時(shí)間：2022-07-23 10:13:32
序論：在您撰寫太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)控制問題探究時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘 要：太陽能屬于可再生綠色能源，通過應(yīng)用太陽能發(fā)電，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放且無噪聲，應(yīng)用技術(shù)也相對(duì)成熟與可靠，安全系數(shù)較高。在新時(shí)期背景下，我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度提高，而光伏發(fā)電也同樣取得了理想的成績，突顯出自身的經(jīng)濟(jì)潛力。由于太陽能資源豐富，所以，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)應(yīng)用空間也十分廣闊，能夠有效地解決諸多難題。
關(guān)鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電系統(tǒng)；原理；有效應(yīng)用；研究
1 光伏發(fā)電原理概述
當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體結(jié)的時(shí)候，會(huì)隨之形成全新空穴-電子對(duì)。在此情況下，受結(jié)電場(chǎng)作用，會(huì)使得空穴從n區(qū)向著p區(qū)流動(dòng)，而電子則從p區(qū)向著n區(qū)的方向流動(dòng)，在電路接通以后，就能夠形成電流[1]。以上則是光電效應(yīng)太陽能電池實(shí)際工作的基礎(chǔ)原理。
對(duì)于太陽能發(fā)電而言，具有兩種不同的形式：①為光能熱能電能的轉(zhuǎn)換，②光能電能的直接轉(zhuǎn)換。前者的轉(zhuǎn)換方式具體指的就是通過對(duì)太陽輻射所形成熱能的合理運(yùn)用而實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的。通常情況下，太陽能集熱器需要把實(shí)際吸收的熱能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)蒸汽，隨后驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)而達(dá)到發(fā)電目的。其原理是首先應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)光能向熱能的轉(zhuǎn)換，隨后再將熱能轉(zhuǎn)換成電能。這一過程和一般火力發(fā)電相同，而通過太陽能熱量發(fā)電，實(shí)際效率并不高且成本昂貴，所以，實(shí)際的資金投入要比一般火電站的發(fā)電成本高出5-10倍。后者的轉(zhuǎn)換方式則是對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行運(yùn)用，可以使得太陽輻射直接被轉(zhuǎn)換為電能。而完成光-電轉(zhuǎn)換的主要裝置則是太陽能電池，其作用不容小覷。對(duì)于太陽能電池而言，主要是通過光生伏特效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光能向電能的直接轉(zhuǎn)換。太陽能電池屬于半導(dǎo)體光電二極管，只要陽光照在光電二極管之上，就會(huì)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，最終形成電流。為此，若將大量電池串聯(lián)亦或是并聯(lián)，則能夠形成高輸出功率太陽能電池的方陣。由此可見，太陽能電池屬于全新的電源，具有廣闊的發(fā)展前景，而且靈活、清潔，永久性特點(diǎn)明顯。另外，太陽能電池的使用時(shí)間很長，只要有太陽，那么電池就能夠?qū)崿F(xiàn)長期地運(yùn)用。因而，同火力發(fā)電與核能發(fā)電相對(duì)比，太陽能電池的優(yōu)勢(shì)不可比擬，最關(guān)鍵的是不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，屬于綠色發(fā)電。
2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型解構(gòu)
2.1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
第一，太陽能控制器。在離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能控制器可以有效調(diào)節(jié)并控制發(fā)出的電能。其中，可以將經(jīng)過調(diào)整的能量直接輸送至直流負(fù)載亦或是交流負(fù)載，同時(shí)，還能夠?qū)⒍嘤嗄芰枯斔椭列铍姵亟M進(jìn)行存儲(chǔ)，一旦發(fā)電難以達(dá)到負(fù)載需求，就可以將所儲(chǔ)存的電能輸送至負(fù)載。當(dāng)蓄電池處于滿電狀態(tài)的時(shí)候，控制器則應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行控制，以免充電過度。而在蓄電池儲(chǔ)存電能用盡的情況下，太陽能控制器也同樣需要對(duì)其進(jìn)行控制，以免放電過度。因而，若控制器性能不理想，這直接影響蓄電池使用效果，同樣也會(huì)對(duì)系統(tǒng)可靠性帶來負(fù)面作用。
