家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)：最環(huán)保的“發(fā)電廠”

王春華

我國是發(fā)展中大國，同時是資源消耗大國，而人均資源儲量又偏低。快速的工業(yè)化進程和巨大的消費需求使我國資源的對外依賴性逐步加強，環(huán)境污染也愈發(fā)嚴重。與此同時，我國很多居住在偏遠地區(qū)的人們還存在用電困難的問題。這些客觀條件迫使我們更加努力尋找和開發(fā)新能源，而太陽能光伏發(fā)電就是其中之一。

一、家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏電池組件、光伏系統(tǒng)電池控制器、蓄電池和交直流逆變器構成，核心元件是光伏電池組件。其中，光伏電池組件：將太陽的光能直接轉化為電能。交直流逆變器：用于將直流電轉換為交流電的裝置。此外，逆變器還具有自動穩(wěn)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質量。蓄電池：用于存儲從光伏電池轉換來的電力，按照需要隨時釋放出來使用。充放電控制器：具有自動防止太陽能光伏電源系統(tǒng)的儲能蓄電池組過充電和過放電的設備，它是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。

二、光伏發(fā)電的優(yōu)點

光伏發(fā)電的優(yōu)點充分體現(xiàn)在以下幾個方面：1．太陽能資源取之不盡，用之不竭。照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大6000倍。另外，根據(jù)太陽產(chǎn)生的核能計算，太陽要照射地球600多億年。2．綠色環(huán)保。光伏發(fā)電本身不需要燃料，沒有二氧化碳的排放，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲。3．應用范圍廣。只要有光照的地方就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng)。4．使用壽命長、維護簡單、可靠性高。晶體硅太陽能電池壽命長達20～35年：由于無機械轉動部件，操作、維護簡單，可靠性高，加之現(xiàn)在均采用自動控制技術，基本不用人工操作。5．太陽能電池組件結構簡單，體積小且輕，便于運輸和安裝，光伏發(fā)電系統(tǒng)建設周期短。6．系統(tǒng)組合容易。若干太陽能電池組件和蓄電池單體組合成為系統(tǒng)的太陽能電池方陣和蓄電池組；逆變器、控制器也可以集成。所以光伏發(fā)電系統(tǒng)可大可小，極易組合、擴容。

三、家用太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

至2007年底，已有大約75萬套家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進入用戶家庭。在這些用戶之中，大多數(shù)都是牧區(qū)的牧民家庭，這些家庭的通電水平還比較低，一般只能滿足基本的照明需要。除此以外，還有林區(qū)和農(nóng)區(qū)的農(nóng)戶和養(yǎng)蜂戶以及無電的學校、商店等小單位已在使用家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，還有一些缺電地區(qū)的城鎮(zhèn)居民，也成為家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的用戶。如果這些家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的保有量按80％計算，加上國家光明工程和送電到鄉(xiāng)工程的光伏電站，中國目前至少有100萬戶家庭主要依靠光伏發(fā)電系統(tǒng)解決基本的生活照明用電。

到2007年底，中國的光伏發(fā)電市場累計安裝量達到70MW，其中約43％為農(nóng)村電力建設方面的應用，而全國大約還有300萬無電戶，估計其中至少還有150萬戶需要在今后的十年內采用光伏或風光互補發(fā)電系統(tǒng)來解決。由于居住條件的限制，他們中的大多數(shù)只能采用分散的供電方式，即采用家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。而許多已經(jīng)用上光伏系統(tǒng)的用戶也將升級換代，提高用電水平。因此，中國的光伏市場潛力仍然很大。

在人口稠密的都市中，光伏發(fā)電系統(tǒng)也正起著越來越重要的作用。沒有油田煤礦的上海擁有兩億平方米的屋頂，每天只要有陽光，每個屋頂將會是一個小型的綠色發(fā)電廠，把上海的大小屋頂、建筑立面聯(lián)合起來，可建成一座巨型“發(fā)電廠”。以上海現(xiàn)有兩億平方米平屋頂?shù)?.5％，即十萬個屋頂(約300萬平方米)，為其安裝“太陽能并網(wǎng)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)”，每年至少能發(fā)電4.3億度，這將很大緩解上海的用電緊張。

光是一種清潔、可再生能源，并且太陽能資源在我國廣泛分布。由于我國是一個能源消耗大國，并且人口分布極不合理，因此發(fā)展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對于我國的可持續(xù)發(fā)展、保持能源供給的獨立性和安全性，以及分散人口地區(qū)居民用電具有重要意義。對能源的需求，對新技術的追求以及人們不斷提高的物質文化的需要，都將促使太陽能光伏技術成為本世紀的關鍵技術，而家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)也必會走進千家萬戶。