摘要：隨著時間的推移，全球能源的使用趨勢開始發(fā)生了改變。以石油、天然氣為主的化石能源正逐漸被環(huán)保潔凈的可再生能源所取代。其中，太陽能作為傳統(tǒng)能源里最為主要的替換能源之一，一直以來都備受廣大研究者的關(guān)注，而太陽能光伏發(fā)電技術(shù)也在社會的迅速發(fā)展下有了更加廣泛的應(yīng)用與更高的實用價值?？偠灾?，此項技術(shù)的完善能更有效地緩解供電壓力，讓太陽能以一種節(jié)能環(huán)保的形式高效轉(zhuǎn)化為電能。本文會就此對太陽能光伏發(fā)電的中長期隨機特性進(jìn)行分析與研究。
關(guān)鍵詞：資源；太陽能；光伏發(fā)電；隨機特性；環(huán)境保護(hù)
引言：由我國現(xiàn)階段經(jīng)濟和社會發(fā)展的情況來看，對于良好環(huán)境的維持將會成為未來的重大難題之一，相關(guān)法律和研究都應(yīng)盡快做出行動，以避免將來的資源緊缺及環(huán)境污染給人類生活所帶來的巨大影響。因此，廣大群眾應(yīng)該更多重視能源問題，而科學(xué)研究者也應(yīng)努力尋找更加多樣化的新興能源，實時關(guān)注太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展，讓可再生清潔能源早日駐進(jìn)千家萬戶。
一、太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.太陽能光伏發(fā)電原理
光伏發(fā)電歸根結(jié)底還是在進(jìn)行一項將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)反應(yīng)，該轉(zhuǎn)換過程被稱為“光生伏打效應(yīng)”，是通過半導(dǎo)體材料將光子轉(zhuǎn)換為電能的過程，太陽能電池正是根據(jù)該反應(yīng)運作的。更加詳細(xì)一點說，就是當(dāng)陽光照射半導(dǎo)體材料時，部分光子便會從表面被反射出去，其余的光子會被分為兩個部分，一部分將被半導(dǎo)體吸收，而另一部分則傳輸時直接被半導(dǎo)體透過。此時，一些被吸收的光子會轉(zhuǎn)換為熱能，而另一些光子會與構(gòu)成半導(dǎo)體的價電子發(fā)生碰撞，從而在價帶中生成電子-空穴對。如此一來，太陽光能以一個電子-空穴對的形式轉(zhuǎn)換成電能，然后通過半導(dǎo)體內(nèi)部的電場來反應(yīng)以產(chǎn)生電流，把多塊電池半導(dǎo)體連接，則可形成可靠穩(wěn)定的多個電流和電壓，在各種惡劣環(huán)境下輸出功率、穩(wěn)定運行。
2. 利用太陽能光伏發(fā)電所存在的問題
首先，考慮到光伏陣列輸出特性的多峰值特征，研究人員有時是會采用不同型號的光伏組件進(jìn)行排列組合的，而且哪怕是同一型號的組件，因為一些不可抗力例如塵土和老化等也會導(dǎo)致光伏組件與組件之間型號并不匹配，這種多峰值的情況往往會降低光伏陣列輸出的工作效率，無法實現(xiàn)利益最大化。而在進(jìn)行系統(tǒng)并網(wǎng)后，也可能會造成一些有關(guān)電能質(zhì)量的不確定性。譬如說，若光伏陣列系統(tǒng)使用了大量電子物件，諧波污染就可能發(fā)生并威脅到電網(wǎng)安全；若系統(tǒng)的波動與隨機性無法得到良好控制，電網(wǎng)的電壓也會產(chǎn)生一定波動，增加線路上不必要的損耗。
與此同時，國內(nèi)對于日照時間的觀測一大部分是依賴國外機構(gòu)，例如美國宇航局提供的數(shù)據(jù)，這樣做對國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展會產(chǎn)生較大的局限性。而在精確度方面，大部分相關(guān)工作人員并未做好實際測量，對于系統(tǒng)效果并不能達(dá)到有效預(yù)期，一些光伏發(fā)電系統(tǒng)的傾角設(shè)計也缺少計算機的三維模擬輔助，無法精確前期數(shù)據(jù)和后期數(shù)據(jù)，最終造成電路上原本可以避免的缺失。然而，企業(yè)之間大多也并不愿互相交流技術(shù)，在這種情況下，太陽能光伏發(fā)電的整體發(fā)展將難以有上升空間。
二、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用
1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)可以被當(dāng)作是配電網(wǎng)絡(luò)中很重要的構(gòu)成部分之一，一般情況下，該系統(tǒng)會給根據(jù)自身是否具有儲能設(shè)備來分為兩種次級系統(tǒng)，或者會根據(jù)光伏的功率等特征情況又分為分布式小型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，或者集中型大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。事實上，集中式大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)大多都與國家級設(shè)備或用電站有關(guān)，因為它能將發(fā)出的電直接運輸至電網(wǎng)，然后電網(wǎng)則會向各居民用戶統(tǒng)一供應(yīng)電力?？紤]到集中式并網(wǎng)系統(tǒng)在建造時往往需要很長的建設(shè)周期與投資額度，并且具有很大的占地面積，我國目前還沒有提倡其大量開展。反觀并網(wǎng)主流----分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，由于它低成本、小面積、易建造等的優(yōu)勢，國家已經(jīng)給出很多政策去扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
