太阳能发电系统的研究与发展
摘 要：离网型太阳能(光伏)发电系统是一种与国家电网未连接的发电方式。它通过光伏组件接受太阳光,将其转化为直流电能,但此直流电不稳定,随着太阳光线的强弱发生变换。因此通过控制器将直流电控制在稳定值,输送给直流负载供电或蓄电池,因为太阳能发电系统未接入国家电网,受环境的影响,晚上或阴雨天不能正常发电,因此,通过蓄电池可将控制器稳定后的多余电量存储在蓄电池中,以满足未能发电情况下使用。实际应用中,存在大量的交流负载,因此太阳能发电系统需要对所发的直流电进行转换,此系统应用离网型逆变器将稳定后部分直流电转换成所需的交流电,提供给交流负载使用从而实现了它的实际价值,给人民生活(特别是偏远地方)带来了方便。
关键词：离网型太阳能发电；光伏组件；控制器；蓄电池；
- 世界能源结构和发展新能源的背景
自人类社会诞生以来，能源一直是人类生存和发展的重要物质基础。随着社会的发展，能源在社会发展中的重要性越来越突出，科技的发展, 能源的大量消耗, 正侵蚀着人类赖以生存的环境, 近些年发生的地质层下沉, 严重的雾霾天气等一系列环境危机,使得人类赖以生存的空气、土壤等一系列与生命息息相关的生存空间受到严重压缩，尤其是近年来各国日益呈现出来的能源危机问题，更加明显地把能源置于社会发展的首要地位。
目前世界上大部分国家能源供应不足，不能满足经济发展的需要，各国纷纷出台各种法规支持开发利用新能源和可再生能源，使得新能源和可再生能源在全球升温。我国拥有丰富的新能源和可再生能源可供开发利用，近二十年来的高速发展使我国迫切需要加大对新能源和可再生能源的开发利用以解决能源问题，保证能源供应安全。
- 太阳能发电原理与组成
太阳能光伏发电系统按是否与电网连接可分为独立离网光伏系统和并网光伏发电系统。太阳能光伏发电系统结构，该系统中的能量能进行双向传输。在有太阳能辐射时，由太阳能电池阵列向负载提供能量；当无太阳能辐射或太阳能电池阵列提供的能量不够时，由蓄电池向系统负载提供能量。该系统可为交流负载提供能量也可为直流负载提供能量，当太阳能电池阵列能量过剩时，可以将过剩能量储存起来或把过剩能量送入电网。该系统功能全面但是过于复杂，成本高，仅在大型太阳能光伏发电系统中才使用这种结构，而一般使用的中小型系统仅具有该系统的部分功能。
- 太阳能发电原理
太阳能发电主要是利用在太阳的照射下P-N结形成的电势差形成电能，其发电方式有两种：一种是光—热—电转换方式；另一种是光—电直接转换方式。光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，这种发电方式是通过集热器接收太阳光，太阳光中的能量（热能）在通过专用设备将此能量转换成工质的蒸汽，而汽轮机能够在巨大的蒸汽压力下运转进行发电，但此种发电方式投资费用及其昂贵，大约是普通火电站的5～10倍，目前很少普及，尤其是个体无法承受高额的发电投资费用。而光—电直接转换方式则是利用核心装置设备—太阳能电池组件接收太阳光，利用光电效应直接将光能转换成电能的一种发电模式。目前进行专业的测试，太阳能电池发电 25 年后仍然能够正常工作，与其他电池相比较来说一次投资可长期使用，与有限资源火力发电等相比不会引起环境污染。
太阳能电池光电转换原理是当太阳光照射在太阳能电池表面，电池表面的硅离子吸收一部分太阳光，然后传送给硅原子，进而不断的向四周扩散，使空穴通过PN结向P区运动聚集，在P-N结两侧聚集的电子和空穴就会形成电位差，当接通电路时就会形成一定的电流及电功率，这个过程就是光能转换为电能的过程。
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