大學(xué)校園中光伏發(fā)電的應(yīng)用分析*

韋永森 朱勛夢(mèng) 桂明輝

（桂林師范高等?？茖W(xué)校物理與工程技術(shù)系，廣西桂林 541001）

大學(xué)校園中光伏發(fā)電的應(yīng)用分析*

韋永森 朱勛夢(mèng) 桂明輝

（桂林師范高等?？茖W(xué)校物理與工程技術(shù)系，廣西桂林 541001）

科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，能源短缺問題日益突顯，太陽能作為一種可再生能源，對(duì)解決能源短缺問題有著重要作用。大學(xué)作為科研的前沿，應(yīng)該率先開發(fā)利用太陽能，在大學(xué)校園中運(yùn)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。本文針對(duì)大學(xué)中光伏發(fā)電的應(yīng)用進(jìn)行分析，提出一些具有建設(shè)性的意見，希望給相關(guān)工作者帶來一些啟示。

大學(xué) 發(fā)電 光伏應(yīng)用

1　光伏發(fā)電的科學(xué)原理以及基本分類

1.1光伏發(fā)電的科學(xué)原理

光伏發(fā)電是以太陽能為能源來源的一種光伏效應(yīng)，其通過特定半導(dǎo)體材料在太陽光線照射下形成電動(dòng)勢(shì)，將這種特定的半導(dǎo)體材料根據(jù)物理原理并通過一定的手段制成太陽能電池。有太陽光照射的情況下，太陽能電池在光照條件下形成定量的電動(dòng)勢(shì)，然后通過串并聯(lián)的手段將各個(gè)組件組成太陽能電池方陣，讓電池方陣達(dá)到一定的電壓標(biāo)準(zhǔn)，并且通過充電放電的手段儲(chǔ)存蓄電池的電能，以便在晚上或是光照條件差的情況下可以用蓄電池為逆變器提供輸入電，并且通過逆變器的作用將直流電變成交流電，再通過配電柜給相關(guān)電設(shè)備供電。

1.2光伏發(fā)電的基本分類

太陽能光伏發(fā)電分為并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種模式，并網(wǎng)光伏發(fā)電就是將太陽能產(chǎn)生的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的交流電然后并入電網(wǎng)，這種模式一般都是由國家主導(dǎo)運(yùn)用，需要國家級(jí)發(fā)電站，其占地規(guī)模大、投資規(guī)模大并且建設(shè)周期長(zhǎng)。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由蓄電池、太陽能電池組、交流逆變器以及控制器組成，其應(yīng)用較多。

2　太陽能光伏發(fā)電的前景展望

2.1太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)越性

太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)越性很顯著，太陽能是一種可再生資源，取之不盡，用之不竭，并且太陽能是一種清潔能源，綠色無污染，有利于環(huán)境保護(hù)。相比于傳統(tǒng)的水力、火力發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電直接了當(dāng)，沒有中間轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，無資源消耗，無廢水廢氣以及溫室氣體的排放，更不存在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲，也不需要冷卻液體，沒有二次污染。再者，太陽能板的安裝有靈活性和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，可以安裝在室內(nèi)，也可以安裝在室外，可以安裝在平原，也可以安裝在荒漠地帶。太陽能板結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)模塊化，成本低廉，運(yùn)行簡(jiǎn)單，加之光伏電池制造所需要的硅材料在地球的儲(chǔ)存量及其豐富，不存在資源短缺的現(xiàn)象。

2.2當(dāng)今太陽能光伏發(fā)電的前景展望

就目前情況，傳統(tǒng)的油與煤資源日益短缺，各國都紛紛開始利用光伏發(fā)電，日本政府提出2020年光伏發(fā)電量達(dá)到28GW的目標(biāo)，美國也提出旨在降低太陽能光伏發(fā)電成本的“太陽能先導(dǎo)計(jì)劃”，將太陽能光伏發(fā)電達(dá)到商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)水平，按照當(dāng)前情況推測(cè)，2030年，可再生資源在全球總能源結(jié)構(gòu)中的比例將達(dá)到30%。

3　大學(xué)校園中太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用構(gòu)想

3.1校園宣傳設(shè)施

大學(xué)校園中有著大量的布告欄以及讀報(bào)欄，這些宣傳設(shè)施很多沒有配有相應(yīng)的照明設(shè)施，所以在夜間給師生造成閱讀障礙，安裝運(yùn)用太陽能光伏發(fā)電可以起到照明的作用，同時(shí)也可以減少安裝投資，減少線路的鋪設(shè)，施工簡(jiǎn)單、方便，經(jīng)過一定的設(shè)計(jì)改裝還可以起到遮風(fēng)擋雨的作用，可謂一舉多得。

