【文章內(nèi)容簡介】 本通產(chǎn)省也宣布到 2021 年光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 5GW，主要用于屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。 深圳國際園林花卉博覽園 1MWp 并網(wǎng)光伏電站建成后，成為目前亞洲和中國總?cè)萘康谝坏牟⒕W(wǎng)光伏電站，同時也是世界上為數(shù)不多的兆瓦級大型太陽能光伏電站之一。此前，國內(nèi)建成發(fā)電的并網(wǎng)光伏電站容量均未超過 100kWp。 1MWp 并網(wǎng)光伏電站是我國并網(wǎng)光伏發(fā)電領(lǐng)域的成果典范，將填補(bǔ)我 國在大型并網(wǎng)光伏電站設(shè)計(jì)和建設(shè)上的空白，并將成為中國并網(wǎng)太陽能發(fā)電的里程碑。據(jù)有關(guān)方面的消息，因?yàn)樯钲谑幸呀ǔ?1MWp 并網(wǎng)光伏電站，第八屆全國光伏會議將于 2021 年 11 月 15 日至 19 日在深圳市舉辦。 在中國歷屆舉辦的園林花卉博覽會中，深圳國際園林花卉博覽會將成為首個將太陽能并網(wǎng)發(fā)電的環(huán)保和高科技概念引入博覽會的成功范例。 1MWp 并網(wǎng)光伏電站使得深圳國際園林花卉博覽園除了具有游園觀賞功能外，還將成為我國高科技普及教育的活教材，對深圳市民乃至全國人民的環(huán)保意識、節(jié)能意識起到促進(jìn)作用。作為深圳市的環(huán)保形象標(biāo)志， 將吸引大批中外游客前來參觀，成為宣傳深圳的一個窗口。此外，也充分體現(xiàn)了深圳市政府在注重環(huán)境、保護(hù)環(huán)境上的決心和魄力。 經(jīng)濟(jì)效益 深圳國際園林花卉博覽園 1MWp 并網(wǎng)光伏電站具有以下兩方面經(jīng)濟(jì)效益： 1） 社會經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益 使用礦物能源如石油、煤炭等發(fā)電，除了直接經(jīng)濟(jì)成本外還會產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物等有害氣體和二氧化碳等溫室氣體，造成空氣污染、酸雨災(zāi)害和溫室效應(yīng)。對有害氣體和發(fā)電廢料的處理需要投入大量資金，此外，相應(yīng)引起的農(nóng)牧業(yè)和人民身體健康方面的損害，更需要政府和社會為其提供大量的人力 、物力和資金。 2） 直接經(jīng)濟(jì)效益 按照目前深圳電價，居民用電每千瓦 元計(jì)算，深圳國際園林花卉博覽園每年可節(jié)省電費(fèi) 68 萬元。按照該電站 20年運(yùn)營期計(jì)算，累計(jì)發(fā)電 2021萬千瓦時，總計(jì)可節(jié)省電費(fèi) 1360萬元，實(shí)際運(yùn)行 20 年后，該電站仍具有發(fā)電能力。 與常規(guī)能源發(fā)電比較，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用很低，節(jié)約了運(yùn)營成本。 結(jié)論 深圳國際園林花卉博覽園 1MWp 太陽能工程是一個適合我國及深圳實(shí)際情況的發(fā)電工程，具有良好的環(huán)境和社會效益，同時在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。 隨著地球資源的日益貧乏， 基礎(chǔ)能源的投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂是無處不在。太陽能作為一種 取之不盡，用之不竭 的安全、環(huán)保新能源越來越受到重視。