李暢，孫銘偉，李旭國網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司

新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用

李暢，孫銘偉，李旭
國網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司

光伏發(fā)電系統(tǒng)所具有的效率高、清潔無污染、資源廣等優(yōu)點是新能源的發(fā)展方向。本文介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術及應用現(xiàn)狀，并就光伏發(fā)電系統(tǒng)的具體應用進行分析，為我國新能源的發(fā)展提供參考性依據(jù)。

新能源；光伏發(fā)電系統(tǒng)；應用

新能源是指那些可以替代石油煤炭等的能源。光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種較為廣泛使用的新能源，其具有無污染、效率高、資源廣、安全性等優(yōu)點。現(xiàn)在已經(jīng)有超過100個國家使用光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用范圍從小型的容量從幾十到幾十千瓦的屋頂安裝或建筑集成系統(tǒng)，到數(shù)百兆瓦的大型公用事業(yè)規(guī)模的發(fā)電站。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹

光伏發(fā)電系統(tǒng)（PV）是一個術語，是指那些通過使用展示光伏效應的半導體材料將光能轉換成電能。光伏發(fā)電裝置安裝座可以是固定的，也可以使用太陽能追蹤器來跟隨太陽穿過天空。作為一種特殊的新能源，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有其獨特的優(yōu)點：其運行不產(chǎn)生污染，一旦安裝后就沒有溫室氣體排放；在電力需求方面表現(xiàn)出簡單的可擴展性；此外，硅在地殼中的資源豐富，可以大量利用。

光伏系統(tǒng)長期以來一直用于專業(yè)性行業(yè)中，獨立和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)自20世紀90年代開始使用。

隨著技術進步和制造規(guī)模的擴大，光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本不斷降低，此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性得到了大幅提高。許多國家都相繼出臺了凈計量和財政激勵措施。2014年，全球安裝的光伏產(chǎn)能增加到177千兆瓦（GW），占全球電力需求的2%。中國，緊隨其后的是日本和美國，成為增長最快的市場，然而德國仍然是世界上最大的生產(chǎn)國，太陽能光伏發(fā)電為其提供了年均國內(nèi)用電量的7%。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用

2.1 屋頂和建筑綜合系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)通常與建筑物相關聯(lián)：要么集成到它們中，要么安裝在其上或安裝在地面附近。建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)（BIPV）越來越多地被作為主要或輔助電力來源的從而融入新的家庭和工業(yè)建筑物的屋頂或墻壁。屋頂瓦片與集成光伏電池有時被使用。如果空氣可以流通，那么屋頂安裝的太陽能電池板可以在白天為建筑物提供一個被動冷卻效果，同時也可以在晚上保持積聚的熱量。一般而言，住宅屋頂系統(tǒng)具有約5-10kW的小容量，而商業(yè)屋頂系統(tǒng)通常為幾百千瓦。盡管屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)比地面上的公用事業(yè)規(guī)模的發(fā)電廠要小得多，但它們在全球光伏發(fā)電系統(tǒng)裝置中占有大多數(shù)的比例。

2.2 發(fā)電站

截至2015年，579兆瓦（MWAC）太陽之星是世界上最大的光伏電站，緊隨其后的是是沙漠陽光太陽能農(nóng)場和Topaz太陽能農(nóng)場，容量為550兆瓦，由美國第一太陽能公司建造。所有三座發(fā)電站都位于加利福尼亞的沙漠。世界各地的許多太陽能農(nóng)場都與農(nóng)業(yè)相結合，其中一些采用了創(chuàng)新的太陽能跟蹤系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通過跟隨太陽每天跨越天空的軌跡，比傳統(tǒng)的固定式系統(tǒng)產(chǎn)生更多的電力。并且，在發(fā)電站運行中，沒有燃料成本或廢物的排放。

2.3 農(nóng)村電氣化

在發(fā)展中國家，距離電網(wǎng)電力超過五公里的村莊欲來越多地開始使用光伏發(fā)電系統(tǒng)。在印度的偏遠地區(qū)，一個鄉(xiāng)村照明項目一直在提供太陽能發(fā)電的LED照明燈來取代煤油燈。太陽能發(fā)電燈的售價大約是幾個月的煤油供應。這些離網(wǎng)太陽能系統(tǒng)應用了更為復雜的技術，包括3D打印機等。在這些領域，社會成本和福利效益為光伏發(fā)電系統(tǒng)提供了一個很好的例子。盡管缺乏足夠盈利能力，在人道主義的努力之下，光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)開始了在農(nóng)村的全面鋪開。但是，由于缺乏足夠的經(jīng)濟支持和技術支撐的不足，以及南北技術轉移等原因，太陽能農(nóng)村電氣化項目在艱難地運行中。

2.4 運輸行業(yè)

光伏發(fā)電系統(tǒng)歷來廣泛應用于太空探索中，然而光伏發(fā)電系統(tǒng)運用于交通運輸業(yè)的年限卻很短。一些汽車安裝了太陽能空調(diào)，以降低炎熱的天氣下汽車內(nèi)部的溫度。一個獨立的太陽能汽車僅僅具有有限的功率和效用，但是太陽能充電的電動車輛允許使用太陽能來運輸。有研究證明，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以應用在太陽能動力汽車、船只和飛機上，但是其中最實際和最有可能性的是太陽能汽車。瑞士太陽能飛機“太陽能脈沖2”在歷史上取得了最長的不間斷單機飛行，并成功地在2015年完成了全球第一個太陽能空中循環(huán)巡航。

2.5 通信和信號傳導

太陽能光伏發(fā)電非常適合于通信和信號傳導，如本地電話交換機、廣播電視、微波和其他形式的電子通訊等。這是因為在大多數(shù)通信和信號傳導應用中，蓄電池已經(jīng)在廣泛使用，而電力系統(tǒng)基本上是直流電。在丘陵和山區(qū)，由于起伏的地形，無線電和電視信號可能會被阻擋而反射回來。

2.6 獨立系統(tǒng)

直到十年前，光伏發(fā)電系統(tǒng)還被頻繁地用于計算器和其他新穎的設備。集成電路和低功率液晶顯示器的改進使得這種設備在電池更換期間可以使用數(shù)年，從而使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用變得不那么常見。相比之下，太陽能驅動的遠程固定設備近來在那些連接成本高昂的地方越來越多地被使用。這些應用包括太陽能燈、水泵、停車咪表、應急電話、垃圾壓實機、臨時交通標志、充電站和遠程護衛(wèi)崗位及信號燈等。

3 結語

鑒于光伏發(fā)電系統(tǒng)無污染、效率高、資源廣、安全性好等優(yōu)點。光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于屋頂和建筑綜合系統(tǒng)、發(fā)電站、交通運輸業(yè)、通信和信號傳導等領域。盡管中國已經(jīng)成為全球增長最快的市場，然而我國的光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用仍不盡人意。大力發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng)，亟不可待。

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