光伏發電系統應用分析

李雪梅

摘 要：無論從世界還是我國的角度來看，常規能源都是非常有限的。而光伏發電的原理主要是光電效應，這個是通過半導體實現的。光伏發電作為一種可再生能源，具有極大優勢。文章從各個方面對光伏發電的應用進行分析。

關鍵詞：光伏發電；新能源；半導體

國家能源局于2013年11月18日發布《分布式光伏發電項目管理暫行辦法》中第三條：鼓勵各類電力用戶、投資企業、專業化合同能源服務公司、個人等作為項目單位，投資建設和經營分布式光伏發電項目[1]。所以加強光伏發電在各個領域的應用將會是一種趨勢。

光伏發電系統主要的能量來源是利用太陽光能、熱能來轉化成電能，滿足人類用電的需求。太陽能轉化成電能具有干凈清潔、無污染、能源可生等優點。本文以下內容從幾個方面簡述光伏發電的應用。

1 光伏發電的應用

1.1 用戶太陽能電源

（1）小型電源，主要是指軍民生活用電，比如一些高原、小島等的照明、家用電器等；（2）光伏水泵主要解決無電地區的生活用水問題，光伏水泵如圖2所示。工作原理是指能源來自太陽，太陽光照射到太陽能組件上，吸收光能，接著傳輸到控制器，控制器再轉到蓄電池上，最后轉換成直流電或交流電使用。

1.2 交通領域

海上燈塔的方向燈、鐵路軌道上的信號燈、馬路警示/標志牌、空中指示燈、無人值守道供電等。據相關報道：未來交通運輸部將繼續推進綠色出行，能源盡量來自光伏發電。從居民乘坐較多的公共交通優先考慮，比如公共汽車、電動車、自行車等在都市還是使用范圍較大和極其方便的，應該積極推進城市軌道交通、公交專用道、快速公交系統等公共交通基礎設施使用光伏發電。這些推廣應用，主要采用的能源供給就是綠色能源，可以減少污染，實現空氣凈化。光伏發電能源的大幅度使用，出行工具就可以達到要綠色低碳，這對能源節約和環境保護都是極其重要的。

1.3 汽車領域

太陽能汽車、電池充電設備、燈和溫度控制等。很多公司已經在研發新能源汽車了，有一部分甚至已經在使用了。隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，我國作為一個人口大國，多數的都是家庭都是用汽車，汽車的使用率在逐年上升，汽車銷售量就大漲。如果汽車使用太陽供電和供能，那對環境保護起到重要作用，而且能源得到充分利用，成本也會降低。化石燃料相對廉價，也容易獲得，但是也造成空氣污染和導致嚴重環境問題。很久以前環保就成為大家關注的問題，但是風能、太陽能這些新能源發電來驅動汽車并不是瞬間實現的。光伏發電系統一直有人研究，并且逐漸發展。其中的工作原理和核心就是；充分吸收太陽能，然后在光能轉化成電能效率高。因為太陽能是很容易得到的，太陽本身具有無窮的能量，尤其在夏天，太陽能得吸收可以降低室內溫度又可以充分利用能源。人們已經意識到為減少污染，光伏發電應用在汽車領域是很重要的。新能源動車、汽車、公交車在現代化城市慢慢盛行，而且越來越受到國家的支持鼓勵和提倡，提出一些相關的優惠政策。《上海市燃料電池汽車發展規劃》中提到符合上海市燃料電池汽車示范運行有關技術標準，并在本市確定的燃料電池汽車商業運營示范區內運行的燃料電池汽車，按照不超過中央財政補助1∶1的比例給予本市財政補助[2]。

