常超

（特變電工新疆新能源股份有限公司，西安710119）

光伏發(fā)電系統(tǒng)在家用太陽(yáng)能的設(shè)計(jì)

常超

（特變電工新疆新能源股份有限公司，西安710119）

太陽(yáng)能資源是大自然給予我們的取之不盡的可再生能源，其與煤炭、油氣等能源不同，不僅可再生，而且基本不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。對(duì)太陽(yáng)能資源的合理開(kāi)發(fā)和利用，可以有效解決我國(guó)現(xiàn)階段能源危機(jī)和環(huán)境污染等問(wèn)題。在科技發(fā)展的引領(lǐng)下，光伏發(fā)電系統(tǒng)在家用太陽(yáng)能中的設(shè)計(jì)也越來(lái)越成熟。論文介紹了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)以及在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)在家用太陽(yáng)能中的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

光伏發(fā)電系統(tǒng)；家用太陽(yáng)能；設(shè)計(jì)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.149

1 引言

21世紀(jì)是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的時(shí)代，同時(shí)也是危機(jī)并存的時(shí)代。經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科技創(chuàng)新的發(fā)展在給人們帶來(lái)重要的物質(zhì)保障的同時(shí)，也給人們帶來(lái)了能源危機(jī)、環(huán)境污染等巨大的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家提出了科學(xué)發(fā)展觀的要求，強(qiáng)調(diào)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，減少環(huán)境污染，國(guó)家需要開(kāi)發(fā)新的、可再生的清潔能源來(lái)代替不可再生、易造成污染的能源。太陽(yáng)能資源就是新能源中最具代表性的能源，它具有取之不盡、用之不竭、安全性高、無(wú)污染的特點(diǎn)，對(duì)于解決我國(guó)目前環(huán)境中存在的問(wèn)題非常有效，因此，對(duì)太陽(yáng)能能源的開(kāi)發(fā)與利用已成為現(xiàn)階段科學(xué)研究的重點(diǎn)。

2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用科學(xué)的技術(shù)手段將太陽(yáng)能輻射直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N方法[1]，它的能量資源來(lái)自太陽(yáng)能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)照射到地球上的能量資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類目前的消耗總量，并且太陽(yáng)能是一種清潔的、可再生的能源。對(duì)于太陽(yáng)能資源的利用也比較方便，太陽(yáng)能在地球上分布廣泛，只要光照

和地理位置合適，就可以使用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)在的光伏發(fā)電設(shè)備非常方便，裝好后可以立即發(fā)電，只需要符合機(jī)電電壓的產(chǎn)品，就可以投入使用，不需要使用變壓器。與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電系統(tǒng)除了使用簡(jiǎn)便，不需架設(shè)輸電線路、不需消耗燃料之外，還具有清潔、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，這一優(yōu)點(diǎn)正是我們開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能這一新型能源的主要原因，有利于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。此外，光伏發(fā)電無(wú)噪音，也無(wú)能耗無(wú)有毒氣體的排放，無(wú)水源冷卻系統(tǒng)和設(shè)備，大大減少了資金的投入，降低了成本。最后，光伏發(fā)電的可靠性更高，使用壽命長(zhǎng)。

當(dāng)然，光伏發(fā)電系統(tǒng)也存在一定的缺點(diǎn)。因?yàn)樘?yáng)能光伏發(fā)電直接受制于太陽(yáng)能能量，而陽(yáng)光的照射間歇性大，發(fā)電系統(tǒng)容易受到晝夜、陰雨天氣、云層變化等的影響，這也使得光伏發(fā)電存在某種不穩(wěn)定性[2]。

但是，相比于太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，我們?nèi)匀幌Ｍ谖磥?lái)的能源發(fā)展中太陽(yáng)能能源可以得到更好地開(kāi)發(fā)和利用。

3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電在我國(guó)的發(fā)展

我國(guó)使用的最主要能源是煤，2020年我國(guó)預(yù)估煤炭的需求量為40億t，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)存的煤炭存儲(chǔ)量，我國(guó)可用的煤炭年限僅剩下30年。為了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，尋求可再生能源是目前最為迫切的任務(wù)。因此，在科技發(fā)展的支持下，國(guó)家把目光轉(zhuǎn)向了源源不斷的太陽(yáng)能資源。和煤炭相比，太陽(yáng)的輻射能量是取之不盡的，通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用可以有效解決能源枯竭的問(wèn)題。

