太陽能光伏技術的應用

程曉芳 郭峰

【摘要】鑒于太陽能取之不竭，用之不盡。太陽能的獲取不受地域限制，太陽能已經成為人類使用能源的重要組成組分，并不斷得到發展。太陽能光伏發電是一種可替代傳統能源的新興的可再生資源。本文從太陽能光伏技術的應用角度出發，重點闡述了太陽能光伏發電的大規模應用、中規模應用和小規模應用。

【關鍵詞】光伏發電系統;蓄電池;規模應用

在當今遭遇能源危機及環境污染等重大問題面前，太陽能展現出明顯的優勢。太陽能是一種清潔、環保、安全的可再生資源，人類對太陽能的利用主要是光熱利用、光化學利用和光電應用。太陽能的光伏發電也就是說，利用太陽能電池的光生伏特效應，將太陽能直接轉換成電能。在各國政府的政策法規強力支持和技術的推動下，光伏產業自20世紀90年代進入了快速發展時期，光伏產業已經成為當今發展最快的技術產業之一[1]。

太陽能光伏技術的應用按規模可以分為大中小三類，其中大規模應用主要是獨立光伏發電系統的獨立光伏發電站和混合式光伏發電系統的風光互補光伏發電站等;中規模應用主要用于通訊、交通設施燈、工業和城市與建筑結合的并網光伏發電系統的應用等;小規模應用指比用戶系統規模還要小的類型，如太陽能日用電子產品。

一、大規模應用

1.獨立光伏發電系統。獨立光伏發電系統也被稱為離網光伏發電系統，其發電方式不與電網相連，只靠太陽能電池供電。通常用作便攜式設備的電源，給遠離國家電網的地區或者設備供電。

直流光伏發電系統，分為無蓄電池的直流光伏發電系統和有蓄電池的直流光伏發電系統兩種。無蓄電池的直流光伏發電系統，不需要蓄電池儲能，這樣可以提高太陽能利用效率。其特點是用電負載為直流負載，主要在白天使用。太陽能電池直接與用電負載相連，有光照時可以發電供負載不限時間的工作，沒有光照時就停止工作。其典型應用時太陽能光伏水泵。有蓄電池的直流光伏發電系統，有光照時可以發電供負載使用，同時可以向蓄電池存儲電能。在晚上或者陰雨天沒有光照時，由蓄電池向負載供電。其應用很廣泛。

交流光伏發電系統與直流光伏發電系統相比，需要交流逆變器，將直流電轉換為交流電，為交流負載供電。

2.并網光伏發電系統。并網光伏發電系統是利用太陽能電池組件，在有光照時將轉換的直流電通過并網逆變器轉換成符合電網需求的交流電之后直接與電網相連。產生的電能除了供給交流負載外，多余的反饋給電網。在陰雨天或者晚上沒有光照時，由電網供電。并網發電不需要用蓄電池儲能，這樣既可以節省蓄電池的費用，又可以充分利用太陽能光伏組件所發的電能而減小能耗，進而可以降低太陽能發電的成本。由此看到，并網光伏發電系統直接與國家電網相連，把太陽能轉換成電能，是當今世界太陽能光伏發電的主流趨勢。并網光伏發電系統主要有兩種形式：集中式并網光伏發電系統和分布式并網光伏發電系統。

集中式并網光伏發電，指所發電能被直接輸送到公共電網，由公共電網統一分配到用戶，與公共電網之間的電力交換是單向的。這種發電方式投資大，占地面積大，沒有太大的發展空間，一般都是國家投資建的大型光伏發電站。比如荒漠上的光伏電站常采用這種方式并網發電。

分布式并網光伏發電，又被稱為分散式并網光伏發電或者住宅用并網光伏發電。指在有太陽光照時，將太陽能轉換的電，經過輸送、逆變成交流電直接分配到住宅內的用電負載上，多余或者不足的電力通過連接公共電網來調節，與公共電網的電力交換可能是雙向的，適用于小型的光伏發電系統。

3.混合式光伏發電系統。混合式光伏發電系統不但使用太陽能電池組件發電，還使用各種發電技術，如燃油發電，風力發電等。與單獨太陽能光伏發電相比，其對天氣的依賴性相對較小，但系統控制相對復雜，安裝工程量大，而且存在噪音和污染。

混合式光伏發電系統典型應用為風光互補發電系統[2]。風光互補發電系統利用風能和太陽能發電，沒有光照時由風能發電，有光照時由太陽能發電，在既有風又有光照時兩者同時發揮作用，實現了不分晝夜、不分季節的發電，比單獨的太陽能更使用。

具體特點：

（1）利用太陽能和風能的互補性，無需外接供電，可以獲得比較穩定的輸出，提高系統供電的穩定性和可靠性;

（2）在保證同樣供電的情況下，可大大減少蓄電池的容量;

（3）可以獨立供電，在遇到自然災害時用戶的用電不受影響;

（4）低壓供電，運行安全，維護簡便;

（5）減少了電力設施建設和維護開支，節約成本。總而言之，發展風光互補光伏發電系統有著廣闊的前景。

二、中規模應用

在交通領域的應用，如航標燈、交通信號燈、交通警示燈、交通標志燈、路燈、高空障礙燈、鐵路信號等、公路道班供電等。在通訊、通信領域的應用，如無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播電源系統、衛星電視接收系統、農村程控電話光伏系統、小型通信機等。在石油、海洋領域的應用，如石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象觀測設備等。

太陽能光伏發電的另一個很重要的應用是光伏建筑一體化的發電系統[3]，使光伏發電與建筑物結合，讓太陽能電池光伏組件作為建筑物的一部分，用建筑物的迎光面，吸收太陽輻射能直接變成電能，使大型建筑在未來實現電能自給自足。鑒于其投資小、建設周期短、占地面積小等優點是未來的發展方向。

三、小規模應用

太陽能日用電子產品。如太陽能庭院燈、路燈、草坪燈;太陽能電池充電器;太陽能電池路燈;太陽能電池手表、計算器;太陽能電池帽;太陽能電池電動玩具;太陽能電池換氣扇等。

參考文獻

[1]太陽能光伏網站.http：//solar.ofweek.com.

[2]尹靜，張慶范.淺析風光互補發電系統[J].變頻器世界， 2008（8）：43-45.

[3]尤文志.太陽能光伏建筑一體化[J].建筑節能，2009 （7）：1-9.