光伏發(fā)電應(yīng)用及光伏電站類型

1、光伏發(fā)電應(yīng)用及光伏電站類型自從195的貝爾實(shí)驗(yàn)室制出第一個(gè)實(shí)用型P-N結(jié)單晶硅光伏電池以來，光伏 發(fā)電開始進(jìn)入了一個(gè)新的階段。光伏發(fā)電首先應(yīng)用在太空領(lǐng)域，1958年美國先鋒I號(hào)人造衛(wèi)星以光伏電池作為信號(hào)系統(tǒng)的電源， 這標(biāo)志了光伏電池真正進(jìn)入了 實(shí)際應(yīng)用階段。隨后，20世紀(jì)70年代第一次石油危機(jī)爆發(fā)，使人們意識(shí)到開發(fā) 利用新能源的必要性，光伏發(fā)電的地面應(yīng)用在此后也得到了長足的發(fā)展。進(jìn)入 90年代，以美國為首的西方國家紛紛投入大量的人力、物力和財(cái)力支持地面用 光伏技術(shù)的發(fā)展，從政策上帶頭推動(dòng)光伏發(fā)電，隨后便有了美國百萬屋頂計(jì)劃、 德國十萬屋頂計(jì)劃等等。光伏發(fā)電的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，除了在太空用于衛(wèi)星

2、 之外，地面上主要集中用于照明、通迅、交通等領(lǐng)域；近年來對光伏發(fā)電的大 范圍應(yīng)用有了新的趨勢，即光伏發(fā)電與建筑物結(jié)合（BIPV）以及并網(wǎng)發(fā)電，被 公認(rèn)為是未來光伏發(fā)電的最大的市場和最主要的方向。.目前光伏發(fā)電主要應(yīng)用領(lǐng)域.普通居住用電。對于邊遠(yuǎn)地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活 用電，可組建10100M等的小型離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，以滿足用電需求。.室外照明用電。只要在室外能接收太陽光的地方， 都可以做成太陽能燈照 明，如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈等。.交通領(lǐng)域。太陽能在交通領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如航標(biāo)燈、交通信號(hào)燈、交通警 示/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道

3、班供電 等。.通訊領(lǐng)域。可用于太陽能無人值守微波中繼站、 光纜維護(hù)站、廣播/通訊/ 尋呼電源系統(tǒng)，農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵 GP飄電等。.太陽能車。太陽能電動(dòng)車將會(huì)是未來汽車發(fā)展的一個(gè)方向，目前很多個(gè)國家都在研制太陽能車，并進(jìn)行交流和比賽。當(dāng)成本降下來，轉(zhuǎn)換效率提高之后， 太陽能車也必將快速發(fā)展。.光伏電站：可組建10KW 1GWfc伏電站、風(fēng)光互補(bǔ)電站等，滿足周邊用電 需求。.光伏建筑一體化（BIPV）:將光伏發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型 建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。.光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型光伏發(fā)電到電能的使用，構(gòu)成一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)。主要有兩種形式分別是獨(dú)立 光伏供電

4、系統(tǒng)電站和并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)電站。.獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)電站（1）認(rèn)識(shí)獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)電站獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)中光伏陣列產(chǎn)生的電能僅供系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷所用，不與外 界供電網(wǎng)絡(luò)相連。該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)主要有：光伏方陣、控制器、蓄電池、逆 變器、直流（交流）負(fù)載等，如圖0-1所示。偏遠(yuǎn)山區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)、城市中太 陽路燈、庭院燈等都是一種獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)。面流負(fù)載交流負(fù)我圖0-1獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)電站（2）獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)電站的應(yīng)用光伏發(fā)電在小型應(yīng)用方面發(fā)展很快：例如袖珍計(jì)算器、鐘表、蓄電池充電 器、閃光燈、太陽能收音機(jī)、車載移動(dòng)系統(tǒng)、露營車、船只、偏僻的山區(qū)小屋、 周末（度假）別墅和發(fā)展中國家的鄉(xiāng)村電力、緊急電話、

5、違規(guī)停車罰單機(jī)、交 通信號(hào)燈和觀察系統(tǒng)、通信站、浮標(biāo)和、花園景觀的應(yīng)用、飲用水和灌溉的光 伏抽水系統(tǒng)、光伏水消毒與脫鹽。由于應(yīng)用實(shí)例很多，本書就典型應(yīng)用案例做 一下簡單認(rèn)識(shí)。直流應(yīng)用型牛奶發(fā)泡劑（圖0-2）、花園燈（圖0-3）、太陽能充電器（圖0-4）、太陽能 汽車（圖0-5）、太陽能冷藏系統(tǒng)的移動(dòng)冰激凌車（圖0-6）、太陽能船（圖0-7）、 安裝了小型獨(dú)立光伏系統(tǒng)的山區(qū)小屋（圖 0-8）、太陽能公交車站燈（圖0-9）、 光伏系統(tǒng)浮標(biāo)（圖0-10）、德國柏林普林茨貝格 Mauerpark的“光伏花”水系統(tǒng)（圖 0-11 ）等。圖0-2牛奶發(fā)泡劑圖0-3花園燈圖0-4太陽能充電器圖0-5太陽能汽