其次，隨著科技經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，有關(guān)人類生存環(huán)境的問(wèn)題日益嚴(yán)重。環(huán)境污染包括水污染、大氣污染等等，而燃油和燃煤產(chǎn)生的二氧化硫是造成大氣污染的主要因素。為了減少環(huán)境污染，建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)，國(guó)家面臨著調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，使用新型、清潔能源的問(wèn)題。太陽(yáng)能作為一種可再生能源，具有清潔、無(wú)污染的特點(diǎn)，極大滿足了目前的需求。因此，開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源，除了能有效解決能源枯竭的難題外，還可為改善環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

此外，雖然光伏發(fā)電的投資建設(shè)成本要高于火電建設(shè)的成本。但是，因?yàn)樘?yáng)能是清潔無(wú)污染的清潔能源，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此環(huán)境治理成本要遠(yuǎn)低于火電的成本。太陽(yáng)能資源不需要運(yùn)送和開(kāi)采，因此可以節(jié)省開(kāi)采和運(yùn)輸成本。所以，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，光伏發(fā)電系統(tǒng)比傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)。

4 家用太陽(yáng)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)的基本原則

家用太陽(yáng)能中的光伏發(fā)電系統(tǒng)一般應(yīng)用于比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，并且太陽(yáng)能的使用在一定程度上受制于地區(qū)、天氣等問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w實(shí)際情況，遵循可靠性、經(jīng)濟(jì)適用性和氣候環(huán)境等原則。

4.2 用電需求分析

家用太陽(yáng)能系統(tǒng)目前主要用在貧窮偏遠(yuǎn)的地區(qū)，光伏發(fā)電的高成本，因此對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的人民來(lái)說(shuō)，首先需要滿足的是群眾的照明要求[3]。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，用戶的用電時(shí)間和供電保障也要有一定的滿足。因而，在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要充分了解負(fù)載的特性，以便充分滿足不同人群的不同需求。

4.3 太陽(yáng)能電池方陣的選擇

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)是太陽(yáng)能電池組件，它的工作任務(wù)是將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)化為電能。選擇太陽(yáng)能電池組件需要考慮的一個(gè)重要參數(shù)是供電系統(tǒng)工作效率的光電轉(zhuǎn)換效率[4]。在單晶硅、多晶硅和非晶硅3種太陽(yáng)能電池中，單晶硅電池板的光電轉(zhuǎn)換效率最高，在15%～20%以上，其余2種電池的光電轉(zhuǎn)換率僅為12%、10%。因此，從綜合角度來(lái)說(shuō)，光伏發(fā)電系統(tǒng)采用的是單晶硅太陽(yáng)能電池組件。

5 結(jié)語(yǔ)

家用太陽(yáng)能使用的是光伏發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用與我國(guó)走可持續(xù)發(fā)展道路相吻合，也是我國(guó)改變能源結(jié)構(gòu)的重大舉措。隨著科技的進(jìn)步，人類對(duì)太陽(yáng)能能源的開(kāi)發(fā)和利用也會(huì)逐步深化，這對(duì)于保護(hù)地球環(huán)境和資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

【1】周虹，林麗華，朱銳敏，等.太陽(yáng)能光伏發(fā)電的前景分析[J].現(xiàn)代物業(yè)·現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)，2014(5):14-15.

【2】佟偉.太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用綜述[J].工程技術(shù):引文版，2016(4): 188.

【3】龍維緒，涂潔磊，王志剛，等.家用太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].陽(yáng)光能源，2008(8):28-31.

【4】曹瑩.家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2011,28(1):12-13.

Design of Photovoltaic Power Generation System in Domestic Solar Energy

CHANG Chao
(TBEA Xinjiang Sunoasis Co.Ltd.,Xi'an 710119,China)

Solar energy is the inexhaustible renewable energy offered by nature,different from the energies such as coal,oil and gas,which was not only renewable,but also cause no pollution to the environment.Reasonable development and utilization of solar energy resources can effectively solve the problems of energy crisis and environmental pollution.Under the guidance of the development of science and technology,the design of photovoltaic power generation system is more and more mature in household solar energy.This paper introduces the advantages of solar photovoltaic power generation system and its development status in China.The design of photovoltaic power generation system in household solar energy is analyzed.

photovoltaic power generation system;household solar energy;design

TM615+.2

A

1007-9467（2016）11-0106-02

2016-10-10

常超（1985～），男，山西太原人，碩士在讀，從事光伏電站設(shè)計(jì)研究。