新能源光伏發電系統的應用途徑
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摘 要：新能源光伏發電系統作為一種新式的發電設備，具有環保、節能、易于操作的特點，被廣泛地用在了各種應用途徑之中。本文介紹了光伏發電系統的基本輸電原理，同時，對新能源光伏發電的應用途徑進行了介紹，旨在提升光伏發電系統的質量和有效性，使其應用范圍達到最大，以保證其能時刻保持在最佳的應用質量之下。
關鍵詞：新能源;光伏發電;應用途徑
中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0138-02
0 引言
光伏發電技術是一種新興的發電技術，其應用的領域也越來越廣，特別是在日照時間較長的地區會獲得大量的電力盈余。光伏發電技術作為新能源技術，是我國建立在能源開發與利用基礎上的一種技術，其不僅能夠緩解我國發電系統的壓力，還能在一定程度上減少環境污染。因此，研究光伏發電技術的應用途徑對于我國新能源開發工作具有十分重要的用途。
1 光伏發電系統的輸電原理
光伏發電技術是一種新型的發電技術，其利用硅電池板來收集太陽的輻射能，并將其轉化為電能。光伏發電技術兼具穩定性與清潔性，是一種人們能夠認可的新型清潔能源獲取方式。光伏發電技術的本質是將太陽的輻射能轉化為化學能，進而儲存在蓄電池當中。因此，光伏發電設備的蓄電池是整個光伏發電設備中的關鍵所在。為了保證光伏發電系統能夠順利運行，則需要明確光伏發電設備的發電原理。
由前文所述，光伏發電的核心部件是太陽能光伏電池，該電池主要構成為單晶硅或是多晶硅薄膜組成的新型材料，這種單晶硅片的工作原理與二極管十分相似，都是利用電子的單向流動來形成電流，以起到發電的作用，但兩者之間仍然有些許不同。光伏發電太陽能電池中利用光生伏特效應，將太陽的熱輻射轉化為推動其P-N結空穴和電子運動的活動產生的電能來進行供能，因此，光伏發電過程屬于一個只需要通過光和熱輻射便可完成能量轉換的一個過程。光伏發電系統由逆變控制器、光伏電池以及其他核心部件構成的整體系統，其中包括了離網光伏發電和并網光伏發電兩個發電系統[1]。
2 光伏發電的特點
運用光伏發電能夠很大程度上節約資源。由于光伏發電只需要消耗制作設備的材料之后便可投入低耗使用的過程之中，因此能夠利用這種特點展開低耗發電過程，以促進光伏發電技術得到長遠的發展。光伏發電技術能夠在電力市場中占有一席之地，與其清潔、易于管理和半永久性有著密不可分的關系。首先，光伏發電雖然無法取代當前的主力發電模式，但是由于其成本低廉，管理方便，所以常常作為常規電力市場之外的分散式電源而使用，隨著光伏發電廠的擴建和科技優化，其漸漸可以在市場中作為取代常規能源的第二能源而應用，或者也可以將其作為常規能源的啟動電源或是補充動力來源[2]。通過這種方式能夠幫助電力設備獲取補充，并保證在供電范圍之中應用混合式發電設備優化供電的持久性。其次，光伏發電由于其整個發電過程僅僅需要太陽的熱輻射作為產生電流的主要能源，其本身沒有任何的排放產物，因此屬于完全的清潔性能源。光伏發電在使用的過程中不會產生任何的環境污染，使其能夠用于各種環境之中。再次，光伏發電的安全性能高，并網光伏發電系統雖然蓄電量大，但是其發電過程中的電壓一般都不超過220V，較小的電壓能夠有效減輕發電過程中操作人員由于觸電而造成的傷害，使員工的工作安全性得到保障。最后，光伏發電的實用性高，除非對其進行故障處理和清潔工作之外，整個光伏發電設施的基礎建設可以實現其進行半永久的發電過程，其此除了天氣因素以外不易受到任何因素的影響，因此，具有很強的穩定性和抗逆性，隨著自動化設備和自清潔材料的出現，光伏發電設施最終會發展成為能夠進行自我管理的優秀發電設施。