3.2學(xué)生公寓公共廁所以及浴室照明

當(dāng)前很多學(xué)校學(xué)生公寓的廁所和浴室還是集中式的廁所和浴室，廁所和浴室里面的照明一般是通宵照明，如果將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)運(yùn)用在廁所和浴室的照明上，在屋頂上安置太陽能板以實(shí)現(xiàn)公共廁所與浴室的光伏發(fā)電照明，其好處是顯而易見的，方便在校學(xué)生的同時(shí)節(jié)約能源。

3.3校園干道路燈照明

學(xué)校公用電費(fèi)中，校園路燈消耗的費(fèi)用不可忽視的一部分，由于路燈建在室外，與太陽光照接觸充分，所以太陽能路燈系統(tǒng)的建立實(shí)施潛力巨大，在大學(xué)校園中，可以按照以下幾種方案來實(shí)施建設(shè)校園路燈照明系統(tǒng)：①校園內(nèi)的普通路燈與新型太陽能路燈相互結(jié)合，安裝上間隔而開，使用上分時(shí)段使用，充分結(jié)合兩種路燈的有點(diǎn)，規(guī)避其缺點(diǎn)，既保持了路燈的效果，也節(jié)省了能源。②在校園內(nèi)實(shí)施路燈系統(tǒng)都安裝光伏系統(tǒng)，不論是區(qū)域路燈還是單體路燈，將整個(gè)校園照明都納入太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中。

3.4高層建筑與地下建筑的安全照明

大學(xué)校園建設(shè)隨時(shí)代發(fā)展而變，高層建筑與地下建筑越來越多，規(guī)模也不斷擴(kuò)大，在高層建筑和地下建筑建設(shè)中運(yùn)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，在緊急安全疏散通道安裝太陽能板，利用太陽能光伏技術(shù)進(jìn)行照明，既能保持照明效果，也可以對(duì)節(jié)能減排有極大的促進(jìn)作用。

4　校園內(nèi)建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的意義

校園內(nèi)建設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是一項(xiàng)巨大的工程，有以下重大意義：

（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)有使用壽命長(zhǎng)、不污染環(huán)境、性能穩(wěn)定、既能獨(dú)立發(fā)電也可以并網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，所有建立光伏發(fā)電系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間保障學(xué)校的持續(xù)供電，節(jié)能減排，緩解校園供電壓力，同時(shí)減少環(huán)境污染。

（2）由于太陽能獨(dú)有的特點(diǎn)，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性極強(qiáng)，一旦在校園內(nèi)部安裝，就可以長(zhǎng)時(shí)間以固定價(jià)格進(jìn)行供電，不存在燃料短缺、運(yùn)輸緊張的問題，也不會(huì)受市場(chǎng)因素燃料價(jià)格波動(dòng)的影響，有利于校園節(jié)能減排，為學(xué)校提供持續(xù)穩(wěn)定的供電，保障學(xué)校工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5　結(jié)語

當(dāng)今世界，環(huán)境問題和能源問題成為制約可持續(xù)發(fā)展的主要難題之一，一直備受世界各國的關(guān)注。一些傳統(tǒng)的能源利用的弊端越來越顯著，比如火力發(fā)電會(huì)帶來粉塵以及二氧化碳、二氧化硫的排放。太陽能作為一種清潔能源以及可再生能源，具有安全、無污染、清潔以及儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)，是未來能源運(yùn)用的一種趨勢(shì)，隨著社會(huì)的發(fā)展，其應(yīng)用規(guī)?？梢圆粩鄶U(kuò)大，校園作為科教前沿，應(yīng)該率先引進(jìn)應(yīng)用光伏發(fā)電，建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，促進(jìn)節(jié)能減排，為社會(huì)做表率，以推動(dòng)環(huán)境友好型社會(huì)的形成。

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2014年度廣西自治區(qū)教改項(xiàng)目，高職“工學(xué)研融合”培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)對(duì)接電子信息技能型人才的研究實(shí)踐（項(xiàng)目編號(hào)：2014JGA29 1）；2012年度廣西高等學(xué)校立項(xiàng)科研項(xiàng)目，校園太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)的研究（項(xiàng)目編號(hào)：201204LX494）。