1.4 太陽能建筑

太陽能建筑是新興的一種建筑，將光伏發電與建筑物相結合，這里面考慮了多方面因素，是在原建筑設計的基礎上融入了光伏板。主要原理就是在建筑物的表面，尤其是有利于接收太陽光的一面把光伏板設置成一個完美的角度以最大程度吸收太陽能。現在有許多這種太陽能發電建筑的設計，不僅美觀還起到能源充分利用的效果。就像個巨大的遮陽傘，冬暖夏涼。光伏建筑一體化光伏發電屬于分散式小型并網光伏，是光伏發電并網的主流。世界各國在極力發展太陽能建筑。光伏能源在德國熱回收達到80%，連接到區域熱網，外圍3層玻璃；奧地利是主動和被動吸收太陽能，一部分面積是太陽能集暖器，一部分生活熱水喝采暖（低溫采暖）；瑞典的一處建筑與風電發電廠相連，通風熱回收80%，僅用5 m2太陽能集熱；西班牙是3 000 m2面積，自然采光，10 kWP光電利用，輻射制冷。由此可見，太陽能不僅可以發電，還可以用于采暖、供熱等。也可以發電后，用電產生熱能。除此外，世界上有許多很特別的太陽能建筑物。比如說印度孟買的一個像雞蛋一樣形狀的辦公樓，它的外形就像是一個傾斜的雞蛋，有一定傾斜角，表面是覆蓋式太陽能電池板。能量由此和屋頂風力渦輪機提供。這個建筑集中了很多自動化控制在其中，建筑內部溫度、濕度可以自行調節，吸收的太陽能能量還可以用于照顧喬木，灌溉花草。外形是網狀，具備美觀、節能的特點；弗萊堡太陽能城市相對來說建筑的藝術性沒有那么強，同樣也是在居民的屋頂覆蓋光伏板，光伏板在屋頂就像一個巨大的遮陽傘，起到遮陰的作用。屋頂是具備能源可再生、給居民提供涼快的特點。雖然外形不算奇特，但是太陽能的利用很充分，最大程度吸收太陽能并且利用起來；迪拜的垂直村落，這個建筑非常怪異，同樣的特點也是可持續發展設計，有利用太陽能，設計目的也是最大程度吸收太陽能并且可以自主調節建筑物內的溫度，希望可以清涼一些。外形從上空往下看，上面這部分像是21兩個數字，底下部分是不規則形狀做基底，兩部分分別約有20層樓高，是一個大型建筑，表面覆蓋太陽能吸收板。在世界上這些美妙的太陽能建筑還有很多。事實上，很多國家的建筑行業已經跟太陽能結合起來，建筑表面的面積可以得到充分利用，太陽能也得到充分吸收。這個對太陽的吸收和利用具有非常大的意義，同時提高生活水平又不至于浪費巨大能源。

1.5 其他領域

其他領域包括：（1）光伏電站；（2）電池的再生發電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、航天器、空間太陽能電站等；（5）石油、海洋、氣象領域等；（6）獨立光伏電站以及各種大型停車廠充電站等。

2 光伏發電未來設想

手機已經成為人人必備的工具，具備各種功能，是滿足大家娛樂、交流的工具。因此人們離不開手機的同時，手機耗電也很快，假想，如果手機充電用的也是光伏發電，我們就不需要隨身攜帶充電器了，出行就方便多了。再比如，在旅行途中，隨身帶的一些小電器，收音機、筆記本電腦等，如果實現太陽能充電，那給充電又增加了一種方式和可能性，這樣我們生活就會很方便。當然這里面解決的技術問題也涉及其他領域，包括光伏電板體積變小、吸收光能效率提高等。這些美好的設想隨著經濟發展和光伏發電技術的逐漸成長，或許都能一一實現。

3 結語

光伏發電已經逐漸滲透到各個領域，在將來的可持續發展中起到重要的作用。清潔能源是未來能源發展的必然趨勢。但是目前太陽能發電存在一些問題，其中一個是價格問題，光伏發電的成本過高，導致不能大眾化。光伏發電的費用是普通發電的3倍。雖然中國的光伏發電系統的安裝近幾年是排在世界前面，但是其中光伏發電系統用到的硅材料的大部分不在中國生產，這又提高了成本。另一個問題就是目前光伏發電系統的研究歷史并不長，我們擁有的技術、環境資源及技術人員十分欠缺。現有的技術水平要提高的話，同樣需要經濟實力作為支撐條件。解決以上兩個問題依賴于經濟的發展，但是存在的問題仍然不妨礙我們對光伏的設想。由此可見，光伏發電對我國來說，仍是任重而道遠。

[參考文獻]

[1]上海市發展和改革委員會.關于印發《上海市光伏發電項目管理辦法》的通知[J].上海建材，2014（6）：1，3.

[2]國家能源局.研究部署分布式光伏發電建設工作[J].設備監理，2013（5）：7.