6、車圖0-7太陽能船圖0-6太陽能冷藏系統(tǒng)的移動(dòng)冰激凌圖0-8安裝了小型獨(dú)立光伏系統(tǒng)的山區(qū)小屋圖0-9太陽能公交車站燈圖0-10光伏系統(tǒng)浮標(biāo)圖0-11彳惠國柏林普林茨貝格 Mauerpark的“光伏花”水系統(tǒng)直流存儲(chǔ)逆變應(yīng)用型因?yàn)楠?dú)立光伏系統(tǒng)的發(fā)電和需求通常不在同一時(shí)間 （如光伏白天發(fā)電，但單 獨(dú)系統(tǒng)的燈是在夜間使用），那么通常需要一個(gè)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，可充電電池用做 儲(chǔ)存電能。然而，在有了蓄電池之后，為了保護(hù)蓄電池以及達(dá)到一個(gè)更高的實(shí)用 性和更長的工作壽命，得有一個(gè)適當(dāng)?shù)某潆娍刂破髯鳛槟芰康膭?dòng)力管理。因此， 一個(gè)典型的獨(dú)立系統(tǒng)包括以下主要組成部分：光伏組件，通常并行或串行連接； 充電控制器；蓄電池

7、或蓄電池組；負(fù)載；逆變器一一提供交流電的系統(tǒng)。典型案例如：飲用水的光伏水泵系統(tǒng)（圖0-12）、太陽能熱脫鹽系統(tǒng)（泵的 光伏組件和控制成分使這個(gè)系統(tǒng)完全自動(dòng)化）如圖0-13。圖0-12飲用水的太陽能水泵系統(tǒng)圖0-13太陽能熱脫鹽系統(tǒng).并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)電站（1）認(rèn)識(shí)并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)電站并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)電站在獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再與公共電網(wǎng)相連，將發(fā)電輸入公共電網(wǎng)，或者系統(tǒng)內(nèi)部先使用，剩余的電輸入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)發(fā)電系 統(tǒng)由光伏電池陣列、控制器、逆變器、交流負(fù)荷等組成。如圖 0-14所示。并網(wǎng)供 電系統(tǒng)節(jié)約蓄電池的成本以及每天的充放電損耗，是未來大規(guī)模使用光伏發(fā)電的一個(gè)方向，如大型的光伏電站、光伏

8、建筑一體化（BIPV）一般采用并網(wǎng)發(fā)電的方 式組成光伏供電系統(tǒng)。太陽電池障列電網(wǎng)圖0-14并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)電站（2）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理并網(wǎng)光伏系統(tǒng)主要包括以下組成部分，如圖0-15。光伏組件/陣列（若干組件串聯(lián)或并聯(lián)連接裝在框架上）；光伏陣列接線盒（和保護(hù)設(shè)備）；直流電纜；直流總絕緣開關(guān)；逆變器；交流電纜； 有配電系統(tǒng)、供電和饋入儀器和電力連接的儀表柜。圖0-15并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理（3）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)電站的應(yīng)用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)電站的應(yīng)用很多，小型應(yīng)用主要集中在BIPV和BAPVh,大型 應(yīng)用主要是光伏側(cè)并網(wǎng)電站。BIPV和BAP加網(wǎng)光伏系統(tǒng)常見的光伏建筑系統(tǒng)如下：家庭住宅的房頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)（圖 0-16

9、）、英國 渥金區(qū)Brockhill商業(yè)地產(chǎn)的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)（圖0-17）、加州圣塔安那發(fā)現(xiàn)科學(xué) 中心的聯(lián)網(wǎng)光伏立方體（圖0-18）、德國杜伊斯堡Stabwerke的有粘合光伏組件 的電站塔（圖0-19）、養(yǎng)雞場的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)（圖 0-20）、中國鹽城阜寧3MM 頂光伏發(fā)電系統(tǒng)（圖0-21）、瑞士多瑪/埃姆斯附近A13號(hào)高速公路旁隔音屏障 上的并網(wǎng)WOK泥伏系統(tǒng)（圖0-22）圖0-16家庭住宅房頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)圖0-17渥金區(qū)商業(yè)地產(chǎn)的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)圖0-18發(fā)現(xiàn)科學(xué)中心的聯(lián)網(wǎng)光伏立方體圖0-19有粘合光伏組件的電站塔圖0-20養(yǎng)雞場的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)圖0-21阜寧3MVS頂光伏發(fā)電系統(tǒng)圖0-22瑞士多瑪/埃姆斯附近A13號(hào)高速公路旁隔音屏障上的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)大型光伏側(cè)并網(wǎng)電