3 新能源光伏發電系統應用途徑
3.1 單體用戶太陽能光伏技術的應用
小型化的太陽能發電設施由于其占地面積不大且易于管理，因此，可以用于給各種小型住戶進行發電，只要保證其能夠有充足的光照，并能保持其順利運行。小型電源光伏發電設備的功率從10W到100W不等。由于其功率不是很大，因此并不能利用太陽能作為傳統火電/水電電網的替代品。但是其能夠作為家庭用電的輔助電力來源，并產生5～9kW左右的電力作為臨時照明或者供熱來源。特別是將其利用于智能灌溉技術之中，利用光伏水泵設施可以將地下水抽出，以解決部分地區用水困難的問題。同時，太陽能熱水器和太陽能凈水器的出現使得光伏太陽能發電設備初步解決了居民的用水問題，并做到了無電凈水工作。小型化的太陽能光伏發電設備還能統合進弱電系統之中，并利用儲蓄的電能維持一部分家用電器的正常運作。優化太陽能光伏發電技術的小型化，主要還是應當在如何保證最長時間的陽光照射時間，并小型化蓄電設施，使其在成為優秀的家庭輔助動力的前提下完成供能工作。
若想要保證發電系統能夠穩定而順利地運行，則相應的光伏發電設施必須要有良好的穩定性，應當根據不同地區的地質和光照情況來確定是否適用光伏發電設施，并適當對其應用方式進行改善和優化。一般情況下，太陽能設備能夠適用于我國的大部分地區，在實際的使用和設計過程中，工作人員要立足于當前地區的實際情況來進行新能源光伏發電系統的設計和應用。在家庭用電中，作為電力資源的擴充和替代品，光伏發電設備仍然具有不能替代的重要作用。通過新能源光伏發電系統的應用，可以大幅節省我國常規電力生產中的不可再生資源消耗，從而降低電力生產的損耗，還能在一定程度上提升環保效力，降低污染物的排放，同時減輕電網的供電壓力。
3.2 建筑設計中的太陽能光伏技術
3.2.1 外墻應用
將光伏太陽能發電設施應用到建筑外墻施工過程中時，由于外墻上最容易接收太陽光的照射，因此充分利用墻面能夠迅速積累大量的太陽能，并為光伏發電系統提供重要的用電來源。因此，在外墻上安裝光伏發電設施是光伏發電系統中常用的手段，這種方式能夠將大量的太陽能轉化為電能。同時，為了保持美觀，大部分太陽能電池板都設計成了與地面保持垂直的形狀，因此大部分設計師在進行設計的過程中利用太陽能電池板取代了玻璃幕墻，實現了集中收集太陽能，同時減少綠色建筑能源消耗的作用。且由于太陽能電池板自身的特點，其反光性不高，還能減輕城市建筑中的光污染，保證城市的美觀程度[3]。 3.2.2 天窗應用
相比于外墻，天窗與太陽光接觸面積不大，但是將天窗設置成太陽能電池板，不僅提升室內光線阻隔的能力，配合太陽能光電板能夠強化綠色建筑的遮陽效果，而且還不影響通風。在天窗中安置光伏發電系統，可以避免屋內受到陽光直射，還能提高光伏發電區域利用效率。鑒于天窗一般都設置成平行于屋頂的造型，因此在進行光伏發電系統的布局之時，需要將光電板做成網格狀并緊貼天窗玻璃，確保良好的采光效果。
3.2.3 屋頂應用
在建筑中，屋頂由于其直面太陽且無遮擋物的特點使其采光性能要比天窗和墻面好很多。因此，在進行屋頂光伏發電系統設計時無須考慮電池板角度的問題，只需要保證光電板最大面積覆蓋即可。另外，由于電池板直接面對自然環境，因此容易遭受自然災害和風沙的影響，會直接導致其使用壽命縮短。因此在進行屋頂設計的過程中，要根據屋頂的設計方式來進行不同情況的設計。同時在設計的過程中還可以將太陽能電池板與光感設備相結合，利用光感設備的趨光性來時刻保持電池板的處于最大的陽光照射面積之中。增強屋頂設備的自凈能力，同時做好電路防水和保護，以保證屋頂光伏發電設備設計的質量。
