【正文】 器效率的高低對太陽能光伏發(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)計中應(yīng)特別注意減少自身功率損耗提高整機效率這是因為 10 kW 級的通用型逆變器實際效率只有70 ％～80 ％將其用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)時將帶來總發(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)具有最大功率點跟蹤控制功能隨時跟隨太陽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進行開與關(guān)2104最大功率峰值跟蹤對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點上理想狀態(tài)下逆變器應(yīng)工作在太陽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)境的作用如太陽光的輻射和溫度但逆變器通過一個具有最大功率峰值跟蹤的運算器來直接與光伏陣列相連達到能量轉(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間內(nèi)逆變器從太陽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能陣列獲得的能量的比率許多最大功率峰值跟蹤的運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)的運算法因為其簡單的運行而成為最常見的用法這種運算法是基于因光伏陣列運行電壓的微擾而引起的小的電壓增量ΔV在一段時間后引起的功率的改變ΔP我們對它進行測量如果 ΔP 是正的那么下一個電壓微擾增量也是正的如果 ΔP 是負(fù)的那么下一個電壓微擾增量也是負(fù)的盡管如此這種運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光輻射下例如日出和日落的時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因素也使找到真正的功率峰值點變得不可能那是因為逆變器的 ΔP 在這一點附近振蕩在太陽光輻射急劇改變的情況下跟蹤運算也可能會變得捉摸不定部分遮影可以影響最大功率峰值跟蹤的運行但這個問題是可以克服的用微擾的不同次數(shù)正如一段時間的功率變化函數(shù)也可用間隔電壓微擾來解決這個問題第三章 太陽能光伏發(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程中對于光伏發(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能庭院燈太陽能發(fā)電戶用系統(tǒng)村寨供電的獨立系統(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國家光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向太陽電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢國家太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電實施情況日本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地區(qū)進行并網(wǎng)運行光伏住宅推廣計劃1994－2002安裝8萬套地方新能源促進計劃和企業(yè)新能源資助計劃等德國1998年提出10萬光伏屋頂計劃計劃6年安裝300－500MW光伏系統(tǒng)美國1997年宣布百萬屋頂計劃計劃到2010年在100萬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鼓勵光伏并網(wǎng)發(fā)電我國太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用應(yīng)用現(xiàn)狀2007年中國光伏電池產(chǎn)量達到1000 MW成為僅次于日本的全球第二大光伏制造基地但國內(nèi)光伏系統(tǒng)安裝量僅約20 MW光伏系統(tǒng)的累積裝機容量達100 MW相當(dāng)于世界當(dāng)年安裝量的05和世界累計安裝量的08其中農(nóng)村電氣化包括道路照明累計裝機容量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)項目包括省委大院10KW光伏照明系統(tǒng)工程鎮(zhèn)江丹陽的2個4KW的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)無錫國家工業(yè)設(shè)計園300KW光伏并網(wǎng)電站工程無錫機場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)電站無錫五星花園小區(qū)屋頂300KW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)蘇州國檢屋頂光伏電站等目前這些項目尚未取得國家太陽能光伏電站上網(wǎng)電價的批復(fù)我國太陽能光伏發(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3缺少可再生能源電力附加的具體使用辦法4沒有具體可行的財稅和金融扶持政策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)和個人使用可再生能源電力積極性不高 圖4 模擬示意圖35實用舉例2照明系統(tǒng)中的應(yīng)用351太陽能照明的節(jié)能優(yōu)點無論是現(xiàn)在還是將來太陽能都擁有廣闊的市場前景潛力無限的太陽能是一種清潔高效而且可持續(xù)的可再生能源同時使用太陽能也是一個明智的財務(wù)選擇如果使用太陽能電池板為您的住宅供電在收到每個月的電費單時您就能體會到這一點另外太陽能是環(huán)保的選擇如果您知道使用太陽能將為您的孩子留下一個更環(huán)保的美好世界您一定會感到自豪如今全球的光伏 