光伏發(fā)電論文光伏發(fā)電 論文

1、光伏發(fā)電論文光伏發(fā)電 論文淺談太陽(yáng)能光伏發(fā)電在民用住宅供電系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：面對(duì)當(dāng)今世界日益惡化的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)實(shí)，保護(hù)環(huán)境、優(yōu)化資源配置的重要性已經(jīng)引起了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。為了更好地實(shí)現(xiàn)環(huán)境資源的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展，大力開(kāi)發(fā)和利用可再生資源以及新型能源已經(jīng)勢(shì)在必行。太陽(yáng)能作為一種綠色能源，能夠有效緩解電力需求緊張狀況，在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)探討太陽(yáng)能光伏發(fā)電在民用住宅供電系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性，對(duì)于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行介紹，最后總結(jié)了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在民用住宅供電中的應(yīng)用策略。 關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；民用住宅；供電系統(tǒng) 750002）銀川作者簡(jiǎn)介：張旭平（1974-）

2、，男，天津人，寧夏發(fā)電集團(tuán)太陽(yáng)能事業(yè)部，工程師。（寧夏 文章編號(hào)：1007-0079（2011）09-0085-02文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A中圖分類(lèi)號(hào)：TK-9 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)其內(nèi)置的太陽(yáng)能電池（也可稱(chēng)為光伏電池）將其接受的太陽(yáng)輻射不斷地轉(zhuǎn)換成為電能，這類(lèi)系統(tǒng)被稱(chēng)為太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，也可稱(chēng)之為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。 美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Chapin DM、Fuller CS和Pearson GL于1954年成功地研制出世界上第一塊實(shí)用型單晶硅P-N結(jié)太陽(yáng)能電池，這標(biāo)志著對(duì)太陽(yáng)能光伏應(yīng)用的研究進(jìn)入了新的歷史階段。隨后，光伏發(fā)電在多個(gè)領(lǐng)域都得到了相應(yīng)的應(yīng)用。我國(guó)近期的光伏發(fā)電市場(chǎng)的研發(fā)和應(yīng)用重點(diǎn)項(xiàng)

3、目主要有：大型地面光伏電站、家用光伏電源、微波通信中繼站光伏電源、光纜通信站光伏電源、輸油輸氣管道陰極保護(hù)光伏電源、鐵路信號(hào)及通信光伏電源、航標(biāo)燈光伏電源、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村落光伏電源、邊防哨所光伏電源、氣象臺(tái)站光伏電源、衛(wèi)星電視接收站及電視差轉(zhuǎn)臺(tái)光伏電源、公路設(shè)施及道班光伏電源等。 一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電在民用住宅供電系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性 我國(guó)很多偏遠(yuǎn)的農(nóng)村或山區(qū)的供電設(shè)施極不完備，基本上處于無(wú)電狀態(tài)，人們的日常生活和社會(huì)生產(chǎn)往往因?yàn)殡娏Φ娜狈Χ鵁o(wú)法順利進(jìn)行，但是如果這些偏遠(yuǎn)的地區(qū)有充足的日照條件，就可以采用比較先進(jìn)的太陽(yáng)能光伏供電系統(tǒng)以及相應(yīng)的設(shè)備來(lái)解決日常生活中的用電、配電等問(wèn)題。 雖然一些相對(duì)比較大的

4、城鎮(zhèn)地區(qū)的供電設(shè)施和供電水平有了一定的提高，但是，在一些老舊的住宅區(qū)，由于規(guī)劃和設(shè)計(jì)等問(wèn)題所選用的負(fù)荷開(kāi)關(guān)容量等都普遍偏小，造成了那些地區(qū)的居民用電系統(tǒng)經(jīng)常因超負(fù)荷運(yùn)行而出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，跳閘現(xiàn)象會(huì)燒毀開(kāi)關(guān)、電線(xiàn)等，產(chǎn)生安全隱患。而且，有些住宅的使用密度很大，為供電設(shè)施預(yù)留的空間很小，重排住宅中的供配電線(xiàn)路很有難度，加設(shè)供電線(xiàn)路更是不可能。因此，應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電供電系統(tǒng)是最為理想的解決這類(lèi)住宅用電難題的途徑。 二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn) 按照應(yīng)用類(lèi)型，可將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)與必亡光伏發(fā)電系統(tǒng)兩大類(lèi)型。其主要特點(diǎn)有以下五個(gè)方面。 （1）能夠有效保障電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。太陽(yáng)能光