第二，太陽能逆變器。系統(tǒng)中的太陽能逆變器能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)變成交流電，為交流負(fù)荷提供保障[2]。同樣，逆變器在光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮著核心作用。因?yàn)槭褂玫貐^(qū)經(jīng)濟(jì)水平不高，在維護(hù)方面無法滿足要求，要想有效增強(qiáng)系統(tǒng)性能，且實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，就必須要不斷提高逆變器性能的可靠性。而新能源的發(fā)電成本相對(duì)較高，因而，太陽能逆變器運(yùn)行的高效性逐漸突顯出重要作用。
2.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
第一，切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)本身具備了自動(dòng)運(yùn)行的雙向切換能力，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障而致使發(fā)電量不充足的情況下，切換器可以自動(dòng)地切換至電網(wǎng)供電側(cè)，進(jìn)而通過電網(wǎng)來為負(fù)載供電。另外，如果電網(wǎng)停電，系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)和光伏系統(tǒng)的分離，進(jìn)而確保光伏發(fā)電系統(tǒng)處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。
第二，基于儲(chǔ)能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。若系統(tǒng)需要具備儲(chǔ)能功能，則可以運(yùn)用這一系統(tǒng)。其主動(dòng)性明顯，只要電網(wǎng)停電亦或是發(fā)生故障，能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，確保持續(xù)為負(fù)載供電。
3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的具體應(yīng)用
第一，用戶太陽能電源。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以被應(yīng)用在10-100W小型電源當(dāng)中，特別是在無電區(qū)域，為居民生活用電提供有力保障。另外，也可以在家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電中應(yīng)用。同時(shí)，被應(yīng)用在光伏水泵中，尤其是在無電地區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)深水井的開發(fā)與利用[3]。最后，可以被應(yīng)用在太陽能凈水器當(dāng)中，進(jìn)而緩解無電區(qū)域飲水以及凈化水質(zhì)等相關(guān)性問題。
第二，通訊與通信領(lǐng)域的應(yīng)用。將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用在無人值守的微波中繼站亦或是廣播通訊電源系統(tǒng)當(dāng)中，同樣可以發(fā)揮其系統(tǒng)自身功用。另外，在小型通信機(jī)與農(nóng)村地區(qū)的載波電話光伏系統(tǒng)中應(yīng)用效果也十分理想。
第三，光伏電站中的應(yīng)用。在大型停車場(chǎng)充電站中也可以運(yùn)用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，另外，能夠被應(yīng)用在風(fēng)光互補(bǔ)電站當(dāng)中。
4 結(jié)語
綜上所述，太陽能光伏發(fā)電將在能源消費(fèi)中逐漸擴(kuò)大比重，有效地代替常規(guī)能源。由于太陽能資源豐富，且開發(fā)利用潛力相對(duì)明顯。隨著國內(nèi)能源消耗量不斷增加，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用將具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
摘 要：隨著人類社會(huì)的發(fā)展，地球上的自然資源開始出現(xiàn)了大量消耗，導(dǎo)致能源匱乏。因此各國開始對(duì)可再生能源進(jìn)行了研究利用，其中太陽能作為可再生資源中利用率最高的能源，其在世界各地都受到了廣泛的使用。文章在簡單介紹了太陽能光伏發(fā)電的原理和優(yōu)點(diǎn)后，以此作為切入點(diǎn)，對(duì)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的種類進(jìn)行了研究，并詳細(xì)分析了其主要應(yīng)用的領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電；應(yīng)用
1 太陽能光伏發(fā)電的原理及優(yōu)點(diǎn)概述
1.1 太陽能光伏發(fā)電原理分析
當(dāng)前，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已成為最有潛力的可再生技術(shù)之一，其主要是通過將太陽能輻射光能儲(chǔ)存到太陽能電池中，從而產(chǎn)生電能。該技術(shù)中利用了半導(dǎo)體光伏發(fā)電光能的原理，在太陽電池中聚集來自于太陽能輻射的光，將其轉(zhuǎn)換為電能，具體過程為：太陽能電池中有電場(chǎng)的存在，而光能中“光生電子-空穴”的存在，因此使得電子和空穴相互分析，在電池的兩側(cè)產(chǎn)生電荷，進(jìn)行出現(xiàn)電壓。
