种方法，有效监测出太阳能光伏电池的输出功率变化与阳光强度以及温度的关系，找到功率输出最大时的电压。

3.4对蓄电池电压的有效控制

在整个太阳能光伏发电系统中，要想进行有效的控制主要就是对充电器和逆变器的控制。控制器要负责对整个发电系统的最大功率点进行监测，使得整个系统发挥到最大的功效，并且还要对蓄电池的充放电进行有效调节，防止蓄电池过度充电以及快速放电而受到损害，影响使用寿命。目前对于蓄电池的电压检测一般对于整个充电系统的外环电压进行监测，采用在线式电压检测方法，当监测的电压结果达到最大值的时候就证明电池已经充满。由于蓄电池端电压在充电停止后电压会出现变化，不能发挥最大功效，所以需要采用一种离线式的检测方法。同时，对于蓄电池的自放电问题，可以采取设置放电自锁功能进行有效应对。在具体的运用中就是利用集成运算电路的电压反馈特性。当达到下限电压，出现信号反馈到下限自锁功能的时候就会出现自动关闭，停止放电。当蓄电池充满后，就可以重新将蓄电池打开，继续供电，这样就可以确保蓄电池的高效运行。

3.5对逆变器的合理选择

在整个太阳能光伏发电系统中，逆变器作为一个不可或缺的部件，也会需要消耗一定的电能来维持自身的运行。因此，它的输入功率要比输出功率大，所以对于整个逆变器的效率而言，就是输入功率与输出功率之间的比较。在整个发电系统中，逆变器就是需要将太阳能的直流电转化为交流电，对于太阳能电池的效率发挥具有关键的作用，所以要想对于太阳能发电系统进行高效运行，就必须要选择高效率的逆变器，确保整个太阳能光伏发电系统发挥到最佳状态。一般情况下，逆变器还具有自动调压和手动调压等功能，可以在具体的运行过程中进行有效的调节，确保光伏发电的供电效率。

3.6进行有效的并网发电控制

光伏逆变器能够将电池组件发出的直流电逆变为与电网频率相同，满足电网电能质量要求的交流电，从而让光伏发电系统能与公共电网连接。但是由于太阳能光伏发电系统具有一定的独立性，当国家电网需要维护和检修的过程时，就会处于断电状态，而这时如果太阳能发电系统依然处于运行状态，就会形成孤岛效应。这就容易对维修保养的工作人员先造成危害，而且也会因自身的负载过大，导致电力和电压的不稳定，损害整个太阳能发电系统。对于这个问题，为了对光伏发电系统进行有效控制，就需要在逆变器具备有自动侦测功能，即防孤岛保护。一般这种侦测分为主动和被动两类，主动侦测就是逆变器主动释放一个信号，观察电网是否正常运行；被动检测就是当电网的功率和电压出现异常情况，而导致光伏发电系统的电压、相位等情况发生改变，而做出的判断。同时还有一种特殊的情况，就是国家电网突然跳闸断电，也会对太阳能发电系统产生较大的影响，一般这种情况比较少见，但是也需要注意监测。

4结语

太阳能光伏发电作为一种取之不尽，用之不竭的清洁环保能源，在现代社会中的应用将会越来越广泛，同时太阳能光伏发电降低其发电成本和提高发电效率是业界关注的重要技术问题。因此，如何将太阳能光伏发电控制系统做到更好，是值得不断研究的一个重要课题。

参考文献：

[1]冯孝.浅析太阳能光伏发电技术及其应用[J].建筑工程技术与设计，2015，19（30）.

[2]刘跃伟.太阳能光伏发电技术及其应用[J].中国高新技术企业，2015，31（9）.

[3]金千.浅谈太阳能光伏发电技术在建筑电气节能设计中的应用[J].价值工程，2012，31（26）.

[4]赵娜，李斌，谢卫彬.基于STM32F051控制的太阳能并网发电系统设计[J].河北工业科技，2014，05:441-446.