5、伏發(fā)電系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰發(fā)揮削峰填谷的功能，有效地改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，保證電網(wǎng)末端的電壓穩(wěn)定，進(jìn)而防止電網(wǎng)雜波的發(fā)生。 （2）能夠大大減少蓄電池組的投入成本。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)⑵渌l(fā)電能高效并入電網(wǎng)，以電網(wǎng)為其儲(chǔ)存電能的裝置可以減少蓄電池組的投入成本。 （3）能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏電池能夠?qū)崿F(xiàn)與建筑設(shè)計(jì)的完美結(jié)合，通常情況下，把每一塊太陽(yáng)能電池板的額定電壓設(shè)置為1V3V，在進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)后可將電壓調(diào)到30V50V的直流電，再將其與逆變器和控制器實(shí)現(xiàn)連接。這樣，太能電池板既能夠作為建筑設(shè)計(jì)的裝飾材料，又能夠發(fā)揮其發(fā)電作用，使資源得到了最大限度的優(yōu)

6、化組合配置，可謂一舉多得。 （4）能夠保證出入電網(wǎng)的靈活自如。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠有效地解決民用住宅供電系統(tǒng)的電力負(fù)荷過(guò)大問(wèn)題，保持其供電系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，降低供電線(xiàn)路中的電能損耗。 （5）能夠最大限度地保護(hù)環(huán)境。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠充分利用取之不盡、用之不竭的可再生太陽(yáng)能資源，避免資源短缺問(wèn)題的進(jìn)一步惡化；其次，太陽(yáng)能光伏發(fā)電本身不需要任何燃料，也不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等污染物，不會(huì)對(duì)空氣等造成污染；最后，太陽(yáng)能光伏發(fā)電均采用自動(dòng)控制技術(shù)，不需要任何機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，也沒(méi)有任何噪聲，不會(huì)對(duì)民用住宅環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染。 三、關(guān)于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理介紹 1.太陽(yáng)能光伏發(fā)電中太陽(yáng)能電池的工作原理

7、太陽(yáng)能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器是太陽(yáng)能電池，又稱(chēng)光伏電池。太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理是光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光（或其他光）照射到太陽(yáng)能電池上時(shí)，電池吸收光能，產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)。在電池內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏打效應(yīng)”。 若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)引出電極并接上負(fù)載，則負(fù)載就有“光生電流”流出，從而獲得功率輸出。這樣，太陽(yáng)的光能就直接變成了可以使用的電能。 太陽(yáng)能電池將光能轉(zhuǎn)換成電能的工作原理概括如下：第一，太陽(yáng)能電池吸收一定數(shù)量的光子后，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，可稱(chēng)之為“光生載流子”，兩者的電性相反，電子帶負(fù)電，空穴帶正電；第二，電

8、性相反的光生載流子被半導(dǎo)體P-N結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)分離開(kāi)；第三，光生載流子電子和空穴分別被太陽(yáng)能電池的正、負(fù)兩極所收集，并在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。 2.地面太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式 地面太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式可以分為兩大類(lèi)：離網(wǎng)運(yùn)行與聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。 沒(méi)有和公共電網(wǎng)互相聯(lián)接的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是離網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，也可以稱(chēng)之為獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。這類(lèi)發(fā)電系統(tǒng)主要用于那些遠(yuǎn)離其他公共電網(wǎng)的地區(qū)，例如公共電網(wǎng)覆蓋不到的偏遠(yuǎn)農(nóng)村、山區(qū)、海島、牧區(qū)等。另外，還可以提供通信中繼站、邊防站、氣象站等場(chǎng)所日常所需的電能。 那些和公共電網(wǎng)相互聯(lián)接的發(fā)電系統(tǒng)是聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏發(fā)

9、電系統(tǒng)，也可稱(chēng)之為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。這類(lèi)發(fā)電系統(tǒng)可以將其太陽(yáng)能電池中陣列輸出的直流電不斷地轉(zhuǎn)化成為與公共電網(wǎng)的電壓相同的交流電，并且可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)的相互聯(lián)接，源源不斷地向公共電網(wǎng)輸送其產(chǎn)生的電能。這類(lèi)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)大規(guī)模發(fā)展、商業(yè)化發(fā)展的結(jié)果，市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，是未來(lái)電力工業(yè)發(fā)展的的重要方向之一，也是當(dāng)今國(guó)際電能發(fā)展的主要趨勢(shì)。 3.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于：無(wú)資源枯竭危險(xiǎn)，絕對(duì)干凈，（無(wú)污染，除蓄電池外）不受資源分布地域的限制，可在用電處就近發(fā)電，能源質(zhì)量高，使用者從感情上容易接受，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短，供電系統(tǒng)工作可靠