1.2 太陽能光伏發(fā)電體的優(yōu)勢(shì)
1.2.1 高效、節(jié)能、清潔
太陽能光伏發(fā)電與其他的電力系統(tǒng)發(fā)電相比，其產(chǎn)生電能的過程更為簡單，其主要是通過將太陽光能中的光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮?，進(jìn)行產(chǎn)生電能，太陽能光伏發(fā)電具有效率高、簡單便捷的特點(diǎn)，同時(shí)在節(jié)能環(huán)保方面也有所突破。
1.2.2 儲(chǔ)備豐富、分布范圍廣
太陽能的使用，不僅能夠保護(hù)環(huán)境，同時(shí)還能杜絕資源浪費(fèi)，同時(shí)由于太陽光分布范圍^為廣泛，因此對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和利用是十分便捷的。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，主要由太陽電池組件、蓄能蓄電池、直交流逆變器等部分組成。對(duì)于太陽能光伏發(fā)電而言，太陽電池組件是最重要的部件，其承擔(dān)著將光能轉(zhuǎn)換為電能的重要作用。
2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)
2.1 太陽能電池技術(shù)
對(duì)于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，光伏電池在其中占據(jù)著最重要的地位，然而在應(yīng)用光伏電池時(shí)光電轉(zhuǎn)換的效率以及生產(chǎn)的成本是其最應(yīng)當(dāng)注重的問題。隨著科技的進(jìn)步，人們開始對(duì)第一代光伏電池進(jìn)行了改變，在光伏電池這能夠加入了許多的非硅材料，一方面能夠減少制作材料的成本，同時(shí)在降低半導(dǎo)體材料對(duì)電能消耗方面也有著十分顯著的作用。除此之外，目前光伏電池還開發(fā)出了其他的新型電池，如繼晶體硅、薄膜電池的等，在此之后專家們還在現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念和技術(shù)的支持下，對(duì)光伏電池進(jìn)行了更加深入的研究，大大提高了光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。
2.2 光伏陣列的最大功率跟蹤技術(shù)
根據(jù)實(shí)際的情況，光伏陣列功率在輸出時(shí)通過非線性的傳導(dǎo)，能夠與周圍的環(huán)境、光照強(qiáng)度以及負(fù)載狀況等因素聯(lián)系在一起。從圖1我們可以看出，圖上的兩條曲線分別表示了光伏陣列的電流以及電壓輸出的特性。其中A點(diǎn)表示的是當(dāng)曲線1以及曲線2在太陽光照強(qiáng)度不同的情況下，光伏陣列某個(gè)時(shí)刻的運(yùn)行軌跡的相交。一旦太陽輻照強(qiáng)度出現(xiàn)變化，輸出特性曲線也會(huì)隨之改變，從1上升到2，此時(shí)若負(fù)載1若保持不變，則系統(tǒng)會(huì)停留在A'上，其功率與相應(yīng)的最大點(diǎn)存在了一定的距離。而將負(fù)載特性將1變化到2，則太陽輻照度變化也會(huì)由2轉(zhuǎn)為1，相應(yīng)的工作點(diǎn)會(huì)從B點(diǎn)轉(zhuǎn)為B'點(diǎn)。
圖1 MPPT技術(shù)示意圖
2.3 聚光光伏技術(shù)
太陽的光能經(jīng)過路徑出現(xiàn)損耗，因此地面上太陽光能中的能量十分有限，而聚光光伏技術(shù)的產(chǎn)生，不僅能夠減少路徑對(duì)太陽光能的損耗，同時(shí)還能進(jìn)一步增加太陽能的使用效率。其主要的工作原理是使用面積較小的高性能聚光電池來聚集太陽光，這樣能夠在提高太陽光輻照密度的同時(shí)，有效的減少生產(chǎn)的成本。聚光器在聚光光伏系統(tǒng)中非常重要。其中熱光伏聚光器主要是通過輻射器來加入太陽能，從而獲得成光熱能，再利用輻射器將成光熱能發(fā)射到太陽能電池中，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為光電。
2.4 孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)
在電網(wǎng)運(yùn)行中，錯(cuò)誤的操作或維修原因造成供電中斷等故障時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)會(huì)持續(xù)運(yùn)行，并通過負(fù)載電壓的方式來實(shí)現(xiàn)供電，因此形成了自給供電的孤島，這種現(xiàn)象我們稱之為孤島效益。一旦光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)孤島效應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)電頻、電壓無法控制，用戶用電設(shè)備受到損害等情況，甚至在維修的過程中還會(huì)對(duì)維修人員的安全帶來影響。
