【正文】 器效率的高低對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有重要的影響光伏發(fā)電系統(tǒng)專用的逆變器在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意減少自身功率損耗提高整機(jī)效率這是因?yàn)?10 kW 級(jí)的通用型逆變器實(shí)際效率只有70 ％～80 ％將其用于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)將帶來(lái)總發(fā)電量 20 ％～30 ％的電能損耗所以為了提高輸出效率并網(wǎng)逆變器應(yīng)具有最大功率點(diǎn)跟蹤控制功能隨時(shí)跟隨太陽(yáng)能輻射能力而變化此外還能根據(jù)日出日落條件的不同自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)與關(guān)2104最大功率峰值跟蹤對(duì)效率的影響輸入的直流功率取決逆變器工作在光伏陣列的電流電壓曲線上的哪一個(gè)點(diǎn)上理想狀態(tài)下逆變器應(yīng)工作在太陽(yáng)能光伏陣列的最大功率峰值上最大功率峰值在一整天內(nèi)是不同的主要是由于環(huán)境的作用如太陽(yáng)光的輻射和溫度但逆變器通過(guò)一個(gè)具有最大功率峰值跟蹤的運(yùn)算器來(lái)直接與光伏陣列相連達(dá)到能量轉(zhuǎn)移的最大化例如最大功率峰值跟蹤的最大效率 ηMPPT可以定義為在定義的一段時(shí)間內(nèi)逆變器從太陽(yáng)能陣列獲得的能量與理想狀態(tài)下的最大功率峰值跟蹤從太陽(yáng)能陣列獲得的能量的比率許多最大功率峰值跟蹤的運(yùn)算法是建立在不同的基礎(chǔ)上的其參數(shù)有增量電導(dǎo)寄生電容恒定電壓電壓的溫度修正和模糊邏輯控制等以微擾觀察法為基礎(chǔ)的運(yùn)算法因?yàn)槠浜?jiǎn)單的運(yùn)行而成為最常見(jiàn)的用法這種運(yùn)算法是基于因光伏陣列運(yùn)行電壓的微擾而引起的小的電壓增量ΔV在一段時(shí)間后引起的功率的改變?chǔ)我們對(duì)它進(jìn)行測(cè)量如果 ΔP 是正的那么下一個(gè)電壓微擾增量也是正的如果 ΔP 是負(fù)的那么下一個(gè)電壓微擾增量也是負(fù)的盡管如此這種運(yùn)算還是有些局限的地方這將使最大功率峰值跟蹤的效率在某些特定條件下有所降低在非常低的太陽(yáng)光輻射下例如日出和日落的時(shí)候功率曲線變得非常平滑找到最大功率峰值變得非常困難另外一個(gè)因素也使找到真正的功率峰值點(diǎn)變得不可能那是因?yàn)槟孀兤鞯?ΔP 在這一點(diǎn)附近振蕩在太陽(yáng)光輻射急劇改變的情況下跟蹤運(yùn)算也可能會(huì)變得捉摸不定部分遮影可以影響最大功率峰值跟蹤的運(yùn)行但這個(gè)問(wèn)題是可以克服的用微擾的不同次數(shù)正如一段時(shí)間的功率變化函數(shù)也可用間隔電壓微擾來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題第三章 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用與舉例上世紀(jì)60年代科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽(yáng)電池應(yīng)用于空間技術(shù)通信衛(wèi)星供電上世紀(jì)末在人類不斷自我反省的過(guò)程中對(duì)于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切不僅在空間應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中也大顯身手如太陽(yáng)能庭院燈太陽(yáng)能發(fā)電戶用系統(tǒng)村寨供電的獨(dú)立系統(tǒng)光伏水泵飲水或灌溉通信電源石油輸油管道陰極保護(hù)光纜通信泵站電源海水淡化系統(tǒng)城鎮(zhèn)中路標(biāo)高速公路路標(biāo)等在世紀(jì)之交前后期間歐美等先進(jìn)國(guó)家光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向太陽(yáng)電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)國(guó)家太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電實(shí)施情況日本1996年宣布可再生能源發(fā)展目標(biāo)到2010年可再生能源占一次能源供應(yīng)量的31 