【正文】 流電源,它與輔助陽極一起以犧牲陽極的方法來保護陰極的金屬管道。所以，對一個幾十公里或者更長的金屬管道進行分段保護，用太陽能陣列提供直流電壓是最有效和經(jīng)濟的方法。各種條件下使用的金屬，一般會受兩類腐蝕，即化學腐蝕和電化學腐蝕?；瘜W腐蝕是金屬與介質接觸發(fā)生化學作用時引起的，它的特點是作用進行中沒有電流產(chǎn)生；電化學腐蝕是另一類極其廣泛的腐蝕，它是由于金屬表面與電解質溶液（例如水和土壤）接觸時，金屬表面上電位不盡相同，有的地方電位高，另一些地方電位低，結果形成腐蝕原電池。只起傳遞電子作用，不受腐蝕（若不發(fā)生二次腐蝕過程）。因此電化學腐蝕過程可看成由以下三環(huán)節(jié)組成：（1） 在陰極金屬溶解變成金屬離子進入溶液中Me——Me++e（陽極過程）（2） 電子通過金屬從陽極流到陰極（3） 在陰極，流過來的電子被溶液中能吸收電子的物質（D）所接受e+D——[D、e]（陰極過程）以上三個環(huán)節(jié)是互相聯(lián)系，缺一不可。如果其中一環(huán)節(jié)停止進行，則整個腐蝕過程也停止了。電化學腐蝕有電流產(chǎn)生。例如，對于埋設在含氧量不同的土壤中的金屬管道，就可能形成腐蝕電池，與含氧量較多的砂土接觸的管道，成為腐蝕電池的陰極區(qū)，而與含氧量較少的粘土接觸的管道成為陽極區(qū)，受到腐蝕。：圖 埋設在結構不同的土壤中的金屬管道發(fā)生充氣不均勻腐蝕。它將直流電源的負極連接到被保護的金屬管道上，使被保護的金屬整個表面均為陰極，將正極連到難溶的材料如石墨、高硅鐵、碳性鐵氧體，鉛銀合金、鍍鉑的鈦等構成的輔助陽極，當施加的驅動電壓高于金屬所需的最少的保護電位時，該管道處于電流保護范圍內，對于邊遠的地區(qū)，則太陽電池作直流源既經(jīng)濟又便利。 外加電流陰極保護示意圖；；；；；1980年山東邵陽縣輸油泵站安裝了太陽能電源供電的地下輸油管道陰極保護裝置，該裝置采用了300W太陽電池，由三塊功率各為100W的小方陣組成，小方陣工作電壓18V，工作電流6A，能自動跟蹤太陽。蓄電池組由40個TW—500A的組成，試驗表明，性能穩(wěn)定，供電正常，使用效果良好；1982年江蘇射陽縣對有35孔的水閘開展了硅太陽電池電源陰極保護試驗，1983年7月使用之后，運行正常，保護效果滿意。七、并網(wǎng)發(fā)電太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)目前主要用于無電或缺電的邊遠地區(qū)，作為獨立的電源給家用電器及照明設備供電。隨著電力的緊張，環(huán)境污染等問題的日趨嚴重，與公用電網(wǎng)并網(wǎng)運行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)已顯示出越來越大的競爭力。光伏發(fā)電的并網(wǎng)運行將省去獨立光伏系統(tǒng)中的貯能環(huán)節(jié)——蓄電池，從而大大減少了電站的維護，由于蓄電池壽命較短，省去蓄電池后，發(fā)電系統(tǒng)的壽命可與太陽能電池的壽命相當。與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電，可起到在白天工業(yè)用電高峰期減輕交流電網(wǎng)壓力的作用。它與必須隨時滿足負載要求的獨立光伏系統(tǒng)相比，并網(wǎng)式PＶ系統(tǒng)配置較為簡單。通常可簡化為選擇ＰＶ組件和合適的逆變器，以及找出ＰＶ陣列和逆變器的容量之間的正確配比。