文档介绍：面对化石燃料的逐渐枯竭和人类生态环境的日益恶化,在能源供应方面必须走可持续发展的道路,逐渐改变能源消费结构,大力开发利用以太阳能为代表的可再生能源,已逐步成为人们的共识。随着技术的进步和应用规模的扩大,太阳能光伏发电除了作为航天器的电源以外,在地面的应用范围也逐渐由偏远的农村和特殊用电场合发展到城镇地区。特别是到20世纪末,在一些国家实施“太阳能屋顶计划”的推动下,1997年以后全球太阳电池产量年增长率基本上都超过了30%,2004年增长率达到了60%,2006年全世界太阳电池的产量达到了2240MW,当年安装的太阳电池组件为1744MW,应用的领域也在不断扩展。
一、常见的光伏发电系统
1、独立光伏系统
完全依靠太阳电池供电的光伏系统,系统中太阳电池方阵受光照时发出的电力是唯一的能量来源。
最简单的独立光伏系统是直联系统,发出的直流电力直接供给负载使用,中间没有储能设备,负载只在有光照时才能工作。其方框图如图1。这种系统有太阳能水泵、太阳能风帽等。太阳能水泵具有工作可靠、使用寿命长、不需要延伸电网、不污染环境、搬迁方便等优点,而且越是干旱,太阳光越强,太阳能水泵抽水越多,是无电缺水地区理想的抽水工具。通常也可用水箱来代替价格较高、维护复杂的蓄电池作为储能设备。
一般情况下,由于太阳电池方阵只有在受光照时才能发电,通常与负载的工作要求不相符合,所以必须配备储能装置,最常用的储能装置是蓄电池。为了防止蓄电池过充或过放电,还要配置控制器。
此外,由于太阳电池是半导体P—n结器件,需要安装防反充二极管以避免在晚上或阴雨天太阳电池不发电时,蓄电池通过P—n结放电。所以为直流负载供电的独立光伏系统主要由太阳电池方阵、防反充二极管、蓄电池组、控制器等部件组成。为交流负载供电的独立光伏系统,除了以上部件外,还要配备将直流电变换成交流电的逆变器。其方框图如图。
2、独立光伏系统应用领域
(1)离网住宅供电
全球还有将近2o亿人口没有用上电,其中相当部分处在经济不发达的边远地区,很难依靠延伸常规电网来解决用电问题。而这些地区往往太阳能资源十分丰富,应用太阳能发电大有可为。据统计,我国到2005年末还有大约 1200万人口没有用上电,计划在2015年前要全部解决用电问题,其中预计需要利用太阳能发电来解决580万人口的用电,至少需要太阳电池组件300MW。
这类光伏系统的形式主要有独立光伏电站和户用光伏电源系统等。前者是以小型电站为主,通常是为乡镇、学校、医院等提供电力。我国在“九五”期间建成各种规模的县、乡、村级光伏电站40余座、装机总容量600多kW。后者主要满足农村家庭照明和收看电视的需要,功率一般为10~100W。近年来,,。截止2005年底,我国的光伏系统累计安装容量已达到了70MW。根据研究,即使在一些发达国家,尽管电网十分普及,但是对于容量大约是1kW的独立光伏系统,在距离电网1~2km以外,应用光伏系统在经济上还是合算的,所以在发达国家的山间别墅、偏远地区的度假屋等应用光伏系统还是大有可为。
(2)离网工业应用
在一些无电或电网供电不稳定场所,利用光伏系统提供电力,使用方便,安全可靠,维护简单。可就地供电,不需延伸电网,节省投资,也减少了线路损耗。但使用时必须根据负载的用电要求和当地的气