Photovoltaic PV 太陽能供不應(yīng)求是增長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利用太陽能來構(gòu)建更為穩(wěn)定的成本結(jié)構(gòu)研究結(jié)果顯示太陽能在北方的氣候條件下更為有效在加利福尼亞州電費每年上漲 67太陽能則可以用來預(yù)防未來電費的居高不下在許多國家您可以將富余電力賣給電力公司沖抵您的電費與高成本的化石燃料污染和全球溫室效應(yīng)相比太陽能不僅使用范圍廣而且更經(jīng)濟在近期的民意調(diào)查中當(dāng)受訪對象被問及哪類能源最適合子孫后代時太陽能的得分高出所有其它能源光伏系統(tǒng)在提供電力的同時不會排放二氧化碳 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)濟發(fā)展我國的照明用電將大幅度提高綠色節(jié)能照明的研究應(yīng)用將越來越受到重視太陽能LED照明燈具作為冷光源產(chǎn)品具有性價比較高綠色環(huán)保安全可靠質(zhì)量穩(wěn)定使用壽命長安裝維護簡便等特點可廣泛應(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現(xiàn)這一目標(biāo)業(yè)界已研究開發(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開發(fā)和應(yīng)用更高效可靠安全耐用的新型光源勢在必行到2006年底我國可再生能源利用量總計為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個百分點為2010年實現(xiàn)可再生能源占全國一次能源消費總量10的目標(biāo)邁出了堅實的一步目前我國正在從以下幾個方面來推動光伏發(fā)電的國內(nèi)市場發(fā)展一啟動送電到村工程二在特殊工程上運用光伏發(fā)電如世博會奧運會等三在沙漠地區(qū)建光伏電站四動員一些城市啟動屋頂計劃五研究制定提高光伏發(fā)電競爭力的電價政策 光伏產(chǎn)品901Km要建一個升壓站防止輸電線路過長電壓降低過大影響燈光亮度分?jǐn)傁聛淼某杀久勘K大約在3萬元左右目前市政道路路燈的招標(biāo)價格每盞一般也在2～35萬元之間而太陽能路燈的最大成本就是太陽能電池板無需預(yù)埋輸電電纜及相關(guān)工程費用一盞8～12米的太陽能路燈的造價一般在18～35萬元之間這些太陽能路燈一般使用的光源是長壽命的LED燈或低壓鈉燈使用的電壓都是絕對安全的直流低電壓采用光控時控全自動無觸點電子開關(guān)故障率極低整體路燈使用壽命要長達15年此外路燈與路燈之間彼此獨立工作互不干擾可根據(jù)實際情況將某段時間設(shè)計成節(jié)能照明狀態(tài)從而有效降低造價只要設(shè)計合理實際比普通路燈更劃算2偷盜難也不劃算太陽能路燈燈桿一般都在8米高以上偷盜電線不合算近年來由于銅以及其他金屬價格的上漲偷盜路燈電纜成為一大治安問題很多人擔(dān)心太陽能路燈采用的都是高新技術(shù)的材料一旦被盜的損失會更高持這種觀點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)為這確實是一個問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米以上要開著吊車才能將太陽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著吊車來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家能有這么亂嗎因此偷盜太陽能路燈內(nèi)部電線是不合算的3大陽能路燈的造價其實不高因其使用壽命長比普通路燈更劃算 1 不受地理位置限制無需消耗燃料無機械轉(zhuǎn)動部件建設(shè)周期短規(guī)模大小隨意 2 安全可靠無污染無噪聲環(huán)保美觀故障率極低壽命長 3 拆裝簡易移動方便工程安裝成本低無需預(yù)埋架高輸電線路可免去遠距離敷設(shè)電纜時對植被和環(huán)境的破壞及其所需的工程費用 4 廣泛應(yīng)用于道路照明上非常適用于鄉(xiāng)村農(nóng)場山頭海島高速公路等輸電不便的偏僻地方353太陽能路燈的組成原理框圖及其工作原理1太陽能路燈的組成太陽能路燈由太陽能電池組件蓄電池電源控制器組成圖31 太陽能原理方框太陽能路燈技術(shù)特點是具有特大功率光亮度相當(dāng)于白熾燈150W250W時每天8小時照明可在連續(xù)陰雨9天內(nèi)正常工作應(yīng)用了具有充放電保護功能光敏自控裝置和時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間數(shù)據(jù)使用時在控制器中輸入所在地區(qū)緯度調(diào)整好年月日和開關(guān)機的時間就能夠長年自動跟蹤環(huán)境光線在大面積使用后啟動和關(guān)閉的時差很小從而比較好的克服了傳統(tǒng)太陽能燈因啟動時差過大而產(chǎn)生的種種弊端太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性當(dāng)太陽光照射在半導(dǎo)體PN結(jié)上由于PN結(jié)勢壘區(qū)產(chǎn)生了較強的內(nèi)建靜電場因而產(chǎn)生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢壘區(qū)外但擴散進勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴在內(nèi)建靜電場的作用下各自向相反方向運動離開勢壘區(qū)結(jié)果使P區(qū)電勢升高N區(qū)電勢降低從而在外電路中產(chǎn)