這樣，太陽能照明產(chǎn)品隨著太陽能熱水器普及之后應(yīng)運(yùn)而生，在這里就 太陽能路燈 和使用普通路燈的效果作實(shí)用對比。 對比一： 普通照明路燈安裝復(fù)雜：在普通照明路燈工程中有復(fù)雜的作業(yè)程序，首先要鋪設(shè)電纜，這里就要進(jìn)行電纜溝的開挖、鋪設(shè)暗管、管內(nèi)穿線、回填等大量基礎(chǔ)工程。然后進(jìn)行長時間的安裝調(diào)試，如任何一條線路有問 題，則要大面積返工。而且地勢和線路要求復(fù)雜、人工和輔助材料成本高昂。 太陽能路燈 安裝簡便：太陽能路燈安裝時，不用鋪設(shè)復(fù)雜的線路，只要做一個水泥基座，然后用不銹鋼螺絲固定就可。 對比二： 普通照明路燈有安全隱患：普通照明路燈由于在施工質(zhì)量、景觀工程的改造、材料老化、供電不正常、水電氣管道的沖突等方面帶來諸多安全隱患。 太陽能路燈 沒有安全隱患：太陽能路燈是超低 壓產(chǎn)品，運(yùn)行安全可靠。 太陽能路燈 的其它優(yōu)勢：綠色環(huán)保，能為高尚生態(tài)小區(qū)的開發(fā)和推廣增加新的賣點(diǎn)；可持續(xù)降低物業(yè)管理成本，減少業(yè)主公共分?jǐn)偛糠值馁M(fèi)用。 對比三： 普通照明路燈電費(fèi)高昂：普通照明路燈工作中有固定高昂的電費(fèi)，要長期不間斷對線路和其它配置進(jìn)行維護(hù)或更換，維護(hù)成本逐年遞增。 太陽能路燈 具免電費(fèi)：太陽能路燈是一次性投入，無任何維護(hù)成本，三年可收回投資成 本，長期受益。 綜上對比所述， 太陽能路燈 安全無隱患、節(jié)能無消耗、綠色環(huán)保、安裝簡便、自動控制免維護(hù)等特性，將為樓盤的銷售、市政工程的建設(shè)直接帶來明顯可利用的優(yōu)勢。 顧名思義，太陽能空調(diào)是以太陽能作為制冷空調(diào)的能源。利用太陽能制冷可以有兩條途徑，一是利用光伏技術(shù)產(chǎn)生電力，以電力推動常規(guī)的壓縮式制冷機(jī)制冷；二是進(jìn)行光－熱轉(zhuǎn)換，用熱作為能源制冷。前者系統(tǒng)比較簡單，但以目前光電池的價格計(jì)算，其造價為后者的３－４倍；后者除了供冷之外，還結(jié)合供熱利用。因此國外的太陽能空調(diào)系統(tǒng)通常以第二種為主。 節(jié)約常規(guī)能 源和保護(hù)自然環(huán)境是當(dāng)今世界關(guān)心的兩大熱點(diǎn)，常用的壓縮式空調(diào)機(jī)不僅消耗大量電能，而且存在對環(huán)境的污染問題。近幾年，越來越多的科學(xué)家和工程技術(shù)人員對太陽能空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了研究、開發(fā)，目前已在世界一些國家安裝了太陽能空調(diào)系統(tǒng)，用于夏季制冷、冬季采暖以及提供熱水，發(fā)展太陽能空調(diào)應(yīng)用的基礎(chǔ)和意義。 １．１太陽能利用的合理性 一般的太陽能熱利用項(xiàng)目，如采暖、熱水等，在需求上其實(shí)與太陽能的提供并不完全一致：當(dāng)天氣越冷、人們越需要溫暖的時候，太陽能量的提供往往不足。從這個角度來看，太陽能空調(diào)的應(yīng)用是最 合理的：當(dāng)太陽輻射越強(qiáng)，天氣越熱的時候，我們需要空調(diào)的負(fù)荷也越大。這是太陽能空調(diào)應(yīng)用最有利的客觀因素。 １．２太陽能空調(diào)的市場基礎(chǔ) 太陽熱水器在國內(nèi)市場迅猛發(fā)展，全國太陽熱水器的使用量已超過１０００萬平方米，近年來每年增長超過２００萬平方米，由此可見，太陽熱水器的使用量和需求量都非常大，市場前景非常好。另一方面，空調(diào)的需求也是一個巨大的市場。如果把供熱與空調(diào)結(jié)合起來將是一個更加理想的方案。