其中光伏發(fā)電4820 MW具體措施包括建筑光伏一體化發(fā)電系統(tǒng)工程示范光伏住宅集中并網(wǎng)示范200座3KW光伏住宅集中在一個(gè)地區(qū)進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行光伏住宅推廣計(jì)劃1994－2002安裝8萬(wàn)套地方新能源促進(jìn)計(jì)劃和企業(yè)新能源資助計(jì)劃等德國(guó)1998年提出10萬(wàn)光伏屋頂計(jì)劃計(jì)劃6年安裝300－500MW光伏系統(tǒng)美國(guó)1997年宣布百萬(wàn)屋頂計(jì)劃計(jì)劃到2010年在100萬(wàn)座屋頂上安裝光伏發(fā)電和光熱系統(tǒng)西班牙2001年制定了新的電力法來(lái)鼓勵(lì)光伏并網(wǎng)發(fā)電我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用應(yīng)用現(xiàn)狀2007年中國(guó)光伏電池產(chǎn)量達(dá)到1000 MW成為僅次于日本的全球第二大光伏制造基地但國(guó)內(nèi)光伏系統(tǒng)安裝量?jī)H約20 MW光伏系統(tǒng)的累積裝機(jī)容量達(dá)100 MW相當(dāng)于世界當(dāng)年安裝量的05和世界累計(jì)安裝量的08其中農(nóng)村電氣化包括道路照明累計(jì)裝機(jī)容量41MW通訊和工業(yè)應(yīng)用30MW光伏產(chǎn)品路燈草坪燈城市景觀LED照明交通信號(hào)等227MW并網(wǎng)光伏發(fā)電63MW目前我省已建成和在建擬建的光伏并網(wǎng)項(xiàng)目包括省委大院10KW光伏照明系統(tǒng)工程鎮(zhèn)江丹陽(yáng)的2個(gè)4KW的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)錫國(guó)家工業(yè)設(shè)計(jì)園300KW光伏并網(wǎng)電站工程無(wú)錫機(jī)場(chǎng)800KW屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)工程尚德光伏研發(fā)中心大樓1000KW 光伏建筑一體化BIPV光伏并網(wǎng)電站無(wú)錫五星花園小區(qū)屋頂300KW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)蘇州國(guó)檢屋頂光伏電站等目前這些項(xiàng)目尚未取得國(guó)家太陽(yáng)能光伏電站上網(wǎng)電價(jià)的批復(fù)我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用1光伏并網(wǎng)的審批和操作程序復(fù)雜2缺少明確的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)3缺少可再生能源電力附加的具體使用辦法4沒(méi)有具體可行的財(cái)稅和金融扶持政策5電力公司在發(fā)展可再生能源電力中的角色和責(zé)權(quán)利不清晰６沒(méi)有可執(zhí)行的光伏并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)７各地區(qū)行業(yè)企業(yè)和個(gè)人使用可再生能源電力積極性不高 圖4 模擬示意圖35實(shí)用舉例2照明系統(tǒng)中的應(yīng)用351太陽(yáng)能照明的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)太陽(yáng)能都擁有廣闊的市場(chǎng)前景潛力無(wú)限的太陽(yáng)能是一種清潔高效而且可持續(xù)的可再生能源同時(shí)使用太陽(yáng)能也是一個(gè)明智的財(cái)務(wù)選擇如果使用太陽(yáng)能電池板為您的住宅供電在收到每個(gè)月的電費(fèi)單時(shí)您就能體會(huì)到這一點(diǎn)另外太陽(yáng)能是環(huán)保的選擇如果您知道使用太陽(yáng)能將為您的孩子留下一個(gè)更環(huán)保的美好世界您一定會(huì)感到自豪如今全球的光伏 