在并網(wǎng)逆變器側(cè)中，孤島效益的檢測(cè)方法主要有兩種方法：被動(dòng)檢測(cè)和主動(dòng)檢測(cè)。其中被動(dòng)式檢測(cè)主要應(yīng)用于電網(wǎng)斷電的情況下，其能夠通過對(duì)逆變器輸出端電壓、頻率以及相位等變化來檢測(cè)電壓輸出中是否出現(xiàn)孤島效應(yīng)。而主動(dòng)式檢測(cè)主要是通過對(duì)逆變器進(jìn)行調(diào)整來對(duì)其輸出的頻率、功率等帶來干擾。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，主動(dòng)式檢測(cè)所造成的干擾會(huì)被電網(wǎng)鎖相環(huán)的平衡消除。電網(wǎng)出現(xiàn)故障則會(huì)出發(fā)孤島效應(yīng)。
3 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用
3.1 太陽能照明應(yīng)用
目前，我國開始對(duì)能源的利用和資源的保護(hù)采取有效的措施，太陽能照明已成為綠色照明降低能耗的重要方式。太陽能電池板、蓄電池、節(jié)能等部分組成了太陽能照明系統(tǒng)。當(dāng)前，太陽能照明在我國得到了廣泛的應(yīng)用，常見的地方有路燈、樓道燈等。此外，在太陽能照明中，太陽能燈控制系統(tǒng)中同時(shí)具備了光伏系統(tǒng)的功能，因此為了有效的控制太陽能照明系統(tǒng)，通常會(huì)使用定時(shí)和光控的方式。
3.2 太陽能與LED光源相結(jié)合
近年來，半導(dǎo)體技術(shù)和固體物理技術(shù)的發(fā)展十分迅速，衍生出了固體光源LED。該產(chǎn)品具有能耗低、壽命長、光效高的特點(diǎn)，同時(shí)其與白熾燈相比，固定光源LED的反映較快、污染較小。目前在我國燈源市場(chǎng)，固體光源LED成為了其發(fā)展的主要趨勢(shì)。
3.3 太陽能水泵
在太陽能水泵運(yùn)行的過程中，并不需要蓄電池來提供動(dòng)能驅(qū)動(dòng)其運(yùn)行，一般情況下其運(yùn)行主要依靠太陽能電池板的作用。而在大型的光伏水泵中，為了將太陽能電池板中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，通常會(huì)安裝逆變器，從而促進(jìn)水泵工作的順利進(jìn)行。一般來說，太陽能光伏水泵系統(tǒng)在建立的初期使用的資金是十分巨大的，但是在其運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生的費(fèi)用較少，使用壽命較長，因此太陽能水泵的建設(shè)能夠?yàn)槲覈碾娏?yīng)作出巨大的貢獻(xiàn)。
3.4 光伏建筑一體化
太陽能屋頂計(jì)劃在20世紀(jì)之時(shí)被首次提出，而其計(jì)劃就提出了把太陽能電池板安裝在建筑物的屋頂上，并通過控制器以及逆變器來進(jìn)行公共電網(wǎng)的連接，進(jìn)而產(chǎn)生了戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)主要由太陽能電池板和電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，且可靠性較好。同時(shí)在供電的過程中，其并不需要依靠蓄電池，大大提高了節(jié)能環(huán)保的效果。此外，對(duì)于光伏建筑一體化而言，其最重要的目的就是為了實(shí)現(xiàn)光伏器件以及建筑材料的集成化，從而幫助企業(yè)降低光伏發(fā)電成本，并擴(kuò)大其使用的范圍。
3.5 通信工業(yè)中的應(yīng)用
當(dāng)前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于通信工程行業(yè)，其涉及的行業(yè)有衛(wèi)星通信、衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)、微波中繼站等。
4 結(jié)束語
當(dāng)前，為了讓太陽能光伏發(fā)電技術(shù)能夠得到良好的發(fā)展，政府應(yīng)當(dāng)出臺(tái)一系列的政策法規(guī)來對(duì)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行規(guī)范和完善，從而確保其能夠?qū)⒖沙掷m(xù)發(fā)展的作用真正的發(fā)展出來。相信在不久之后，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將成為綠色工程中至關(guān)重要的部分。
摘 要：現(xiàn)如今環(huán)境污染問題逐漸嚴(yán)重，能源也面臨短缺的危機(jī)，太陽能發(fā)電逐漸受到各國的關(guān)注和重視，提高太陽能等清潔能源的使用效果，減少環(huán)境污染。文章就計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在太陽能光伏發(fā)電中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析和研究。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)；太陽能；光伏發(fā)電；應(yīng)用
太陽能光伏發(fā)電是使用太陽能電池對(duì)太陽光輻射能進(jìn)行有效的吸收，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電方式?？茖W(xué)的開發(fā)利用太陽能這種清潔可再生的能源，能夠使得能源短缺的問題得到有效的解決，使環(huán)境得到有效的保護(hù)。
1 太陽能光伏發(fā)電概述分析
1.1 太陽能光伏發(fā)電
太陽能光伏發(fā)電說的是通過半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，使得光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。[1]