１９９３年，美國幾家電力公司宣布，世界上最大的ａ——Ｓｉ光伏電站已通過專家驗收正式投入運行。該電站位于；加利福利亞州的大衛(wèi)斯。占地２萬ｍ２，造價１６０萬美元，按合同規(guī)定：提供４００ＫＷ交流電力，滿足１５０戶美國家庭的需要，它的實際發(fā)電能力是４７９ＫＷ（ＡＣ）。該電站由原克羅納公司的技術人員設計和安裝，后為ＡＰＳ公司接管。美國最大的供電公司之一——太平洋煤氣與電力公司以及另外幾家大型電力公司已經(jīng)把這個電站并入了電網(wǎng)。八、太陽電池作為信號轉換器的應用此外太陽電池還可以作為光電信號的轉換器，它與其它光電器件相比，有許多優(yōu)點：（１） 和光電管相比，它的體積小，重量輕，不怕強光，不需外接電源。（２） 與光敏電阻和硒光電池相比，它不易老化，參數(shù)穩(wěn)定，光電積分靈敏度高（３） 與充電二極管及充電三極管比，它的價格較低，線路簡單（４） 它比其它光電器件的壽命都長，可達十至二十年根據(jù)使用方式的不同，可將硅光電池制的充電信號轉變器分為以下三類：１、作為光電開關光電開關要求有一定的響應速度，能夠一有信號輸入，應該立刻有電信號輸出，且前后相鄰兩個信號能分辨清楚，硅光電池的頻率響應時間為１０－４～１０－６秒，在機械運動范圍內能很好地起到開關的作用，這種作用對輸入的光信號和輸出的電信號不要求有特定的聯(lián)系，只要電信號有可以推動下一級工作的強度即可。光電開關的應用十分廣泛，如無人管理的路燈開關，機床上的安全保護等。２、光電流隨著光照面積大小的變化而變化的應用。太陽電池光照面積的大小與輸出的電流大小成線性的關系，面積愈大，硅光電池輸出電流愈大；面積愈小，輸出的電流也變小。例如可利用此特性，把它裝在電影放映機上作為還音元件（），也可用于測量壓縮機氣缸閥的規(guī)律等。 電影光學還音系統(tǒng)示意圖；；；；；；；３、光電流隨光強度的變化而變化的應用硅光電池的短路電流與光照強度成線性關系，而且對于微弱的光線，這一關系仍然存在。于是應用這一關系制成了一種硅光電池顯微光度計，它可以用來檢測從極小煤?；虻V物樣品中反射出來的光強度，從而確定煤或礦物對光的反射率。而反射率是煤的重要物理指標之一。對于研究煤的性質，成因及工業(yè)利用具有很大意義。因此，這一儀器在煤炭工業(yè)系統(tǒng)中已獲得較廣泛的應用。應用硅光電池的這一特性，還制成了溫度計、壓力計、濁度計等 儀器。太陽電池電源作為新一代的能量系統(tǒng)，應用異常廣泛，上述介紹僅僅是一些典型的應用。目前的應用還包括作為高速公路的照明及標志的信號電源，氣象自動觀測儀器電源，太陽電池游艇，作為無線方式信號保護裝置電源，太陽電池鐘、太陽電池手表、太陽電池電視機等等。應該看到，我國幅原遼闊，部分地區(qū)還沒有電網(wǎng)覆蓋，但太陽能資源豐富，例如我國的青藏高原，地廣人稀，一般沒有高低壓電網(wǎng)，但太陽能資源卻非常豐富，大多數(shù)地區(qū)全年日照時數(shù)在2800－3000h以上，連陰天日數(shù)少，由于空氣稀薄、干燥和潔凈，陽光穿透大氣時，太陽輻射能量被削弱的程度也很小，收到的太陽輻射能量較大，其中直接輻射占總輻射的６０％以上。所以發(fā)展太陽能有很大潛力，前途光明。九．太陽能節(jié)能燈（一） ，有可能在近期內向這些地區(qū)推廣。其基本結構如下圖所示：圖太陽光燈結構框圖由上圖可見，太陽燈結構比較簡單。太陽電池板通過防反流二極管向蓄電池充電，由蓄電池向DC－AC逆變器供電。逆變器產(chǎn)生的交流電帶動變通熒光燈工作。