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摘要：在太阳能利用方面，太阳能光伏发电是太阳能利用的重要环节。光伏电池组件是太阳能发电的关键部件，太阳能光照和电流关系决定了其发电特性。在已有的装机容量和占地基础上，全年如何得到最大发电量，是太阳能光伏电站设计的关键所在。本文对太阳能光伏电站设计影响因素进行了探讨。
关键词：太阳能；光伏电站；设计；影响因素；注意问题
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
随着人们对绿色能源认识程度的提高,以及在国家政策的大力推动下,太阳能光伏发电的应用将日渐广泛,将来和电网的并网事宜也一定可以得到很好的解决。太阳能光伏发电技术作为21世纪造福于人类的清洁能源技术，应该得到全世界各国的重视和研究开发，我国应该加大对太阳能光伏发电技术的政策支持，将其更加广泛的应用于各个领域。
一、太阳能光伏电池的发展阶段
按照年代早晚、能量转换效率和生产成本进行分析，人们对太阳能电池类型分为若干代。目前，以不同基底板和掺杂不同材料的太阳电池种类较多，划分方法也很多，德国MAGreen提出将所有类型的太阳能光伏电池划分为3代。第1代为所有单晶硅、多晶硅和砷化镓电池形式，以硅材料作为基底的太阳电池板元件的工业产品，转换效率可达到18%，其寿命在20年左右。国内专家预测，到“十二五”末，该效率将在现有基础上提高1%～2%。第2代为薄膜型太阳电池板元件，为降低造价，其基底主要是以廉价载体为主(包括玻璃、陶瓷等)，可在载体上覆盖微米级的光电转换材料，第2代太阳电池的转换效率较低，不同形式的电池效率相差也很大，大约在5%～12%，它的另一缺点是稳定性和寿命较低，但成本下降很多。目前，第2代电池已有生产，但规模化应用还没有形成。第3代电池是正在研发的电池形式，利用不同材料构成的多层薄膜叠加结构或同种异相材料由于太阳辐照能是以不同光谱传输的能量(包括紫外光、可见光和红外光谱)，因而可利用不同材料层对不同光谱的吸收效果，最大限度地完成光－电转换。根据预测，多层混合相结构的太阳电池效率可达到60%，假定这一效率能够实现，以青海格尔木地区太阳辐照条件推算，若用第1代电池板发电，以每平方千米为基础，年发电量可达50GW·h，而用第3代电池板发电，每平方千米年发电量可达150GW·h。
电池是以年代为划分阶段的，实际上，这种划分方法不符合材料分类原则、效率划分原则，也不符合生产成本原则。现阶段大多数太阳能发电应用仍采用第1代产品，第2代产品的应用比例很低，主要用于特殊需要的场合;第3代产品处于实验室阶段，与实际和低成本应用有相当距离。
二、太阳能的主要利用形式和光伏发电的运行方式
太阳能电池发电与火力、水力、柴油发电比较具有许多优点，如安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、维护简便、可以无人值守、建站周期短、规模大小随意、无需架设输电线路、可以方便地与建筑物相结合等，因此，无论从近期还是远期，无论从能源环境的角度还是从边远地区和特殊应用领域需求的角度来考虑，太阳能电池发电都极具吸引力。目前，太阳能电池发电系统大规模应用的唯一障碍是其成本高，预计到21世纪中叶，太阳能电池发电的成本将会下降到同常规能源发电相当。届时，太阳能电池发电将成为人类电力的重要来源之一。
目前太阳能的利用形式主要有光热利用、光伏发电利用和光化学转换三种形式。光热利用具有低成本，方便，利用效率较高等优点，但不利于能量的传输，一般只能就地使用，而且输出能量形式不具备通用性。光化学转换在自然界中以光合作用的形式普遍存在，但目前人类还不能很好地利用。光伏发电利用以电能作为最终表现形式，具有传输极其方便的特点，在通用性、可存储性等方面具有前两者无法替代的优势。且由于生产太阳能电池的原料-硅储量十分丰富、太阳电池转换效率不断提高、生产成本不断下降，都促使太阳能光伏发电在能源、环境和人类社会未来发展中占据重要地位。
三、影响太阳能光伏电池光电转换效率的因素
1、气象环境因素对太阳能光伏电池光电转换效率的影响
太阳能光伏电池长期暴露在自然环境中，风雨雷电等因素都会对太阳能光伏电池产生影响，光照、风力、温度等都会形成对太阳能光伏电池光电转换效率的改变，有些因素甚至能造成太阳能光伏电池功能和结构的损坏，应在太阳能光伏电厂和电站设计工作时积极开展气象和环境监测。
2、太阳能光伏电池板倾角对光电转换效率的影响
太阳能光伏电池板需要以最佳的角度吸收阳光，这样才能真正起到提高光电转换效率的作用，在不同季节、不同地理位置、不同日照条件下，太阳能光伏电池板的角度也会有很大的变化，要根据季节、经纬度和日照时间的变化积极调整太阳能光伏电池板的倾角。