這是太陽能空調(diào)實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用的市場基礎(chǔ)。 １．３太陽能空調(diào)的技術(shù)基礎(chǔ) 太陽能制冷空 調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成熟。（１）在太陽能集熱器方面，真空管集熱器、平板集熱器都已經(jīng)在市場上推廣應(yīng)用；（２）在制冷機(jī)方面，溴化鋰吸收式制冷機(jī)在上世紀(jì)九十年代大量地進(jìn)入了市場。中國科學(xué)院廣州能源研究所研制的低溫?zé)崴蛢杉壩帐降吨评錂C(jī)，熱源溫度只需６０ ℃ 以上，特別適合于太陽能的利用。（３）在系統(tǒng)方面，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此，太陽能空調(diào)應(yīng)用在技術(shù)上是可行的。 １．４太陽能空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性 太陽熱水器的經(jīng)濟(jì)性問題，市場已經(jīng)作了很好的說明。太陽能空調(diào)建立在太陽能熱水應(yīng)用的基礎(chǔ)上，利用的是夏天用不完的能源，使 太陽能得到充分的利用。增加的投資是制冷機(jī)部分，而這部分的投資在常規(guī)空調(diào)方面也是需要的。因此，太陽能空調(diào)與太陽能熱水相結(jié)合，有更好的經(jīng)濟(jì)性。 １．５環(huán)境保護(hù)，可持續(xù)發(fā)展的要求 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，空調(diào)的需求量越來越大。在一般民用建筑物，空調(diào)的能耗占了一半以上，給能源、電力和環(huán)境帶來很大的壓力。電力的發(fā)展同時帶來廢氣排放，溫室效應(yīng)和酸雨等環(huán)境問題，空調(diào)機(jī)的制冷劑（ＣＦＣｓ）還會對大氣臭氧層造成破壞。切時龜空調(diào)用的是清潔的太陽能，制冷過程也沒有污染的危險，系統(tǒng)本身是符合 環(huán)境保護(hù)要求的。另一方面，節(jié)省了電力和燃料，間接上也減輕了環(huán)境的壓力，太陽能空調(diào)的應(yīng)用完全符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。 圖１是筆者在歐洲留學(xué)所見到的的德國某生產(chǎn)廠與亞洲某國家公司合作設(shè)計(jì)安裝一套太陽能空調(diào)系統(tǒng)，主要功能是滿足夏季制冷及日常用熱水的需要。 整套太陽能空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)共使用了１６００支直流式真空管， 采用溴化鋰吸收式制冷裝置，最大制冷量為５００ｋＷ，最大輸入功率為７４０ｋＷ。太陽集熱器提供９５ ℃ 的熱水作為制冷機(jī)組的熱源，流經(jīng)制冷機(jī)組工作后的出口水溫為８０ ℃ ，它再次進(jìn)入太陽集熱器系統(tǒng)經(jīng)過加熱至９５ ℃ 。根據(jù)工廠空調(diào)需要，為保證系統(tǒng)運(yùn)行不受氣候條件的影響，該系統(tǒng)還配備了輔助加熱裝置，利用地?zé)幔ɑ螂姀S發(fā)電機(jī)組）和一局部加熱系統(tǒng)排出的廢熱水作為熱源。 在熱源溫度為９５ ℃ 的條件下，制冷機(jī)可制備溫度為６ ℃ 的冷水。該制冷工質(zhì)通過水泵輸送至安裝在空調(diào)房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管中。制冷工質(zhì)在風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)與流經(jīng)室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱濕交 換。