控制器包含著過充放保護電路。DC－AC逆變器和熒光燈管實際是一個高效直流節(jié)能燈。 我國自行研制太陽燈始于70年代。但是長期以來有兩個問題未能徹底解決；（1）蓄電池容易提前損壞（2）熒燈管易發(fā)黑。這兩個問題雖涉及面較廣，但核心問題是：（1）高效直流節(jié)能燈質量問題（2）太陽電池——蓄電池——控制器——高效直流節(jié)能燈之間的最佳匹配問題。市售的以熒光燈為基礎的各式商品應急燈，結構和太陽燈相仿。它是用交流電整流后向蓄電池充電，用蓄電池提供的直流變成20—80KH范圍內的交流電去推動熒光燈管工作。應急燈的目的是停電時應急，一般不重視DC—AC逆變器的效率，也不重視燈管的壽命，使多次使用后的燈管發(fā)黑。線路中也沒有過放保護電路。所以簡單地用應急燈配上太陽電池板是不適宜的。十．太陽能光電房 美國和歐共體，都在研究分散型的家用光伏系統(tǒng)。因為分散型的家用光伏陣列可以放在屋頂或空地上。所以有時也稱屋頂光伏計劃。鑒于西方的生活習慣，家中用電器較多，除了照明、電視、電冰箱之外，要有空調、電炊具、洗衣機等，因而需要3~10KW的光伏系統(tǒng)，正在試驗分散并網(wǎng)和獨立系統(tǒng)兩個模式。獨立系統(tǒng)在后面會介紹到，這里只介紹一下分散并網(wǎng)模式。分散并網(wǎng)模式分為兩種情況：（1）無蓄電池系統(tǒng)，如下圖太陽電池板逆變器控制器濾波保護裝置電度表負載 商用電源 圖 無蓄電池系統(tǒng) 太陽電池方陣通過DC－AC逆變器直接與電網(wǎng)相聯(lián)，免除了蓄電池系統(tǒng)，節(jié)省了投資和對蓄電池的維護。 （2）有蓄電池系統(tǒng)：太陽電池方陣仍通過DC－AC逆變器與電網(wǎng)相聯(lián)，但自己仍配備蓄電池。如下圖。太陽電池板熱負載濾波保護裝置逆變器控制器充電器電度表負載充電器蓄電池 地圖 有蓄電池系統(tǒng) 上圖中增加了濾波保護器一是要濾掉DC—AC逆變器輸出波型中的高頻諧波并確定保同電位同相位可靠聯(lián)網(wǎng)，二是防止電網(wǎng)中的浪涌和突然故障對太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的沖擊。許多的太陽能發(fā)電的無蓄電池系統(tǒng)并網(wǎng)，因為用戶的分散性，有的向電網(wǎng)供電，有的向電網(wǎng)取電，意味著商用電網(wǎng)猶如一個“耗電網(wǎng)”又是一個“供電網(wǎng)”。在一定程度上，這些小系統(tǒng)對商用電網(wǎng)起到了一定的互補和調峰作用。從電網(wǎng)的經(jīng)濟效益分析中，即使把輸電損耗考慮進去，仍不失為一個高效率的發(fā)電系統(tǒng)。 有蓄電池系統(tǒng)中的蓄電池容量很大時，可以把商用電網(wǎng)看成一個與太陽能發(fā)電的備用電源。當蓄電池容量不大太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的交換能量比較頻繁。有蓄電池系統(tǒng)如果處于電網(wǎng)未端，則可以比較顯著地改善電網(wǎng)未端的供電質量，減少輸電損耗。對電網(wǎng)有更明顯的互補作用和穩(wěn)定作用。十一．公路道班太陽能電源 我國的公路，主要依靠公路道班工人維護。根據(jù)道路情況和使用情況，每10公里到50公里就要設立一個道班，每個道班沒少則器至五人，多則上百人。