3、太阳能光伏电池表面清洁度对光电转换效率的影响
太阳能光伏电池表面清洁用清洁系数表示，根据经验太阳能光伏电池表面如果间隔3d没有清洁，那么表面清洁系数就会有0．01的下降，并且随着污物的增多产生静电效应，影响太阳能光伏电池的光电转换。
四、太阳能光伏电站设计中应注意的要点
1、气象环境因素的确定
应在太阳能光伏电站的设计中重点考虑气象环境因素，建立太阳能光伏电站的气象环境设备，确保气象环境仪器设备的功能，对影响太阳能光伏电站运行的特殊天候进行严密监控，发挥气象环境的预报作用，在确保太阳能光伏电站稳定的同时，实现太阳能光伏电池的高效率运行。
2、太阳能光伏电池最佳倾角的确定
要根据太阳能光伏电站的地理位置和每天的辐照值绘制太阳能光伏电池的光电转换曲线，在通过计算太阳高度角确定太阳能光伏电池倾角，通过计算机编程调节太阳能光伏电池的倾角，提高太阳能光伏电池的光电轉换效率。
3、太阳能光伏电池表面清洁频率的确定
太阳能光伏电站在设计初期需要对太阳能光伏电池在环境中受到污染的情况进行了解，确定污染物沾染太阳能光伏电池表面的情况，特别注意大风、强对流和沙尘暴天气对太阳能光伏电池表面的影响，再根据当地人工成本确定太阳能光伏电池的清洁频率。在我国北方太阳能光伏电池清洁频率以7d为周期，在南方太阳能光伏电池清洁周期可以延长到10～14d。
4、太阳能光伏电站的经济性
在太阳能光伏电站的设计过程中要重点考虑太阳能光伏电站的经济性，要防止重复建设问题的出现，设计工作中要有适当的超前意识，要放眼于区域经济未来的发展和光伏企业的规模效应，合理确定太阳能光伏电站的规模和数量。
结束语
在光伏电站设计中，需对多个参数的设置进行反复比较才能选取最佳方案。在选取光伏电池板布板方案中，要考虑到光伏发电电池板与地面角度和发电量的关系，特别是占地和单位面积占地与全年发电量的关系最为重要，同时也要考虑到电池板清洁系数对发电量的影响。
参考文献
[1]黄湘．国际太阳能资源及太阳能热发电趋势［J］．华电技术，2009，31(12).
[2]周四清，马超群，李林.太阳能光伏产业可持续发展理论研究思考[J].科技进步与对策，2010.
[3]王晏,甘贵林.太阳能路灯在城市中的应用探讨[J].青海科技，2008.
[4]张兴然.太阳能光伏发电技术研究[J].天津工程师范学院学报，2009.
[5]李建忠等．太阳能光伏发电应用研究进展综述[J]．广西大学学报，2012.
关键词：太阳能；光伏电站；设计；影响因素；注意问题
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
随着人们对绿色能源认识程度的提高,以及在国家政策的大力推动下,太阳能光伏发电的应用将日渐广泛,将来和电网的并网事宜也一定可以得到很好的解决。太阳能光伏发电技术作为21世纪造福于人类的清洁能源技术，应该得到全世界各国的重视和研究开发，我国应该加大对太阳能光伏发电技术的政策支持，将其更加广泛的应用于各个领域。
一、太阳能光伏电池的发展阶段
按照年代早晚、能量转换效率和生产成本进行分析，人们对太阳能电池类型分为若干代。目前，以不同基底板和掺杂不同材料的太阳电池种类较多，划分方法也很多，德国MAGreen提出将所有类型的太阳能光伏电池划分为3代。第1代为所有单晶硅、多晶硅和砷化镓电池形式，以硅材料作为基底的太阳电池板元件的工业产品，转换效率可达到18%，其寿命在20年左右。国内专家预测，到“十二五”末，该效率将在现有基础上提高1%～2%。第2代为薄膜型太阳电池板元件，为降低造价，其基底主要是以廉价载体为主(包括玻璃、陶瓷等)，可在载体上覆盖微米级的光电转换材料，第2代太阳电池的转换效率较低，不同形式的电池效率相差也很大，大约在5%～12%，它的另一缺点是稳定性和寿命较低，但成本下降很多。目前，第2代电池已有生产，但规模化应用还没有形成。第3代电池是正在研发的电池形式，利用不同材料构成的多层薄膜叠加结构或同种异相材料由于太阳辐照能是以不同光谱传输的能量(包括紫外光、可见光和红外光谱)，因而可利用不同材料层对不同光谱的吸收效果，最大限度地完成光－电转换。根据预测，多层混合相结构的太阳电池效率可达到60%，假定这一效率能够实现，以青海格尔木地区太阳辐照条件推算，若用第1代电池板发电，以每平方千米为基础，年发电量可达50GW·h，而用第3代电池板发电，每平方千米年发电量可达150GW·h。