Photovoltaic PV 太陽(yáng)能供不應(yīng)求是增長(zhǎng)最快的可再生能源之一隨著制造工藝的高效化光伏系統(tǒng)的成本將繼續(xù)下降如今光伏系統(tǒng)的價(jià)格已經(jīng)是 20 年前的 125即使是商業(yè)電力公司也正在尋求通過(guò)利用太陽(yáng)能來(lái)構(gòu)建更為穩(wěn)定的成本結(jié)構(gòu)研究結(jié)果顯示太陽(yáng)能在北方的氣候條件下更為有效在加利福尼亞州電費(fèi)每年上漲 67太陽(yáng)能則可以用來(lái)預(yù)防未來(lái)電費(fèi)的居高不下在許多國(guó)家您可以將富余電力賣給電力公司沖抵您的電費(fèi)與高成本的化石燃料污染和全球溫室效應(yīng)相比太陽(yáng)能不僅使用范圍廣而且更經(jīng)濟(jì)在近期的民意調(diào)查中當(dāng)受訪對(duì)象被問(wèn)及哪類能源最適合子孫后代時(shí)太陽(yáng)能的得分高出所有其它能源光伏系統(tǒng)在提供電力的同時(shí)不會(huì)排放二氧化碳 CO2 一塊光伏組件在 25 年的有效使用期內(nèi)可減少約 75 噸的碳排放量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展我國(guó)的照明用電將大幅度提高綠色節(jié)能照明的研究應(yīng)用將越來(lái)越受到重視太陽(yáng)能LED照明燈具作為冷光源產(chǎn)品具有性價(jià)比較高綠色環(huán)保安全可靠質(zhì)量穩(wěn)定使用壽命長(zhǎng)安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)可廣泛應(yīng)用于綠地照明公路照明廣告燈箱照明城市造型景觀照明及家居照明系統(tǒng)但太陽(yáng)能LED照明燈具一次性投入較高是其發(fā)展的瓶頸目前照明消耗約占整個(gè)電力消耗的20左右降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)業(yè)界已研究開(kāi)發(fā)出多種節(jié)能照明器具并取得了一定的成效但是距離綠色照明的要求還較遠(yuǎn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更高效可靠安全耐用的新型光源勢(shì)在必行到2006年底我國(guó)可再生能源利用量總計(jì)為2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 不包括傳統(tǒng)方式利用生物質(zhì)能 約占05個(gè)百分點(diǎn)為2010年實(shí)現(xiàn)可再生能源占全國(guó)一次能源消費(fèi)總量10的目標(biāo)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步目前我國(guó)正在從以下幾個(gè)方面來(lái)推動(dòng)光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展一啟動(dòng)送電到村工程二在特殊工程上運(yùn)用光伏發(fā)電如世博會(huì)奧運(yùn)會(huì)等三在沙漠地區(qū)建光伏電站四動(dòng)員一些城市啟動(dòng)屋頂計(jì)劃五研究制定提高光伏發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)力的電價(jià)政策 光伏產(chǎn)品901Km要建一個(gè)升壓站防止輸電線路過(guò)長(zhǎng)電壓降低過(guò)大影響燈光亮度分?jǐn)傁聛?lái)的成本每盞大約在3萬(wàn)元左右目前市政道路路燈的招標(biāo)價(jià)格每盞一般也在2～35萬(wàn)元之間而太陽(yáng)能路燈的最大成本就是太陽(yáng)能電池板無(wú)需預(yù)埋輸電電纜及相關(guān)工程費(fèi)用一盞8～12米的太陽(yáng)能路燈的造價(jià)一般在18～35萬(wàn)元之間這些太陽(yáng)能路燈一般使用的光源是長(zhǎng)壽命的LED燈或低壓鈉燈使用的電壓都是絕對(duì)安全的直流低電壓采用光控時(shí)控全自動(dòng)無