值得一提的是，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的容量很大，其轉(zhuǎn)換功率也遠(yuǎn)高于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，畢竟并網(wǎng)發(fā)電始終還是以一種連接到國家電網(wǎng)的方式運作的，而且它作為一種無需蓄電池的形態(tài)工作，大大減少了電網(wǎng)相關(guān)的運行成本。大部分政府大樓、大型設(shè)施及夜景美化系統(tǒng)等供電也都是由并網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)，故這樣的發(fā)電裝置一直都是國家儲備能源的重要途徑。
2.獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的建立
與并網(wǎng)光伏系統(tǒng)恰恰相反，由獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電力便無需與公共電腦系統(tǒng)的大型電網(wǎng)相對接，而雖說并網(wǎng)系統(tǒng)是世界上太陽能光伏領(lǐng)域最有發(fā)展前景的技術(shù)，獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)也有著自己的一份功勞。它由太陽能陣列以及相關(guān)電池相連而組成在一起，每當(dāng)光照充足的時候，這個陣列便會提供功率，讓設(shè)備開始運行。在此基礎(chǔ)上，電池的直流功率還可以通過逆變器而被轉(zhuǎn)換成50Hz左右的功率，并利用絕緣二極管可將陣列分割，從而提高其穩(wěn)定性和可靠性。如此一來，假設(shè)某一太陽能陣列無法工作，那一部分就不會是的其余陣列斷路或短路，所以一般都是采用多個逆變器來提高其工作效率。
獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)一般都地處偏遠(yuǎn)位置，例如在一些杳無人煙的小島嶼或者邊境地區(qū)使用。與并網(wǎng)光伏系統(tǒng)不同的是，它就需要用到儲能設(shè)備，因為其使用的能源僅僅是太陽能，而夜晚時便無法得到更多能量了，所以白天時就需要進(jìn)行電力儲備，以供夜晚時的照明設(shè)施或是其他電力項目使用。這樣的儲能設(shè)備雖然能保證全天量的電力供給，但有一個不可避免的缺點就是它由氣候環(huán)境等因素帶來的的不確定性會很大，所以無從保證它能否三百六十五天時時穩(wěn)定可用。無論如何，若是能為這些偏遠(yuǎn)地區(qū)提供穩(wěn)定電力供應(yīng)，于社會、于人民都有著很大的價值意義，所以廣大科研工作者也應(yīng)該多多關(guān)注獨立光伏發(fā)電系動，為其發(fā)展作出相應(yīng)行動。
3.光伏建筑的一體化應(yīng)用優(yōu)化
光伏建筑一體化是新時代下關(guān)于此項能源發(fā)展的重要應(yīng)用之一，它可謂是城市區(qū)域內(nèi)能利用太陽能的最為有效的措施。一體式、建材式、外置式等等都可以成為它們一體化的可實施形式。要注意的一點就是工程人員應(yīng)精確仔細(xì)計算最佳傾角，盡可能地避免相關(guān)誤差,并在不同條件（例如平頂式或圓形曲面式）中采取不同的計算測量方法。此項應(yīng)用如今在光伏發(fā)電中屬于非常熱門的技術(shù)之一，工程人員需要將光伏器具放置于建筑物里容易采光的位置上，以便于實現(xiàn)電網(wǎng)與光伏的相連接，將光伏器具進(jìn)行有效集成，并在屋頂安置多塊光伏電池板，用光伏玻璃墻來代替建筑物上的幕墻，如此一來，不僅可以保證收集到的太陽能得到有效利用，還能降低光伏建筑的相關(guān)建設(shè)運營成本費用。與此同時，考慮到當(dāng)代社會強調(diào)市區(qū)建筑的良好外觀、市容市貌，工程人員也給替換為符合標(biāo)準(zhǔn)的彩色玻璃幕墻，做到因地制宜,合理選擇，努力實現(xiàn)更大范圍的光伏建筑一體化并完善相關(guān)技術(shù)。
結(jié)束語
綜上所述，根據(jù)此次研究的分析來看，太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)仍然是具有清潔環(huán)?？稍偕膬?yōu)勢，并能大大提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的電能供應(yīng)效率。盡管該系統(tǒng)也存在著些許不足，但始終還是今后電力能源的主要發(fā)展方向，因此無論是政府部門還是企業(yè)工廠都得重視起太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)與應(yīng)用，使我國能跟隨國際潮流進(jìn)行減少使用化石能源、鼓勵開展可再生能源的活動，也進(jìn)一步推動社會經(jīng)濟的發(fā)展，緩解廣大市民的用電壓力。
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標(biāo)題：太陽能光伏發(fā)電的中長期隨機特性分析
承擔(dān)部分：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建立的有關(guān)問題
技術(shù)問題：太陽能發(fā)電過程中具有中長期隨機特性的特點，光伏板在進(jìn)行發(fā)電過程中，要根據(jù)太陽的具體位置進(jìn)行調(diào)整，才能有效的保障發(fā)電效率。通過對太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用分析，有效實現(xiàn)了獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的建立，優(yōu)化了光伏建筑的一體化的應(yīng)用。
效果：良好的解決了太陽能光伏發(fā)電中長期隨機特性問題的解決，加強了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用效率