太陽能光伏發(fā)電的關(guān)鍵性元件使太陽能電池，將太陽能電池串聯(lián)起來然后密封保護(hù)起來，從而構(gòu)成面積比較大的太陽能電池組件，加之功率控制器等的配合，形成光伏發(fā)電系統(tǒng)。太陽能是清潔性的、無污染、綠色能源，能夠使得火力發(fā)電產(chǎn)生的空氣污染物排放得到有效的解決。
1.2 太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展
19世紀(jì)40年代，太陽能發(fā)電方式就已經(jīng)出現(xiàn)了，20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了光伏電池，到了70年代，太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。在美國、日本等發(fā)達(dá)國家太陽能發(fā)電技術(shù)有效的應(yīng)用，在國家政策的支持下實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)展。當(dāng)前我國也對(duì)新能源的應(yīng)用逐漸重視起來，太陽能光伏發(fā)電等一些產(chǎn)業(yè)也達(dá)到了國際的先進(jìn)水平。
1.3 太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)分析
太陽能是一種可再生的能源，太陽能的覆蓋范圍是十分廣泛的，并且儲(chǔ)存著巨大的能量。利用太陽能的方式是比較簡單的，不需要進(jìn)行采掘，可以直接對(duì)輻射進(jìn)行收集。利用太陽能生產(chǎn)不會(huì)出現(xiàn)多余的污染，這是一種新型的、綠色環(huán)保的能源，太陽能也比較溫和、安全，不會(huì)出現(xiàn)工業(yè)事故。我國中西部地區(qū)陽光輻射量比較大，可以通過太陽能發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)。
2 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與太陽能光伏發(fā)電
2.1 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)
當(dāng)前的科學(xué)研究中，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)是比較常見的，通過計(jì)算機(jī)模擬對(duì)于科學(xué)試驗(yàn)而言是極為重要的。計(jì)算機(jī)模擬就是利用計(jì)算機(jī)對(duì)真實(shí)的事物進(jìn)行模擬，通過模型對(duì)真實(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、行為等內(nèi)容，利用實(shí)驗(yàn)使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的性能，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益。
60年代開始研究計(jì)算機(jī)模擬方面的內(nèi)容，最開始研究的內(nèi)容主要涉及軍事、國防等方面，比如航空航天、核試驗(yàn)等，以及自動(dòng)控制等內(nèi)容。計(jì)算機(jī)應(yīng)用逐漸廣泛，涉及的面積比較大，當(dāng)前在自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
2.2 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與太陽能光伏發(fā)電
使用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，數(shù)學(xué)建模各種對(duì)太陽能光伏發(fā)電情況的因素，從而獲得太陽能輻射強(qiáng)度、積累的輻射量、特性曲線等對(duì)應(yīng)的電流、電壓、輸出功率、發(fā)電效率等。[2]
通過這些內(nèi)容能夠獲得太陽能實(shí)時(shí)輻射的強(qiáng)度、對(duì)應(yīng)曲線，光伏發(fā)電的發(fā)電功率曲線、電流、電壓曲線等，建模之后科學(xué)的評(píng)價(jià)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，使得系統(tǒng)得以優(yōu)化。
3 建模太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)
3.1 建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
在利用太陽能輻射時(shí)，會(huì)受到很多外部因素的影響和干擾，涉及大氣層的性質(zhì)、入射角、透明程度、輻射維度高低、土壤反射率等，[3]科學(xué)的考慮各種對(duì)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系產(chǎn)生影響的因素，結(jié)合多種因素建設(shè)數(shù)學(xué)模型，確立函數(shù)表達(dá)式，使得計(jì)算機(jī)模擬太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立更加科學(xué)，保證計(jì)算過程更加順利。
