大學校園中光伏發(fā)電的應用分析

韋永森+朱勛夢+桂明輝

【摘 要】 科學技術高速發(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，對解決能源短缺問題有著重要作用。大學作為科研的前沿，應該率先開發(fā)利用太陽能，在大學校園中運用太陽能光伏發(fā)電技術。本文針對大學中光伏發(fā)電的應用進行分析，提出一些具有建設性的意見，希望給相關工作者帶來一些啟示。

【關鍵詞】 大學 發(fā)電 光伏應用

1 光伏發(fā)電的科學原理以及基本分類

1.1 光伏發(fā)電的科學原理

光伏發(fā)電是以太陽能為能源來源的一種光伏效應，其通過特定半導體材料在太陽光線照射下形成電動勢，將這種特定的半導體材料根據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勢，然后通過串并聯(lián)的手段將各個組件組成太陽能電池方陣，讓電池方陣達到一定的電壓標準，并且通過充電放電的手段儲存蓄電池的電能，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電設備供電。

1.2 光伏發(fā)電的基本分類

太陽能光伏發(fā)電分為并網和離網兩種模式，并網光伏發(fā)電就是將太陽能產生的直流電通過逆變器轉換成符合市電電網標準的交流電然后并入電網，這種模式一般都是由國家主導運用，需要國家級發(fā)電站，其占地規(guī)模大、投資規(guī)模大并且建設周期長。離網光伏發(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。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，沒有中間轉換的環(huán)節(jié)，無資源消耗，無廢水廢氣以及溫室氣體的排放，更不存在機械運轉產生的噪聲，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的環(huán)境適應性，可以安裝在室內，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。太陽能板結構呈現(xiàn)模塊化，成本低廉，運行簡單，加之光伏電池制造所需要的硅材料在地球的儲存量及其豐富，不存在資源短缺的現(xiàn)象。

2.2 當今太陽能光伏發(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)電量達到28GW的目標，美國也提出旨在降低太陽能光伏發(fā)電成本的“太陽能先導計劃”，將太陽能光伏發(fā)電達到商業(yè)化競爭水平，按照當前情況推測，2030年，可再生資源在全球總能源結構中的比例將達到30%。

3 大學校園中太陽能光伏發(fā)電應用構想

3.1 校園宣傳設施

大學校園中有著大量的布告欄以及讀報欄，這些宣傳設施很多沒有配有相應的照明設施，所以在夜間給師生造成閱讀障礙，安裝運用太陽能光伏發(fā)電可以起到照明的作用，同時也可以減少安裝投資，減少線路的鋪設，施工簡單、方便，經過一定的設計改裝還可以起到遮風擋雨的作用，可謂一舉多得。

3.2 學生公寓公共廁所以及浴室照明

當前很多學校學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)電技術運用在廁所和浴室的照明上，在屋頂上安置太陽能板以實現(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，方便在校學生的同時節(jié)約能源。

3.3 校園干道路燈照明

學校公用電費中，校園路燈消耗的費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)的建立實施潛力巨大，在大學校園中，可以按照以下幾種方案來實施建設校園路燈照明系統(tǒng)：①校園內的普通路燈與新型太陽能路燈相互結合，安裝上間隔而開，使用上分時段使用，充分結合兩種路燈的有點，規(guī)避其缺點，既保持了路燈的效果，也節(jié)省了能源。②在校園內實施路燈系統(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

大學校園建設隨時代發(fā)展而變，高層建筑與地下建筑越來越多，規(guī)模也不斷擴大，在高層建筑和地下建筑建設中運用太陽能光伏發(fā)電技術，在緊急安全疏散通道安裝太陽能板，利用太陽能光伏技術進行照明，既能保持照明效果，也可以對節(jié)能減排有極大的促進作用。

4 校園內建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的意義

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

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

（2）由于太陽能獨有的特點，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性極強，一旦在校園內部安裝，就可以長時間以固定價格進行供電，不存在燃料短缺、運輸緊張的問題，也不會受市場因素燃料價格波動的影響，有利于校園節(jié)能減排，為學校提供持續(xù)穩(wěn)定的供電，保障學校工作正常運轉。

5 結語

當今世界，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、清潔以及儲量豐富的特點，是未來能源運用的一種趨勢，隨著社會的發(fā)展，其應用規(guī)?？梢圆粩鄶U大，校園作為科教前沿，應該率先引進應用光伏發(fā)電，建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，促進節(jié)能減排，為社會做表率，以推動環(huán)境友好型社會的形成。

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