1、太阳能发电的相关问题探究摘 要：在新能源中，公认技术含量最高、最有发展前途的是太阳能发电。本文主要概述了 我国太阳能发电的主要类型及其优势，论述了太阳能发电系统的效率，并对太阳能发表的主要原理进行了分析。关键词：太阳能；发电方式；发电系统；主要原理 Abstract: In the new energy, solar power has the highest technical content and the most promising. This paper summarized the main types of solar power in China and its advanta
2、ges, the efficiency of solar power generation system, the main principle and the solar published analyses. Key words: solar energy; power generation; power system; the main principle 中图分类号：TM615 前言 太阳能作为清洁、无污染、方便易得的可再生建筑能源，越来越受到人们的青睐。太阳能光伏发电系统安全可靠、无噪音、无振动、无污染、无需消耗燃料，无需架设输电线路即可就地发电供电，建设周期短，可靠性高、维护简便，
3、对于换件常规能源的短缺和减少环境污染具有重要的意义。 1、我国太阳能发电的主要方式及其优势 1.1 太阳能热发电。塔式太阳能热发电系统。塔式太阳能热发电系统也称为集中式太阳能热发电系统。它利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上，在那里将聚焦的辐射能转变成热能，然后将热能传递给热力循环的工质，再驱动热机做功发电。 槽式太阳能热发电系统。槽式太阳能热发电系统是利用槽式抛物面反射镜聚光的太阳能热发电系统的简称。该聚光镜面从几何上看是将抛物线平移而形成的槽式抛物面，它将太阳光聚在一条线上，在这条焦线上安装有管状集热器，以吸收聚焦后的太阳辐射能，并常常将众多的槽式抛物面串并联成聚光集热器阵列。该系
4、统中机热油回路和动力蒸汽回路分离开来，经过一系列换热器来交换热量。当太阳能供应不足时，利用一个辅助加热器将油回路中的导热油加热，从而实现系统的稳定连续运行。 碟式太阳能热发电系统。碟式太阳能热发电系统借助双轴跟踪，利用旋转抛物面反射镜，将入射的太阳辐射进行点聚集，聚光点的温度一般为 5001000，吸热器洗手这部分辐射能并将其转换成热能，加热工质以驱动热机（如燃气轮机、斯特林发动机或其他类型透平等） ，从而将热能转换成电能。该方式的优点是：转化效率最高；可模块化；可以混合发电。 1.2 太阳能光发电。单晶硅电池。单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的加工处理工艺基础上的。它的转换效率最高，
5、技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为 23%，而规模生产的单晶硅太阳能电池，其效率为 15%。硅电池进展的重要原因之一是表面钝化技术的提高。此外，倒金字塔技术、双层减反射膜技术以及陷光理论的完善也是高晶硅电池发展的主要原因。 多晶硅电池。多晶硅电池与单晶硅比较，由于所使用的硅远比单晶硅少，其成本远低于单晶硅电池，具有独特的优势。但是由于它存在着晶粒界面和晶格错位的明显缺陷，造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破 20%的关口，低于单晶硅电池。 薄膜太阳能电池发电是另一种光伏发电方式。由于受到原材料、加工工艺和制造过程的制约，若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本是非常困难的。作为单晶硅电池的
6、替代产品，现在发展了薄膜太阳电池。目前薄膜电池主要有硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜电池、燃料敏化 TiO2 太阳电池等。 太阳能光伏发电系统的主要优势：可以有效利用建筑物屋顶和幕墙，无需占用土地资源；可原地发电，原地使用，减少电力输送的线路损耗；各种彩色光伏组件可取代和节约外饰材料（如玻璃幕墙等）在白天用电高峰期供电，从而舒缓高峰电力需求；配备蓄电池后，还能满足安全用电设施的不断电要求；太阳能发电板阵列直接吸收太阳能，降低墙面及屋顶的温升，减轻建筑空调负荷。 2、太阳能发电系统的效率 在太阳能发电系统中，系统的总效率 ese 由电池组件的 PV 转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及
7、负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有 17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。几种太阳能电池的转换效率见表 1。 表 1 几种太阳能电池的转换效率 3、太阳能发电的主要原理分析 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列） 、控制器、蓄电池、逆变
8、器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。 3.1 太阳能电源系统：太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 电池单元：由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列） 。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由 P 型和 N 型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的 P-N 结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于 P-N
9、 结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度 J，短路电流 Isc，开路电压 Uoc。 若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由 P-N 结、连接电路和负载形成的回路，就有“光生电流”流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率 P 输出。 理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率 Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷（需电量）决定。 电能储存单元：太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间（发电时间）的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。 3
10、.2 控制器：控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即 PWM 控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点 Pm 附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。 3.3 DC-AC 逆变器：逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用 SPWM 处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率 f，额定电压 UN 等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 4、结束语 总之，绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题，开发新能源，对现有能源的充分合理利用已经得到各国政府的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽，用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。随着太阳能产业化进程和技术开发的深化，它的效率、性价比将得到提高，也将极大地推动中国“绿色照明工程”的快速发展。 参考文献： 1 鲁华永、袁越、陈志飞等，太阳能发电技术探讨J. 江苏电机工程，2008，2( 1). 2 于静、车俊铁、张吉月，太阳能发电技术综述J. 世界科技研究与发展， 2008， 30(1). 3 高嵩、侯宏娟，太阳能热发电系统分析J. 华电技术，2009，31(1).
