太陽能發(fā)電全球互聯(lián)換電項(xiàng)目研究

■秦毅 楊智敏

（香港國際天災(zāi)研究會 貴州貴陽550003）

太陽能發(fā)電全球互聯(lián)換電項(xiàng)目研究

■秦毅 楊智敏

（香港國際天災(zāi)研究會 貴州貴陽550003）

當(dāng)前，在全球能危機(jī)以及溫室效應(yīng)日益加劇的背景下，太陽能電池作為重要的可再生替代能源，有強(qiáng)大競爭力，市場需求將進(jìn)一步增加，前景十分可觀。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)發(fā)明了一種全球互聯(lián)換電太陽能發(fā)電技術(shù)，將太陽能發(fā)電板在全球各個主要國家和地區(qū)進(jìn)行安裝后，通過互聯(lián)想通，隨著地球自轉(zhuǎn)將一直都有太陽能電板在陽光下進(jìn)行發(fā)電，通過"接力賽"形式不斷向夜晚地區(qū)輸送源源不斷的電能，以達(dá)到不斷循環(huán)的發(fā)電模式，可確保人人都有取之不盡用之不竭的電能。

太陽能發(fā)電全球互聯(lián)技術(shù)

1　能源危機(jī)

20世紀(jì)50年代以后，由于石油危機(jī)的爆發(fā)，對世界經(jīng)濟(jì)造成巨大影響，國際輿論開始關(guān)注起世界“能源危機(jī)”問題。許多人甚至預(yù)言：世界石油資源將要枯竭，能源危機(jī)將是不可避免的。如果不作出重大努力去利用和開發(fā)各種能源資源，那么人類在不久的未來將會面臨能源短缺的嚴(yán)重問題。太陽輻射功率為3.8*1023W，地球上接受到的僅僅是總輻射量的22億分之一，而由于大氣層的衰減，最后大約有8.5*1016W到達(dá)地面，但是僅僅這些已經(jīng)是全球發(fā)電總量的幾十萬倍了，因此太陽能是一個非常理想的替代能源。

2　太陽能簡介

太陽能是太陽以電磁輻射形式向宇宙空間發(fā)射的能量，也就是太陽內(nèi)部高溫核聚變反應(yīng)所釋放的輻射能，約有二十億分之一能夠順利地到達(dá)地球大氣層，成為人類在地球上可開發(fā)利用的太陽能資源，是地球上光和熱的主要源泉。太陽能的利用有兩種方式即：被動式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換。水能、風(fēng)能等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的，光伏板組件可以制成不同形狀，組件可以連接，能夠產(chǎn)生更多電力。

2.1太陽能資源的的分布

我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。太陽能資源的分布具有明顯的地域性，隨著大氣污染的加重，各地的太陽輻射量呈下降趨勢。我國的太陽年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而且除西藏和新疆兩個自治區(qū)外，基本上是南部低于北部；在內(nèi)蒙中西部、青藏高原等地是太陽能豐富區(qū)，年總輻射在155千卡/平方公分以上。每年陸地面積接受的太陽輻射能相當(dāng)于2.4萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約等于上萬個三峽工程發(fā)電量的總和。

2.2太陽能輻射

太陽輻射是指太陽向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流，太陽輻射能量是地球能量的主要來源。到達(dá)地平面的太陽輻射，包括太陽直接輻射和散射輻射。由于太陽輻射的隨機(jī)性，無法確定光伏系統(tǒng)安裝后方陣面上各個時段確切的太陽輻照量，太陽輻射強(qiáng)度與日照時間成正比。日照時間的長短，隨緯度和季節(jié)而變化。通常氣象臺站提供的是水平面上的太陽輻照量，需要將其換算成傾斜方陣面上的輻照量。

它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①無枯竭危險；②絕對干凈；③不受資源分布地域的限制；④可進(jìn)行跨地區(qū)輸電；⑤能源質(zhì)量高；⑥無限利用太陽能；⑦獲取能源花費(fèi)的時間短。要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低成本；二是要實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電全球互聯(lián)。