电池是以年代为划分阶段的，实际上，这种划分方法不符合材料分类原则、效率划分原则，也不符合生产成本原则。现阶段大多数太阳能发电应用仍采用第1代产品，第2代产品的应用比例很低，主要用于特殊需要的场合;第3代产品处于实验室阶段，与实际和低成本应用有相当距离。
二、太阳能的主要利用形式和光伏发电的运行方式
太阳能电池发电与火力、水力、柴油发电比较具有许多优点，如安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、维护简便、可以无人值守、建站周期短、规模大小随意、无需架设输电线路、可以方便地与建筑物相结合等，因此，无论从近期还是远期，无论从能源环境的角度还是从边远地区和特殊应用领域需求的角度来考虑，太阳能电池发电都极具吸引力。目前，太阳能电池发电系统大规模应用的唯一障碍是其成本高，预计到21世纪中叶，太阳能电池发电的成本将会下降到同常规能源发电相当。届时，太阳能电池发电将成为人类电力的重要来源之一。
目前太阳能的利用形式主要有光热利用、光伏发电利用和光化学转换三种形式。光热利用具有低成本，方便，利用效率较高等优点，但不利于能量的传输，一般只能就地使用，而且输出能量形式不具备通用性。光化学转换在自然界中以光合作用的形式普遍存在，但目前人类还不能很好地利用。光伏发电利用以电能作为最终表现形式，具有传输极其方便的特点，在通用性、可存储性等方面具有前两者无法替代的优势。且由于生产太阳能电池的原料-硅储量十分丰富、太阳电池转换效率不断提高、生产成本不断下降，都促使太阳能光伏发电在能源、环境和人类社会未来发展中占据重要地位。
三、影响太阳能光伏电池光电转换效率的因素
1、气象环境因素对太阳能光伏电池光电转换效率的影响
太阳能光伏电池长期暴露在自然环境中，风雨雷电等因素都会对太阳能光伏电池产生影响，光照、风力、温度等都会形成对太阳能光伏电池光电转换效率的改变，有些因素甚至能造成太阳能光伏电池功能和结构的损坏，应在太阳能光伏电厂和电站设计工作时积极开展气象和环境监测。
2、太阳能光伏电池板倾角对光电转换效率的影响
太阳能光伏电池板需要以最佳的角度吸收阳光，这样才能真正起到提高光电转换效率的作用，在不同季节、不同地理位置、不同日照条件下，太阳能光伏电池板的角度也会有很大的变化，要根据季节、经纬度和日照时间的变化积极调整太阳能光伏电池板的倾角。
3、太阳能光伏电池表面清洁度对光电转换效率的影响
太阳能光伏电池表面清洁用清洁系数表示，根据经验太阳能光伏电池表面如果间隔3d没有清洁，那么表面清洁系数就会有0．01的下降，并且随着污物的增多产生静电效应，影响太阳能光伏电池的光电转换。
四、太阳能光伏电站设计中应注意的要点
1、气象环境因素的确定
应在太阳能光伏电站的设计中重点考虑气象环境因素，建立太阳能光伏电站的气象环境设备，确保气象环境仪器设备的功能，对影响太阳能光伏电站运行的特殊天候进行严密监控，发挥气象环境的预报作用，在确保太阳能光伏电站稳定的同时，实现太阳能光伏电池的高效率运行。
2、太阳能光伏电池最佳倾角的确定
要根据太阳能光伏电站的地理位置和每天的辐照值绘制太阳能光伏电池的光电转换曲线，在通过计算太阳高度角确定太阳能光伏电池倾角，通过计算机编程调节太阳能光伏电池的倾角，提高太阳能光伏电池的光电轉换效率。
3、太阳能光伏电池表面清洁频率的确定
太阳能光伏电站在设计初期需要对太阳能光伏电池在环境中受到污染的情况进行了解，确定污染物沾染太阳能光伏电池表面的情况，特别注意大风、强对流和沙尘暴天气对太阳能光伏电池表面的影响，再根据当地人工成本确定太阳能光伏电池的清洁频率。在我国北方太阳能光伏电池清洁频率以7d为周期，在南方太阳能光伏电池清洁周期可以延长到10～14d。
4、太阳能光伏电站的经济性
在太阳能光伏电站的设计过程中要重点考虑太阳能光伏电站的经济性，要防止重复建设问题的出现，设计工作中要有适当的超前意识，要放眼于区域经济未来的发展和光伏企业的规模效应，合理确定太阳能光伏电站的规模和数量。
结束语
在光伏电站设计中，需对多个参数的设置进行反复比较才能选取最佳方案。在选取光伏电池板布板方案中，要考虑到光伏发电电池板与地面角度和发电量的关系，特别是占地和单位面积占地与全年发电量的关系最为重要，同时也要考虑到电池板清洁系数对发电量的影响。
参考文献
[1]黄湘．国际太阳能资源及太阳能热发电趋势［J］．华电技术，2009，31(12).
[2]周四清，马超群，李林.太阳能光伏产业可持续发展理论研究思考[J].科技进步与对策，2010.
[3]王晏,甘贵林.太阳能路灯在城市中的应用探讨[J].青海科技，2008.
[4]张兴然.太阳能光伏发电技术研究[J].天津工程师范学院学报，2009.
[5]李建忠等．太阳能光伏发电应用研究进展综述[J]．广西大学学报，2012.