太阳能光伏技术的应用

程晓芳 郭峰

【摘要】鉴于太阳能取之不竭，用之不尽。太阳能的获取不受地域限制，太阳能已经成为人类使用能源的重要组成组分，并不断得到发展。太阳能光伏发电是一种可替代传统能源的新兴的可再生资源。本文从太阳能光伏技术的应用角度出发，重点阐述了太阳能光伏发电的大规模应用、中规模应用和小规模应用。

【关键词】光伏发电系统;蓄电池;规模应用

在当今遭遇能源危机及环境污染等重大问题面前，太阳能展现出明显的优势。太阳能是一种清洁、环保、安全的可再生資源，人类对太阳能的利用主要是光热利用、光化学利用和光电应用。太阳能的光伏发电也就是说，利用太阳能电池的光生伏特效应，将太阳能直接转换成电能。在各国政府的政策法规强力支持和技术的推动下，光伏产业自20世纪90年代进入了快速发展时期，光伏产业已经成为当今发展最快的技术产业之一[1]。

太阳能光伏技术的应用按规模可以分为大中小三类，其中大规模应用主要是独立光伏发电系统的独立光伏发电站和混合式光伏发电系统的风光互补光伏发电站等;中规模应用主要用于通讯、交通设施灯、工业和城市与建筑结合的并网光伏发电系统的应用等;小规模应用指比用户系统规模还要小的类型，如太阳能日用电子产品。

一、大规模应用

1.独立光伏发电系统。独立光伏发电系统也被称为离网光伏发电系统，其发电方式不与电网相连，只靠太阳能电池供电。通常用作便携式设备的电源，给远离国家电网的地区或者设备供电。

直流光伏发电系统，分为无蓄电池的直流光伏发电系统和有蓄电池的直流光伏发电系统两种。无蓄电池的直流光伏发电系统，不需要蓄电池储能，这样可以提高太阳能利用效率。其特点是用电负载为直流负载，主要在白天使用。太阳能电池直接与用电负载相连，有光照时可以发电供负载不限时间的工作，没有光照时就停止工作。其典型应用时太阳能光伏水泵。有蓄电池的直流光伏发电系统，有光照时可以发电供负载使用，同时可以向蓄电池存储电能。在晚上或者阴雨天没有光照时，由蓄电池向负载供电。其应用很广泛。

交流光伏发电系统与直流光伏发电系统相比，需要交流逆变器，将直流电转换为交流电，为交流负载供电。

2.并网光伏发电系统。并网光伏发电系统是利用太阳能电池组件，在有光照时将转换的直流电通过并网逆变器转换成符合电网需求的交流电之后直接与电网相连。产生的电能除了供给交流负载外，多余的反馈给电网。在阴雨天或者晚上没有光照时，由电网供电。并网发电不需要用蓄电池储能，这样既可以节省蓄电池的费用，又可以充分利用太阳能光伏组件所发的电能而减小能耗，进而可以降低太阳能发电的成本。由此看到，并网光伏发电系统直接与国家电网相连，把太阳能转换成电能，是当今世界太阳能光伏发电的主流趋势。并网光伏发电系统主要有两种形式：集中式并网光伏发电系统和分布式并网光伏发电系统。

集中式并网光伏发电，指所发电能被直接输送到公共电网，由公共电网统一分配到用户，与公共电网之间的电力交换是单向的。这种发电方式投资大，占地面积大，没有太大的发展空间，一般都是国家投资建的大型光伏发电站。比如荒漠上的光伏电站常采用这种方式并网发电。

分布式并网光伏发电，又被称为分散式并网光伏发电或者住宅用并网光伏发电。指在有太阳光照时，将太阳能转换的电，经过输送、逆变成交流电直接分配到住宅内的用电负载上，多余或者不足的电力通过连接公共电网来调节，与公共电网的电力交换可能是双向的，适用于小型的光伏发电系统。

3.混合式光伏发电系统。混合式光伏发电系统不但使用太阳能电池组件发电，还使用各种发电技术，如燃油发电，风力发电等。与单独太阳能光伏发电相比，其对天气的依赖性相对较小，但系统控制相对复杂，安装工程量大，而且存在噪音和污染。

混合式光伏发电系统典型应用为风光互补发电系统[2]。风光互补发电系统利用风能和太阳能发电，没有光照时由风能发电，有光照时由太阳能发电，在既有风又有光照时两者同时发挥作用，实现了不分昼夜、不分季节的发电，比单独的太阳能更使用。

具体特点：

（1）利用太阳能和风能的互补性，无需外接供电，可以获得比较稳定的输出，提高系统供电的稳定性和可靠性;

（2）在保证同样供电的情况下，可大大减少蓄电池的容量;

（3）可以独立供电，在遇到自然灾害时用户的用电不受影响;

（4）低压供电，运行安全，维护简便;

（5）减少了电力设施建设和维护开支，节约成本。总而言之，发展风光互补光伏发电系统有着广阔的前景。

二、中规模应用

在交通领域的应用，如航标灯、交通信号灯、交通警示灯、交通标志灯、路灯、高空障碍灯、铁路信号等、公路道班供电等。在通讯、通信领域的应用，如无人值守微波中继站、光缆维护站、广播电源系统、卫星电视接收系统、农村程控电话光伏系统、小型通信机等。在石油、海洋领域的应用，如石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象观测设备等。

太阳能光伏发电的另一个很重要的应用是光伏建筑一体化的发电系统[3]，使光伏发电与建筑物结合，让太阳能电池光伏组件作为建筑物的一部分，用建筑物的迎光面，吸收太阳辐射能直接变成电能，使大型建筑在未来实现电能自给自足。鉴于其投资小、建设周期短、占地面积小等优点是未来的发展方向。

三、小规模应用

太阳能日用电子产品。如太阳能庭院灯、路灯、草坪灯;太阳能电池充电器;太阳能电池路灯;太阳能电池手表、计算器;太阳能电池帽;太阳能电池电动玩具;太阳能电池换气扇等。

参考文献

[1]太阳能光伏网站.http：//solar.ofweek.com.

[2]尹静，张庆范.浅析风光互补发电系统[J].变频器世界， 2008（8）：43-45.

[3]尤文志.太阳能光伏建筑一体化[J].建筑节能，2009 （7）：1-9.