周广彦

摘要：能源战略时代开发新型发电项目是不可缺少的，国家在扶持光伏发电项目建设张，要综合考虑新项目的紧急投入与产出效益。设计光伏发电项目要考虑系统结构模块布局，以电池板、控制器、蓄电池等为核心部分，从软硬件系统操控方面优化配置，设计出更加安全、高效、稳定的光伏发电系统。鉴于此，本文主要分析太阳能光伏发电的设计及应用。

关键词：太阳能光伏发电；设计；应用

1 太阳能光伏发电的原理及优点概述

1.1 太阳能光伏发电原理分析

当前，太阳能光伏发电技术已成为最有潜力的可再生技术之一，其主要是通过将太阳能辐射光能储存到太阳能电池中，从而产生电能。该技术中利用了半导体光伏发电光能的原理，在太阳电池中聚集来自于太阳能辐射的光，将其转换为电能，具体过程为：太阳能电池中有电场的存在，而光能中“光生电子-空穴”的存在，因此使得电子和空穴相互分析，在电池的两侧产生电荷，进行出现电压。

1.2 太阳能光伏发电体的优势

1.2.1 储备丰富、分布范围广。太阳能的使用，不仅能够保护环境，同时还能杜绝资源浪费，同时由于太阳光分布范围较为广泛，因此对其进行开发和利用是十分便捷的。太阳能光伏发电系统在运行的过程中，主要由太阳电池组件、蓄能蓄电池、直交流逆变器等部分组成。对于太阳能光伏发电而言，太阳电池组件是最重要的部件，其承担着将光能转换为电能的重要作用。

1.2.2 高效、节能、清洁。太阳能光伏发电与其他的电力系统发电相比，其产生电能的过程更为简单，其主要是通过将太阳光能中的光子转变为电子，进行产生电能，太阳能光伏发电具有效率高、简单便捷的特点，同时在节能环保方面也有所突破。

2 太阳能光伏发电系统设计方法

2.1 并网发电系统设计计算

2.1.1 发电量或组件总功率计算

年平均每天发电量g=Pm×h1×y×η（kwh）

式中：g——每天发电量；h1——每小时发电量；Pm——光伏组件总功率；y——单台机组发电量；η——发电系统综合影响因素。

平均年发电量G=g×365（kWh）

2.1.2 并网逆变器选用。并网逆变器的选用主要根据下列要求：逆变器额定功率=0.85～1.2Pm；逆变器最大输入直流电压>光伏方阵空载电压；逆变器最输入直流电压范围>光伏方阵最小电压；逆变器最大输入直流电流>光伏方阵短路电流；逆变器额定输入直流电压=光伏方阵最大功率电压；额定输出电压=电网额定电压；额定频率=电网频率；相数=电网相数；并网逆变器的输出波形畸变、频率误差等应满足并网技术要求。此外，必须具有短路、过压、欠压保护和防孤岛效应等功能。

2.2 光伏组件方阵设计

光伏组件水平倾角设计：光伏组件水平倾角的设计主要取决于光伏发电系统所处纬度和对一年四季发电量分配的要求。

2.3 光伏方阵倾角设计

从发电效率来说，光伏方阵倾角是一个很大的影响因素，其对不同朝向发电量的影响较大，常常对整个区域发电效率均有决定性作用。通常来说，光伏方阵应朝着北半球，这样不仅提高了光伏发电作业效率，对发电生产调度也有一定的辅助作用，实现了光伏发电生产的一体化。

2.4 光伏方阵间距设计

本次研究了光伏方阵前后两排间距大小，从设计角度分析间距对太阳能发电生产效率的影响。理论分析认为，如果光伏方阵前后间距大小不一，以及遮挡物之间距离大小不科学，对光伏发电效率影响大，特别是在季节变化过程中，对电能产出量有更大的影响。为了更好地完成设计，对间距参数标准进行控制，其计算机公式如下：

D=0.707H/tan[arcsin（0.648cosφ-0.399sinφ）]

式中：D——为前后间距；准——为光伏系统所处纬度（北半球为正，南半球为负）；H——为后排光伏组件底邊至前排遮挡物上边的垂直高度。

3 太阳能光伏发电技术的应用

3.1 太阳能照明应用

目前，我国开始对能源的利用和资源的保护采取有效的措施，太阳能照明已成为绿色照明降低能耗的重要方式。太阳能电池板、蓄电池、节能等部分组成了太阳能照明系统。当前，太阳能照明在我国得到了广泛的应用，常见的地方有路灯、楼道灯等。

3.2 太阳能与LED光源相结合

近年来，半导体技术和固体物理技术的发展十分迅速，衍生出了固体光源LED。該产品具有能耗低、寿命长、光效高的特点，同时其与白炽灯相比，固定光源LED的反映较快、污染较小。目前在我国灯源市场，固体光源LED成为了其发展的主要趋势。

3.3 太阳能水泵

在太阳能水泵运行的过程中，并不需要蓄电池来提供动能驱动其运行，一般情况下其运行主要依靠太阳能电池板的作用。而在大型的光伏水泵中，为了将太阳能电池板中的直流电转换为交流电，通常会安装逆变器，从而促进水泵工作的顺利进行。一般来说，太阳能光伏水泵系统在建立的初期使用的资金是十分巨大的，但是在其运行过程中，会产生的费用较少，使用寿命较长，因此太阳能水泵的建设能够为我国的电力供应作出巨大的贡献。

3.4 光伏建筑一体化

太阳能屋顶计划在20世纪之时被首次提出，而其计划就提出了把太阳能电池板安装在建筑物的屋顶上，并通过控制器以及逆变器来进行公共电网的连接，进而产生了户用并网光伏系统。户用并网光伏系统主要由太阳能电池板和电网并联向用户供电，且可靠性较好。同时在供电的过程中，其并不需要依靠蓄电池，大大提高了节能环保的效果。

总之，能源经济时代，社会发展对电能资源需求量逐渐增多，积极开发供电项目是国家战略重点。基于可持续发展指导下，新发电项目建设受到了普遍关注，光伏发电成为国家建设的新项目，对区域能源供应与调配起到了关键性作用。为了更好地发挥光伏系统功能，需从设计环节进一步优化处理方式，全面发挥出新发电系统的功能优势，利用各个模块参与电能生产与传输。

参考文献：

[1]杜志健.太阳能光伏发电的设计及应用[J].低碳世界，2016，（09）：53-54.

[2]陈秋宇.太阳能光伏发电的设计应用[J].企业科技与发展，2013，（06）：12-13+19.

[3]宿忠娥，石蕊.太阳能光伏发电系统设计与研究[J].电子制作，2012，（11）：75-76.