輻射到地球表面的太陽能分為兩個(gè)部分，一些直接被大地所接受，另一部分輻射出現(xiàn)了分散。需要綜合考慮影響輻射的干擾因素以及太陽能輻射種類，建立計(jì)算機(jī)模擬太陽能光伏發(fā)電數(shù)學(xué)模型。建立了數(shù)學(xué)模型之后，再研究太陽能光伏發(fā)電時(shí)就能夠進(jìn)行函數(shù)表達(dá)，使得研究的過程更加簡單、直觀，也為計(jì)算機(jī)模擬太陽能光伏發(fā)電奠定了程序基礎(chǔ)，使得數(shù)學(xué)模型更加精準(zhǔn)，為計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)，使得研究人員能夠?qū)ο嚓P(guān)的內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)、直觀的分析與研究。
3.2 光伏電池板的數(shù)學(xué)模型
光伏電池等值電路模型有三種，一是簡單的模型，不需要對(duì)光伏電池內(nèi)部的電阻進(jìn)行分析，這種模型在光伏電池理論以及復(fù)雜的光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用極為廣泛。二是只將光伏電池并聯(lián)電阻的影響進(jìn)行考慮的模型，這種模型有著很高的精準(zhǔn)性，在實(shí)際中并不常應(yīng)用。三是比較精準(zhǔn)的模型，需要將并聯(lián)和串聯(lián)電阻都考慮到其中。
3.3 建立其他數(shù)學(xué)模型
在研究過程中，太陽能電池板是比較重要的元件，所以需要對(duì)太陽能電板的特性進(jìn)行分析研究，形成太陽能電板功率數(shù)學(xué)模型，使得研究更加科學(xué)。
此外也需要建立蓄電池的數(shù)學(xué)模型，形成直流-交流逆變器的函數(shù)表達(dá)式。建立數(shù)學(xué)模型之后，聯(lián)立之前建立的光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型、太陽能輻射數(shù)學(xué)模型，形成統(tǒng)籌的數(shù)學(xué)模型，[4]將其錄入到計(jì)算機(jī)中，形成相應(yīng)的函數(shù)庫，技術(shù)人員整合編寫，對(duì)計(jì)算機(jī)模擬太陽能光伏發(fā)電進(jìn)行研究。
3.4 對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行模擬
將很多個(gè)太陽能光伏電池板組合起來，形成太陽能電池板。能夠使太陽能輻射接收面積得以擴(kuò)大，獲得更多的太陽能輻射能。將接收到的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽芍绷麟?，?jīng)過接線盒達(dá)到控制器，另一部分進(jìn)入到直流――變流逆變器中，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。升壓降壓處理交流電，為用電一端提供使用。多余的電流可以在蓄電池?nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存，以便下次使用。
3.5 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用的結(jié)論
建模太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過軟件平臺(tái)，對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的模擬，能夠依據(jù)太陽輻射強(qiáng)度變化了解太陽能電池的輸出特性。輻射強(qiáng)度增加，光照對(duì)電流的影響比較大，但是電壓影響比較小。建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率模型，能夠確定系統(tǒng)運(yùn)行的最佳電壓與電流，使得輸出功率更大。
4 結(jié)束語
總而言之，現(xiàn)如今新能源逐漸受到關(guān)注和重視，太陽能光伏發(fā)電逐漸成為風(fēng)力發(fā)電之后的又一種新能源發(fā)電方法，太陽能發(fā)電被廣泛地應(yīng)用與推廣。通過計(jì)算機(jī)軟件仿真建模太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，科學(xué)的設(shè)計(jì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，這起到積極的促進(jìn)作用。對(duì)系統(tǒng)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，保證判斷的科學(xué)合理，挑選作為合適的方案，盡量減少付出，從而獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。
摘 要：利用太陽能進(jìn)行發(fā)電不僅可以節(jié)約燃料，而且在發(fā)電過程中無污染且不受地域因素的限制，屬于綠色、環(huán)保、健康的發(fā)電技術(shù)，隨著人們對(duì)環(huán)境要求的日益提高，近幾年以來，在對(duì)太陽能的相關(guān)開發(fā)與運(yùn)用過程中，光伏發(fā)電越來越受到人們的關(guān)注，所具有的市場(chǎng)潛力也不可限量。
關(guān)鍵詞：市政照明 太陽能 光伏發(fā)電