10、。 同時(shí)該發(fā)電系統(tǒng)也存在諸多不足之處：陽(yáng)光照射的能量的分布密度較小，能夠獲得的能源的量與環(huán)境、季節(jié)、天氣、晝夜以及陰晴等氣象條件有很大的關(guān)系，造價(jià)比較高。 以上太陽(yáng)能發(fā)電的特點(diǎn)決定了太陽(yáng)能光伏發(fā)電、供電系統(tǒng)在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和局限。 四、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在民用住宅供電中的應(yīng)用 1.可以被應(yīng)用于高層住宅、多層住宅供電系統(tǒng)中 高層住宅是現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志，應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電、供電系統(tǒng)可謂順理成章。高層建筑中一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與太陽(yáng)能發(fā)電相輔相成。 大多數(shù)高層建筑住宅中，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的光伏方陣都被安裝在住宅的屋頂或者陽(yáng)臺(tái)，通常其逆變控制器輸出端與公共電網(wǎng)并聯(lián)，共同向建筑物供電，這是光伏系統(tǒng)與建筑相結(jié)合

11、的初級(jí)形式。 隨著近年來(lái)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，將光伏組件與建筑材料融為一體，采用特殊的材料和工藝手段，將光伏組件做成屋頂、外墻、窗戶(hù)等，可以直接將其作為建筑材料使用，能夠進(jìn)一步降低發(fā)電成本，實(shí)現(xiàn)其功能的同時(shí)還能起到裝飾建筑外觀的作用。 2.可以應(yīng)用于農(nóng)村住宅的供電系統(tǒng)中 我國(guó)農(nóng)村的主要建筑物為平房，適合安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。在安裝時(shí)必須考慮住戶(hù)的采光、通風(fēng)、心理安全距離及消防需要。2010年6月，我國(guó)首個(gè)在農(nóng)村大面積建設(shè)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)工程在寧夏中衛(wèi)市永康鎮(zhèn)開(kāi)工建設(shè)，如圖1所示，該工程采用太陽(yáng)能組件與建筑物相結(jié)合的安裝方式。 五、太陽(yáng)能光伏發(fā)電在民用住宅供電系統(tǒng)中的應(yīng)用前景 當(dāng)前，世

12、界范圍內(nèi)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展起來(lái)，在近10年間，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)數(shù)量平均每年增長(zhǎng)33%。太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際范圍內(nèi)發(fā)展最為迅速的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。 世界各國(guó)都已經(jīng)紛紛制訂了短期太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃，努力實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)與民用住宅供電系統(tǒng)的一體化建設(shè)。 由于我國(guó)國(guó)內(nèi)建筑總能耗占到了全國(guó)能源總能耗的28%，而我國(guó)的太陽(yáng)能資源相對(duì)豐富，分布范圍很廣，因此，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用于民用住宅供電系統(tǒng)中，能夠滿(mǎn)足民用住宅建筑供電系統(tǒng)自身的用電需求，將大大改變我國(guó)民用住宅建筑高能耗的現(xiàn)狀。 所以，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在民用住宅供電系統(tǒng)中的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景，值得大力推廣與發(fā)展。 六、結(jié)束語(yǔ) 綜上所述，太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為一種潔凈、安全、可再生的綠色新型能源，隨著我國(guó)建筑行業(yè)光伏組件的不斷研制和開(kāi)發(fā)，必將被廣泛地應(yīng)用于我國(guó)的民用住宅建筑供電系統(tǒng)當(dāng)中。相信在不久的將來(lái)，在我國(guó)相關(guān)主管部門(mén)的大力推動(dòng)下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電與民用住宅建筑的一體化建設(shè)將會(huì)大規(guī)模興起，太陽(yáng)能將會(huì)成為發(fā)展建筑行業(yè)所必需的能源，也必將成為我國(guó)的常規(guī)能源之一。 參考文獻(xiàn)： 1 黃亞平.太陽(yáng)能光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景探討J.廣東白云學(xué)院學(xué)報(bào),2007,(2). 2 高軍林,朱吉頂,劉玉