3　全球換電計(jì)劃技術(shù)分析

“全球換電計(jì)劃”項(xiàng)目本著實(shí)用性、易于操作性、創(chuàng)新性以及一次性投入長期受益的原則，在每個獨(dú)立太陽能基座上采用整機(jī)創(chuàng)新技術(shù)。

3.1太陽能電池方陣

太陽能電池方陣是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生"光生電壓"，這就是"光生伏打效應(yīng)"。太陽能電池的兩端就會產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換成電能。一般由若干太陽電池組件按一定方式連接，再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成。太陽能電池方陣在太陽光照射下輸出電能，經(jīng)過防反充二極管向蓄電池組充電并向直流負(fù)載供電。

3.2逆變器

逆變器的作用就是將方陣和蓄電池提供的低壓直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備，供給負(fù)載使用。逆變器可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器，逆變器保護(hù)功能：過載保護(hù)、短路保護(hù)、接反保護(hù)、欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)。逆變器針對短路等過流故障進(jìn)行保護(hù)，并在故障排除之后，自動恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，免去了更換器件等繁重的維護(hù)過程。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。

3.3采用新型玻璃材料

采用大規(guī)模太陽能鏡片集中實(shí)施，同時又會帶來玻璃鏡片反射光源帶來新的污染以及其他未知危害。因此，在這個項(xiàng)目中，將會使用一種高透不反光玻璃，可防炫目以及放射光污染。

3.4使用自動清潔太陽能電池塊除塵刷

由于該項(xiàng)目安置點(diǎn)大多會選擇在遠(yuǎn)離人群居住區(qū)，在完全開放的空間下自然會沉降沙塵，如果長期受到塵埃遮蓋，就會使太陽能電池塊降低能量吸收效率，進(jìn)而影響正常發(fā)電；如果僅靠人工定點(diǎn)清除會占用大量人力物力財(cái)力，增加投資成本。因此，在項(xiàng)目開發(fā)中發(fā)明了全自動太陽能電塊除塵技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用將推動整個項(xiàng)目更好的實(shí)時和運(yùn)行。

3.5采用先進(jìn)多晶硅太陽能電池

多晶硅太陽電池成本低，轉(zhuǎn)化率較高（14%-16%）。戶外環(huán)境下穩(wěn)定性相對較強(qiáng)，且其生產(chǎn)工藝比較成熟，成熟的生產(chǎn)技術(shù)工藝已大幅度降低了制造成本低廉的多晶硅太陽能電池，多晶硅電池已成為太陽能發(fā)電的主流技術(shù)。

4　全球換電計(jì)劃要求

（1）“全球換電計(jì)劃”太陽能發(fā)電基地在每個國家的平均占地面積相當(dāng)于20000個足球場地的大小，即2000萬m2，也相當(dāng)于中國十個九寨溝公園面積。（2）“全球換電計(jì)劃”每個國家建立標(biāo)準(zhǔn)電場需要使用5000萬光電板塊薄膜。（3）“全球換電計(jì)劃”在每個國家整個發(fā)電過程中，大概需要4000-5000兆瓦電力供應(yīng)，相當(dāng)于目前巴基斯坦全國一半的用電量。（4）“全球換電計(jì)劃”按照德國萊比錫發(fā)電裝置耗資計(jì)算，需要耗費(fèi)2200萬歐元。

5　結(jié)語

“全球換電計(jì)劃”目前只處于理論研究階段，對于可行性研究還需要相關(guān)專家學(xué)者們進(jìn)行下一步論證分析，接下來希望有更多的專家學(xué)者對本項(xiàng)目進(jìn)行論證，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃模型，以及其中相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算分析，如果該項(xiàng)目能夠成功實(shí)施，相信將徹底解決人類能源危機(jī)局面。

TM615[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-312-1