新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)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

新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)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(diǎn)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(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀，并就光伏發(fā)電系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)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(yīng)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(diǎn)。現(xiàn)在已經(jīng)有超過100個(gè)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(gè)術(shù)語，是指那些通過使用展示光伏效應(yīng)的半導(dǎo)體材料將光能轉(zhuǎn)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：其運(yùn)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(kuò)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(dú)立和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)自20世紀(jì)90年代開始使用。

隨著技術(shù)進(jìn)步和制造規(guī)模的擴(kuò)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(tái)了凈計(jì)量和財(cái)政激勵(lì)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(yīng)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(guān)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(shí)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(gè)被動(dòng)冷卻效果，同時(shí)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(jié)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(yùn)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(yuǎn)地區(qū)，一個(gè)鄉(xiāng)村照明項(xiàng)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(jià)大約是幾個(gè)月的煤油供應(yīng)。這些離網(wǎng)太陽能系統(tǒng)應(yīng)用了更為復(fù)雜的技術(shù)，包括3D打印機(jī)等。在這些領(lǐng)域，社會(huì)成本和福利效益為光伏發(fā)電系統(tǒng)提供了一個(gè)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(jì)支持和技術(shù)支撐的不足，以及南北技術(shù)轉(zhuǎn)移等原因，太陽能農(nóng)村電氣化項(xiàng)目在艱難地運(yùn)行中。

2.4 運(yùn)輸行業(yè)

光伏發(fā)電系統(tǒng)歷來廣泛應(yīng)用于太空探索中，然而光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)用于交通運(yùn)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(gè)獨(dú)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(dòng)車輛允許使用太陽能來運(yùn)輸。有研究證明，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以應(yīng)用在太陽能動(dòng)力汽車、船只和飛機(jī)上，但是其中最實(shí)際和最有可能性的是太陽能汽車。瑞士太陽能飛機(jī)“太陽能脈沖2”在歷史上取得了最長的不間斷單機(jī)飛行，并成功地在2015年完成了全球第一個(gè)太陽能空中循環(huán)巡航。

2.5 通信和信號(hào)傳導(dǎo)

太陽能光伏發(fā)電非常適合于通信和信號(hào)傳導(dǎo)，如本地電話交換機(jī)、廣播電視、微波和其他形式的電子通訊等。這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)通信和信號(hào)傳導(dǎo)應(yīng)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(hào)可能會(huì)被阻擋而反射回來。

2.6 獨(dú)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(jì)算器和其他新穎的設(shè)備。集成電路和低功率液晶顯示器的改進(jìn)使得這種設(shè)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(qū)動(dòng)的遠(yuǎn)程固定設(shè)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(yīng)用包括太陽能燈、水泵、停車咪表、應(yīng)急電話、垃圾壓實(shí)機(jī)、臨時(shí)交通標(biāo)志、充電站和遠(yuǎn)程護(hù)衛(wèi)崗位及信號(hào)燈等。

3 結(jié)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(diǎn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于屋頂和建筑綜合系統(tǒng)、發(fā)電站、交通運(yùn)輸業(yè)、通信和信號(hào)傳導(dǎo)等領(lǐng)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(yīng)用仍不盡人意。大力發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng)，亟不可待。

[1]薛鈺芝.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)與新光源的結(jié)合應(yīng)用及展望[C].上海國際新光源&新能源照明論壇，2013.

[2]張昕宇,何濤,鄭瑞澄,等."可再生能源與建筑集成技術(shù)研究與示范"項(xiàng)目——課題四/子課題：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)性能監(jiān)測與評價(jià)方法[J].建設(shè)科技,2009（24）：54-58.

[3]劉會(huì)民,王秋娥.淺析新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用[J].同行, 2016（10）.

[4]馮麗敏,解云麗.淺談太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及其在變電站中的應(yīng)用探討[J].工程技術(shù)：文摘版,2016（10）：00143-00143.

[5]胡俊鵬,韓本帥,林澤源,等.光伏發(fā)電系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用規(guī)模研究[J].電氣應(yīng)用,2013（19）：29-31.