道班沿路而建，往往遠離村落，許多道班沒有電，因而道班工人的的生活條件都十分艱苦，為了改善道班工人的物質文化生活條件，陜西交通廳先后于1984年和1990年在陜北延長縣馬山道班和榆林地區(qū)女子道班進行了公路道班太陽能電視、照明的試點，其基本配置如下：（1）馬山道班太陽能電源：172。太陽電池功率：100W173。蓄電池：105AH，24V，少維護硅膠蓄電池174。跟蹤系統(tǒng)：單軸旋轉二維跟蹤（自動程序控制和手動）跟蹤精度6175?？癸L能力：約8級。176。負載：黃河14寸黑白電視機一臺，大個窯洞8W照明燈各一支，收錄機一架。177。安裝地點，延安地區(qū)延長縣馬山班，窯洞頂部（2）女子道班太陽能電源172。太陽電池功率：210W173。蓄電池：240AH，12V，CJ型少維護硅膠蓄電池。174。DC—AC逆變器：12V，200W一臺。175。負載：21寸彩色電視機一臺，8W日光燈8支，收錄機一臺。176。安裝方式：固定式角鋼結構。177。安裝地點：陜北榆林地區(qū)女子道班附近。 以上兩套系統(tǒng)至今工作正常，受到了道班工人的歡迎。十二．農村中小學太陽能電教系統(tǒng) 我國人十幾萬所中學，80多萬所小學，在校中學生近5000萬人。，12萬所小學無電，即約有3千萬中小學生和教師生活在電網(wǎng)之外。為了改善辦學條件，西安交通在國家教委，農業(yè)部和省科委支持下于1987年在陜北安塞縣王家灣中不進行了農村中學太陽能電教系統(tǒng)試點。王家灣雖然是著名的老區(qū)，但由于山大溝深，交通不便，信息閉塞，經(jīng)濟仍比較落后。王家灣中學是當?shù)匚ㄒ坏泥l(xiāng)村中學，有小學六年級至初中三年級共四個班，160多名學生，絕大多數(shù)住校。教職工16名，設備簡陋。據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況。該太陽能電教系統(tǒng)基本配置如下：172。太陽電池方陣功率：1040WP；173。安裝方式：固定傾角，角鋼支架；174。蓄電池：6CJ—180型少維護硅膠電池12只，共2160AH；175。逆變器：200W，24V逆變器4 臺，200W，12V敦變器2臺，實行分路供電；176。負載：BW日光燈16支，8W日光燈26只供教室、實驗室、食堂及教師、學生住的窯洞照明；177。電教設備包括：A：彩電20寸一臺，錄像機一臺（帶電視天線放大器一套），可以播放電視錄像教學片和接收電視教學講座。B：蘋果P型微機一臺，已收集、編制了約10個教學、游戲程序。C：收錄機，擴音機各一套，可以為全校廣播新聞，廣播和集會，做早操用。D：教學大綱規(guī)定的有關中學理化實驗儀器及電源。E：配置了太陽能電子琴，太陽能對計機等等有趣的課外科技活動實驗，以豐富學生文化知識，提高動手能力；178。安裝地點：延安地區(qū)安塞縣王家灣中學。 參考文獻（１）趙富鑫、魏彥章主編，《太陽電池及其應用》，國防工業(yè)出版社（２）劉恩科等編， 《光電池及其應用》，科學出版社（３）黃錫堅 ， 《硅太陽電池及其應用》，中國鐵道出版（４）［日］高橋清，浜川圭弘，后川昭雄編，田小平，李忠馥，魏鐵村譯，金英淑，陳德新。李靖校，《太陽光發(fā)電》（５）曹仁賢，“光伏發(fā)電并網(wǎng)之研究”，《新能源》 １９９７年１２月（６）趙暉，康宏偉，王頌鋒，鄭君，殷德生，“大型光伏電站的并網(wǎng)運行”，《新能源》，１９９７年１月（７）程榮香，“光伏泵和滴灌系統(tǒng)的聯(lián)合應用”，《新能源》，１９９７年１０月77 / 7