伴隨科學(xué)技術(shù)的日新月異，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平也不斷提升，然而能源資源則不斷地減少而且被污染嚴(yán)重。為了市政照明的可持續(xù)健康發(fā)展，我們必須選擇健康、環(huán)保的綠色能源，而太陽能發(fā)電技術(shù)之中的光伏發(fā)電便是最佳選擇。伴隨利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的相關(guān)技術(shù)的誕生，市政照明相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也迎來了新的變革，將此技術(shù)應(yīng)用于市政照明中不但可以節(jié)約能源，還可以提升市政電能在利用方面的效率，使市政照明可以更加科學(xué)、更加合理地進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。
1 光伏發(fā)電技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)
（1）先進(jìn)的發(fā)電原理。其發(fā)電原理是將光子和電子之間不發(fā)生中間過程以及相關(guān)機(jī)械運(yùn)動(dòng)而直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所謂中間過程是指從熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再由機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能等，這種發(fā)電形式十分方便、快捷。相較原有發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電更加高效、更加便捷、更加環(huán)保、更加綠色。（2）太陽能具有的無限性特征及分布性特性。眾所周知，太陽能屬于可以再生性的綠色能源，每天它都會(huì)得到重生，所以太陽能這種資源具有無限性特征，取之不盡，用之不竭。而且，太陽光幾乎無處不在，唯一的區(qū)別只是世界各地日照時(shí)間與日照強(qiáng)度有所差別，所以太陽能不會(huì)受到地域因素、氣候因素等自然因素的限制。
2 光伏發(fā)電相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)成及作用
2.1 太陽電池部分
光伏發(fā)電相關(guān)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的便是太陽電池。其中光能和電能相互轉(zhuǎn)換的基本單元便是太陽電池的各個(gè)單體，通常最小尺寸僅為4 cm2，最大為200 cm2，其工作電壓一般約在0.5 V左右，工作電流一般在20～25 mA之間，通常情況下不可以單獨(dú)形式進(jìn)行使用。所謂電池組件便是把單個(gè)太陽電池串聯(lián)或并聯(lián)然后進(jìn)行封裝，組件功率通常最小為幾瓦，最大為幾十瓦，能夠單獨(dú)進(jìn)行使用。然后再將這些組件進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)進(jìn)行安裝，便組成了方陣，其輸出功率可以達(dá)到負(fù)載對(duì)功率方面的要求。
2.2 具有儲(chǔ)備能量功能的蓄電池部分
儲(chǔ)能作用的蓄電池對(duì)于光伏發(fā)電而言是極其重要的構(gòu)成部分，其作用也非常重要。由于蓄電池具有儲(chǔ)備電能的功能，故而可以不停地進(jìn)行運(yùn)作，具有效率較高、污染較低的優(yōu)點(diǎn)。
2.3 具有控制充電和放電功能的控制器
對(duì)蓄電池而言，特別是鉛酸性質(zhì)的蓄電池，運(yùn)作時(shí)充電放點(diǎn)對(duì)其產(chǎn)生的影響極大，假如不能好好解決這個(gè)問題，不但會(huì)減少電池使用的年限，還影響其發(fā)電效果，因此防止蓄電池被過度充電或過度放電，就需要有相應(yīng)的控制系統(tǒng)來預(yù)防此問題，即充電放電方面的控制器。該控制器的工作原理是對(duì)蓄電池具有的電壓方面或者荷電狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)來判斷其是不是已達(dá)到充放電的臨界點(diǎn)，并且依據(jù)檢測(cè)出來的結(jié)果對(duì)蓄電池發(fā)號(hào)指令，控制其是否繼續(xù)充放電。
2.4 具有將直流電轉(zhuǎn)換為交流電功能的逆變器
我們知道，整流器的作用便是把交流電變?yōu)橹绷麟?。然而逆變器的功能則恰恰與之相反，把直流電向交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這樣將整流過程進(jìn)行逆向工作的形式便是所謂的“逆變”。太陽電池經(jīng)過太陽照射以后便形成了直流電，但是在供電系統(tǒng)中通過直流電進(jìn)行供電十分有限。除此以外，如果供電系統(tǒng)要將電壓進(jìn)行升高或降低的時(shí)候，只用在交流系統(tǒng)之中加上變壓器就可以了，而對(duì)于直流系統(tǒng)而言，要想對(duì)其電壓進(jìn)行升高或降低時(shí)所需的技術(shù)就太過復(fù)雜。對(duì)于光伏系統(tǒng)而言，對(duì)逆變器方面的要求也比較高，尤其在逆變效率方面及可靠性方面，要求其對(duì)直流輸入時(shí)產(chǎn)生的電壓有比較寬泛的適應(yīng)范圍。
3 太陽能相關(guān)技術(shù)在我國市政照明系統(tǒng)中的運(yùn)用