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)故障率極低整體路燈使用壽命要長(zhǎng)達(dá)15年此外路燈與路燈之間彼此獨(dú)立工作互不干擾可根據(jù)實(shí)際情況將某段時(shí)間設(shè)計(jì)成節(jié)能照明狀態(tài)從而有效降低造價(jià)只要設(shè)計(jì)合理實(shí)際比普通路燈更劃算2偷盜難也不劃算太陽(yáng)能路燈燈桿一般都在8米高以上偷盜電線不合算近年來(lái)由于銅以及其他金屬價(jià)格的上漲偷盜路燈電纜成為一大治安問(wèn)題很多人擔(dān)心太陽(yáng)能路燈采用的都是高新技術(shù)的材料一旦被盜的損失會(huì)更高持這種觀點(diǎn)的人不少不僅僅有一些政府官員連一些能源研究專家也認(rèn)為這確實(shí)是一個(gè)問(wèn)題小偷偷電線一般用剪或用絞輪拉目的是為了獲得金屬銅謀取利益而太陽(yáng)能路燈的內(nèi)部電線絕大部分都在燈桿里面且短而小含銅量不如傳統(tǒng)路燈加上燈桿較高一般都在8米以上要開(kāi)著吊車才能將太陽(yáng)能電池板和電纜快速盜走被盜可能性比傳統(tǒng)路燈要低得多如果小偷真的開(kāi)著吊車來(lái)偷路燈了那不知是什么天下了應(yīng)該不是偷了而是搶了那我們國(guó)家能有這么亂嗎因此偷盜太陽(yáng)能路燈內(nèi)部電線是不合算的3大陽(yáng)能路燈的造價(jià)其實(shí)不高因其使用壽命長(zhǎng)比普通路燈更劃算 1 不受地理位置限制無(wú)需消耗燃料無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件建設(shè)周期短規(guī)模大小隨意 2 安全可靠無(wú)污染無(wú)噪聲環(huán)保美觀故障率極低壽命長(zhǎng) 3 拆裝簡(jiǎn)易移動(dòng)方便工程安裝成本低無(wú)需預(yù)埋架高輸電線路可免去遠(yuǎn)距離敷設(shè)電纜時(shí)對(duì)植被和環(huán)境的破壞及其所需的工程費(fèi)用 4 廣泛應(yīng)用于道路照明上非常適用于鄉(xiāng)村農(nóng)場(chǎng)山頭海島高速公路等輸電不便的偏僻地方353太陽(yáng)能路燈的組成原理框圖及其工作原理1太陽(yáng)能路燈的組成太陽(yáng)能路燈由太陽(yáng)能電池組件蓄電池電源控制器組成圖31 太陽(yáng)能原理方框太陽(yáng)能路燈技術(shù)特點(diǎn)是具有特大功率光亮度相當(dāng)于白熾燈150W250W時(shí)每天8小時(shí)照明可在連續(xù)陰雨9天內(nèi)正常工作應(yīng)用了具有充放電保護(hù)功能光敏自控裝置和時(shí)控裝置的光電智能控制器使產(chǎn)品可有效地節(jié)約能源增加有效照明時(shí)間降低生產(chǎn)成本中央控制器單元采用并在智能控制器中建立了全球不同緯度的全年日照時(shí)間數(shù)據(jù)使用時(shí)在控制器中輸入所在地區(qū)緯度調(diào)整好年月日和開(kāi)關(guān)機(jī)的時(shí)間就能夠長(zhǎng)年自動(dòng)跟蹤環(huán)境光線在大面積使用后啟動(dòng)和關(guān)閉的時(shí)差很小從而比較好的克服了傳統(tǒng)太陽(yáng)能燈因啟動(dòng)時(shí)差過(guò)大而產(chǎn)生的種種弊端太陽(yáng)能光伏發(fā)電是依靠太陽(yáng)能電池組件利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性當(dāng)太陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體PN結(jié)上由于PN結(jié)勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生了較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)因而產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)外但擴(kuò)散進(jìn)勢(shì)壘區(qū)的非平衡電子和空穴在內(nèi)建靜電場(chǎng)的作用下各自向相反方向運(yùn)動(dòng)離開(kāi)勢(shì)壘區(qū)結(jié)果使P區(qū)電勢(shì)升高N區(qū)電勢(shì)降低從而在外電路中產(chǎn)