一方面空調(diào)房間溫度降低，另一方面制冷工質(zhì)溫度被加熱到１２ ℃ 左右，并被送入制冷機(jī)進(jìn)行冷卻循環(huán)處理。在其它過渡季節(jié)，太陽集熱器提供的熱水可作為員工洗浴用熱水及生產(chǎn)中其它用途的熱水。 安裝在廠房屋頂?shù)奶栒婵展芗療崞鞒蛘?，安裝在傾角為４５ 176。的三角形斜面上，分兩排放置，每排５０組集熱器。整個三角形建筑高７ｍ，長１０６ｍ，占地面積７４２ｍ2。實(shí)際太陽真空管集熱器面積為４３０ｍ 2，有效采光面積為３００ｍ 2。 上述系統(tǒng)是目前德國最大的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，它將為太陽能空調(diào)系統(tǒng)在世界各地的應(yīng)用推廣，特別是對太 陽能資源豐富的亞熱帶及熱帶地區(qū)發(fā)展太陽能空調(diào)提供極其有益的經(jīng)驗(yàn)。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對生活環(huán)境的要求越來越高，采暖和空調(diào)已經(jīng)是建筑物的必要設(shè)施。另一方面由于常規(guī)能源不斷開采和使用，其儲藏量將不斷地減小，環(huán)境污染的問題也越來越嚴(yán)峻。因此，利用太陽能供冷和供熱，不僅可以節(jié)省電力和常規(guī)能源，對環(huán)境保護(hù)尤其有重要意義。 引言 “光伏水泵系統(tǒng) ”亦稱 “太陽能光電水泵系統(tǒng) ”，其基本原理是利用太陽電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，然后驅(qū)動各類電動機(jī)帶動水泵從深井、江、河、湖、塘等水源 提水。它具有無噪聲、全自動（日出而作，日落而停）、高可靠、供水量與蒸發(fā)量適配性好（ “天大旱，它大干 ”）等許多優(yōu)點(diǎn)。聯(lián)合國國際開發(fā)署（ UNDP）、世界銀行（ WB）、亞太經(jīng)社會（ ESCAP）等國際組織部先后充分肯定了它的先進(jìn)性與合理性，目前在這些國際組織的支持下，全世界已有數(shù)萬臺不同規(guī)格的光伏水泵在不同地區(qū)和國家運(yùn)行，特別是在亞、非、拉及中東等發(fā)展中國家，已為許多貧困地區(qū)的人民帶來相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，加速了這些地區(qū)的脫貧步伐。由于光伏水泵系統(tǒng)從技術(shù)上說是一個比較典型的 “光、機(jī)、電一體化 ”系統(tǒng)，它涉及太陽能的采集 、變換及電力電子、電機(jī)、水機(jī)、計(jì)算機(jī)控制等多個學(xué)科的最新技術(shù)，因此已被許多國家列為優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)和進(jìn)一步發(fā)展的方向，中東、非洲有不少國家更是期望依藉太陽能水泵及省水微灌、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)等新技術(shù)在地下水資源比較充裕的干旱地區(qū)把家園改造為綠洲。 光伏水泵與柴油機(jī)水泵相比具有相當(dāng)良好的經(jīng)濟(jì)性。世界銀行在盛產(chǎn)石油的中東地區(qū)（如阿聯(lián)酋、約旦等國）作出了具有明確結(jié)論的經(jīng)濟(jì)性比較，就其每立方米的水價而言，光伏水泵的水價與柴油機(jī)水泵水價持平的系統(tǒng)功率約在 40kW，由于近幾年太陽電池及其它電子控制器件的降價，兩 者水價持平的功率在 75kw 左右。如果太陽電池的價格下降至 3 美元／wp，兩者水價持平的功率在 150kW200kW 左右。