3.2.4 其他方面的應用
在建筑中設計的過程中，有很多部分都可以應用光伏發電設備，但其前提是要能接受一定的太陽光照射。比如將陽臺的遮陽板轉換為太陽能板，在遮陽的同時還能提供電能。但是太陽能發電設備仍然是電力設備，在應用時一定要考慮防火、防水等問題，以保證供能的穩定性。
3.3 光伏電站接入軌道交通牽引供電
隨著社會經濟的發展與能源危機的日趨嚴重，新能源接入牽引供電系統已成為未來軌道交通新的發展趨勢。下面將從經濟效益、社會效益兩方面進行分析。
3.3.1 經濟效益
軌道交通中，牽引供電占了供電整體的大部分。通過將兆瓦級大型光伏發電站接入軌道交通網絡中的方式能夠有效減少用電支出。在進行光伏發電引入軌道交通牽引供電過程中的方式能夠減少城市電網的供電壓力，進而減少各方面的支出。影響用電經濟性的主要因素有電力價格、發電總量、維護費用等。將光伏發電設備接入鐵路牽引供電系統中，并將綠色高鐵作為建設的起點和終點，因此創造性地提出了線上、線下全方位的光伏接入鐵路項目。在整個用電過程中，充分利用鐵路沿線柵欄內陽面護坡、預留地等閑置空間安裝光伏發電設備。項目總裝機容量預留地等閑置空間安裝光伏設備。將光伏設備接入400V低壓系統之后，利用項目的總裝機量進行供電節省了二次設備還有遠動控制系統的耗能，與接入中壓系統相比，投資更少，價格更低廉。
3.3.2 社會效益
我國是世界上軌道交通建設的佼佼者。軌道交通不僅是客流運送的重點，還是城市發展的命脈。軌道交通建設既能改善人民的出行條件和生活質量，還能帶動當前地區經濟的可持續發展，具有重要的戰略意義。光伏發電設備接入電氣化鐵路牽引供電系統之中，既可以改良軌道運行的能耗結構，又能夠充分利用土地資源。光伏發電設備還可以接入城市軌道交通牽引供電系統之中，并將沿線的停車場空地、高架線路側欄和公路段上的路燈桿等處作為光伏發電設備的架設地點，不僅可以優化城市空間布局，還能將其作為各種電力設備的輔助電源加以使用。
光伏發電設備接入軌道交通牽引供電系統，不僅有助于我國實現光伏設備在軌道交通中應用的創新發展形式，還能創造一系列有自主知識產權的新型尖端科技設備，并對于增強我國軌道交通高新技術領域的國際影響力起到重要的支撐作用，為我國成為交通強國的夢想助力。光伏發電設備由于其優秀的清潔性和環保性，在進行軌道交通發展的過程中，優良的環保效益使得光伏發電設備的效益得以不斷提高，使綠色交通成為可能。隨著高鐵利用率的不斷提升，其產生的社會效益也會不斷增多，最終使其響應十九大報告中推進“綠色交通”建設的準則。
4 結語
總而言之，光伏發電技術作為一種新型的綠色能源而廣泛地應用在了各個領域之上，并且由于其充分發揮了其優勢功能。在進行新能源光伏發電系統的應用過程中，要明確認識到光伏發電的系統的應用性和優勢，以確保其能夠在最大程度上得到發揮，為未來的綠色工程建設起到助推作用。
參考文獻
[1] 錢黃駿，邵杰.新能源光伏發電系統的應用途徑[J].綠色環保建材，2019（01）：226-227.
[2] 成竹.新能源光伏發電系統的應用途徑[J].電子技術與軟件工程，2017（14）：233.
[3] 毛菊英.光伏發電系統在住宅中的應用探索[J].中國高新技術企業，2016（29）：64-65.
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