例如：某市共有過百的人行道，其夜晚照明效果很好，然而在路燈配電方面的設(shè)計(jì)還有缺陷，路燈在進(jìn)行電纜鋪設(shè)的時(shí)候沒有單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是從鄰近地區(qū)的路燈處進(jìn)行接電，這便使得這些路燈只有在晚上才能發(fā)揮功效，白天卻形同擺設(shè)。在天氣狀況不好的時(shí)候，這些路燈的照明效果便不是很好，對(duì)于較長通道而言特別是中間部分則效果更差，根本無法發(fā)揮其照明功能，導(dǎo)致此處治安較差。所以，該市對(duì)其人行道的相關(guān)照明問題和道路安全相關(guān)問題特別重視。為解決問題該市也曾費(fèi)勁腦汁，然而不是因?yàn)橘M(fèi)用過高，就是不利于地面平整和交通，使得許多辦法都行不通。經(jīng)過全面考慮以后，決定使用太陽能進(jìn)行發(fā)電。該市先在主干道上進(jìn)行試點(diǎn)，取得了很好的效果，隨后又不斷進(jìn)行擴(kuò)充，受到一致好評(píng)。
此主干道長度為73 m，寬度為7 m，高度約為2.4 m左右，且在通道的中部未設(shè)采光口。在這里安裝太陽能形式的路燈，其中節(jié)能燈共安裝了8套，主要依靠太陽能形式的電池板進(jìn)行供電。當(dāng)初設(shè)計(jì)的時(shí)候，原本計(jì)劃以12 V電壓的直流電源進(jìn)行供電，然而由于通道距離太長，使得電壓的損耗也過大，所以便通過逆變器把原本12 V電壓的直流電向220 V電壓的交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
人行通道中安置的太陽能形式的路燈使用僅限于白天，夜間則還從鄰近地區(qū)的路燈處進(jìn)行接電，其中太陽能形式的路燈每天12 h進(jìn)行照明。當(dāng)太陽能形式的路燈停止工作后，控制器便向太陽能形式的蓄電池發(fā)出指令，蓄電池隨后開始供電，直至傍晚時(shí)間，傍晚時(shí)候市政路燈進(jìn)行供電的時(shí)候，便向控制器發(fā)出指令，蓄電池便停止供電。利用此方法太能形式的蓄電池便和市政電纜之間相互交替為路燈進(jìn)行供電，使其可以24 h對(duì)道路照明。
4 市政照明系統(tǒng)中太陽能相關(guān)技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)
將在城市道路照明中采用太陽能進(jìn)行發(fā)電的相關(guān)技術(shù)，不但安全性高、節(jié)約能源、具有環(huán)保功能，還不再需要電纜進(jìn)行長距離鋪設(shè)。最近不論是國內(nèi)還是國外都出現(xiàn)了許多利用太陽能技術(shù)，并將此技術(shù)廣泛應(yīng)用于道路照明中，市政部門在鋪設(shè)太陽能發(fā)電的電纜時(shí)可以利用普通電纜的溝，這樣既避免浪費(fèi)也便于管控。太陽能主要通過兩種方式轉(zhuǎn)換為電能：其一為將太陽產(chǎn)生的輻射能向熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即通過太陽產(chǎn)生的輻射能進(jìn)行發(fā)電；其二為將太陽光向電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，此方法需要經(jīng)過光電器件，即所謂的 “光伏發(fā)電”。就目前市政照明而言，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電所采取的主要技術(shù)便是光伏技術(shù)，此技術(shù)是通過將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，將半導(dǎo)體置于其中按照光伏效應(yīng)相關(guān)原理將太陽光向電能進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換。市政部門利用太陽能進(jìn)行照明的相關(guān)系統(tǒng)共有4個(gè)構(gòu)成部分，即太陽能形式的電池板部分、具有控制充放電功能的控制器部分、蓄電池部分和燈泡部分，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電不但能夠直接以直流電形式產(chǎn)生，亦可經(jīng)逆變器將其進(jìn)行轉(zhuǎn)變，形成220 V電壓的交流電，太陽能形式的電池板具有的面積和具有的轉(zhuǎn)換率是決定其照明系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。太陽能屬于再生能源，存在于世界的各個(gè)角落，然而目前關(guān)于利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的相關(guān)研究還剛剛起步。伴隨科技的飛速發(fā)展，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的領(lǐng)域也會(huì)日益擴(kuò)大，亦會(huì)從重量轉(zhuǎn)變?yōu)橹刭|(zhì)，提升太陽能在轉(zhuǎn)換方面的效率可以促進(jìn)其在發(fā)電方面相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)市政部門在照明系統(tǒng)方面的突破性發(fā)展。
5 結(jié)語
總之，市政照明采用太陽能形式的路燈不但節(jié)約了成本，還給市民生活提供了一種更好的體驗(yàn)方式，伴隨社會(huì)的不斷進(jìn)步，太陽能相關(guān)技術(shù)也會(huì)被應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，而利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的光伏發(fā)電也會(huì)更加普及，市政照明也會(huì)設(shè)計(jì)得越來越科學(xué)、越來越合理。