德國西門子公司基于近年在世界各地安裝、試驗(yàn)、銷售各種規(guī)格光伏水泵經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得出的結(jié)論是：柴油機(jī)水泵初期投 “資低是其優(yōu)點(diǎn)，但隨著運(yùn)行年數(shù)的增加，其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用將不斷增加，每立方米水的成本將因此而逐年增長。光伏水泵的初期投資偏大是其缺點(diǎn)，但此后由于它的運(yùn)行費(fèi)用低和少維護(hù)或免維護(hù)等特點(diǎn)，其水的成本上升很緩慢，十年以后，柴油機(jī)水泵的水成本將是光伏水泵水成本的兩倍還多，兩者的盈虧平衡點(diǎn)約在三年左 右。印度在現(xiàn)有 4000 臺光伏水泵的基礎(chǔ)上，政府給予一定補(bǔ)貼計(jì)劃再推廣安裝 50000 臺套光伏水泵系統(tǒng)，每個系統(tǒng)的容量在 15kW，之間。 1 系統(tǒng)的基本構(gòu)成 光伏水泵系統(tǒng)大致由四部分組成：光伏陣列，控制器、電機(jī)和水泵。 1． 1 光伏陣列 光伏陣列由眾多的太陽電池串、并聯(lián)構(gòu)成，其作用是直接把太陽能轉(zhuǎn)換為直流形式的電能。目前用于光伏水泵系統(tǒng)的太陽電池多為硅太陽電池，其中包括單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽電池。太陽電池的伏安特性曲線如圖：所示。它具有強(qiáng)烈的非線性。太陽電池輸出的最大功率就 是它的額定功率。圖：中曲線上的大圓黑點(diǎn)表示在相應(yīng)日射下太陽電池輸出最大功率的位置，稱 “最大功率點(diǎn) . 光伏陣列的伏王特性曲線具有和單體太陽電他同樣的形狀，若忽略單體太陽電池生產(chǎn)過程中的差異、組件相互之間的連接電阻，呂附設(shè)它 ”具有理想的一致性光伏陣列的伏安特性曲線可以看作僅是單體太陽電池伏安特性曲線按串、并聯(lián)方式放大其坐標(biāo)的比例尺。 1． 2 控制器 光伏陣列的輸 thtr 乎特性曲線具有強(qiáng)那朔）線他而且和太陽輻照度、環(huán)境溫度、陰、晴、雨、霧等氣象條件有密切關(guān)系，其輸出隨日照而變化的是直 流電量，而作為光伏陣列負(fù)載的光伏水泵，它的驅(qū)動電機(jī)有時是直流電機(jī)，有時是交流電機(jī)甚至還有其它新型電機(jī)，它們同樣具有非線性性質(zhì)。在這種情況下要使光伏泵系統(tǒng)工作在）、較理想的工況，而且叉，于任何日照，都要發(fā)揮光伏陣列輸出功率的最大潛力，這就要有一個適配器，使電肋負(fù)載之間能達(dá)至 “和、皆、高效、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。適配器的內(nèi)容主要是最大功率 “點(diǎn)跟蹤器、逆變器以及一些保護(hù)設(shè)施等。 1． 2． 1 最大功率點(diǎn)跟蹤器（ MPPT） 由光伏陣列伏安特性曲線可知，光伏陣列在不同太陽輻照度下輸出最大功率點(diǎn)位置并不固定 ，而且當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，相應(yīng)于同一輻照度的最大功率 “ 點(diǎn)位置也將變化。為了實(shí)現(xiàn)最大功率 “點(diǎn)跟蹤以獲取當(dāng)前日照下最多的能量， MPPT 通常做成兩種形式，以下分別予以介紹。 恒定電壓式最大功率點(diǎn)跟蹤器（ CVT 式 MPPT）。 仔細(xì)觀察圖：中表示最大功率輸出的圓黑點(diǎn)一一最大功率點(diǎn)的位置，它們都坐落在Umax=const，的直線附近，特別是日射比較強(qiáng)時離 Umax