新能源光伏发电系统的应用

李畅，孙铭伟，李旭国网辽宁省电力有限公司大连供电公司

新能源光伏发电系统的应用

李畅，孙铭伟，李旭
国网辽宁省电力有限公司大连供电公司

光伏发电系统所具有的效率高、清洁无污染、资源广等优点是新能源的发展方向。本文介绍了光伏发电系统的技术及应用现状，并就光伏发电系统的具体应用进行分析，为我国新能源的发展提供参考性依据。

新能源；光伏发电系统；应用

新能源是指那些可以替代石油煤炭等的能源。光伏发电系统是一种较为广泛使用的新能源，其具有无污染、效率高、资源广、安全性等优点。现在已经有超过100个国家使用光伏发电系统。光伏发电系统的使用范围从小型的容量从几十到几十千瓦的屋顶安装或建筑集成系统，到数百兆瓦的大型公用事业规模的发电站。

1 光伏发电系统的介绍

光伏发电系统（PV）是一个术语，是指那些通过使用展示光伏效应的半导体材料将光能转换成电能。光伏发电装置安装座可以是固定的，也可以使用太阳能追踪器来跟随太阳穿过天空。作为一种特殊的新能源，太阳能光伏发电系统具有其独特的优点：其运行不产生污染，一旦安装后就没有温室气体排放；在电力需求方面表现出简单的可扩展性；此外，硅在地壳中的资源丰富，可以大量利用。

光伏系统长期以来一直用于专业性行业中，独立和并网光伏系统自20世纪90年代开始使用。

随着技术进步和制造规模的扩大，光伏发电系统的成本不断降低，此外，光伏发电系统的可靠性得到了大幅提高。许多国家都相继出台了净计量和财政激励措施。2014年，全球安装的光伏产能增加到177千兆瓦（GW），占全球电力需求的2%。中国，紧随其后的是日本和美国，成为增长最快的市场，然而德国仍然是世界上最大的生产国，太阳能光伏发电为其提供了年均国内用电量的7%。

2 光伏发电系统的应用

2.1 屋顶和建筑综合系统

光伏发电系统通常与建筑物相关联：要么集成到它们中，要么安装在其上或安装在地面附近。建筑一体化光伏发电系统（BIPV）越来越多地被作为主要或辅助电力来源的从而融入新的家庭和工业建筑物的屋顶或墙壁。屋顶瓦片与集成光伏电池有时被使用。如果空气可以流通，那么屋顶安装的太阳能电池板可以在白天为建筑物提供一个被动冷却效果，同时也可以在晚上保持积聚的热量。一般而言，住宅屋顶系统具有约5-10kW的小容量，而商业屋顶系统通常为几百千瓦。尽管屋顶光伏发电系统比地面上的公用事业规模的发电厂要小得多，但它们在全球光伏发电系统装置中占有大多数的比例。

2.2 发电站

截至2015年，579兆瓦（MWAC）太阳之星是世界上最大的光伏电站，紧随其后的是是沙漠阳光太阳能农场和Topaz太阳能农场，容量为550兆瓦，由美国第一太阳能公司建造。所有三座发电站都位于加利福尼亚的沙漠。世界各地的许多太阳能农场都与农业相结合，其中一些采用了创新的太阳能跟踪系统，这些系统通过跟随太阳每天跨越天空的轨迹，比传统的固定式系统产生更多的电力。并且，在发电站运行中，没有燃料成本或废物的排放。

2.3 农村电气化

在发展中国家，距离电网电力超过五公里的村庄欲来越多地开始使用光伏发电系统。在印度的偏远地区，一个乡村照明项目一直在提供太阳能发电的LED照明灯来取代煤油灯。太阳能发电灯的售价大约是几个月的煤油供应。这些离网太阳能系统应用了更为复杂的技术，包括3D打印机等。在这些领域，社会成本和福利效益为光伏发电系统提供了一个很好的例子。尽管缺乏足够盈利能力，在人道主义的努力之下，光伏发电系统已经开始了在农村的全面铺开。但是，由于缺乏足够的经济支持和技术支撑的不足，以及南北技术转移等原因，太阳能农村电气化项目在艰难地运行中。

2.4 运输行业

光伏发电系统历来广泛应用于太空探索中，然而光伏发电系统运用于交通运输业的年限却很短。一些汽车安装了太阳能空调，以降低炎热的天气下汽车内部的温度。一个独立的太阳能汽车仅仅具有有限的功率和效用，但是太阳能充电的电动车辆允许使用太阳能来运输。有研究证明，光伏发电系统可以应用在太阳能动力汽车、船只和飞机上，但是其中最实际和最有可能性的是太阳能汽车。瑞士太阳能飞机“太阳能脉冲2”在历史上取得了最长的不间断单机飞行，并成功地在2015年完成了全球第一个太阳能空中循环巡航。

2.5 通信和信号传导

太阳能光伏发电非常适合于通信和信号传导，如本地电话交换机、广播电视、微波和其他形式的电子通讯等。这是因为在大多数通信和信号传导应用中，蓄电池已经在广泛使用，而电力系统基本上是直流电。在丘陵和山区，由于起伏的地形，无线电和电视信号可能会被阻挡而反射回来。

2.6 独立系统

直到十年前，光伏发电系统还被频繁地用于计算器和其他新颖的设备。集成电路和低功率液晶显示器的改进使得这种设备在电池更换期间可以使用数年，从而使得光伏发电系统的使用变得不那么常见。相比之下，太阳能驱动的远程固定设备近来在那些连接成本高昂的地方越来越多地被使用。这些应用包括太阳能灯、水泵、停车咪表、应急电话、垃圾压实机、临时交通标志、充电站和远程护卫岗位及信号灯等。

3 结语

鉴于光伏发电系统无污染、效率高、资源广、安全性好等优点。光伏发电系统已经广泛应用于屋顶和建筑综合系统、发电站、交通运输业、通信和信号传导等领域。尽管中国已经成为全球增长最快的市场，然而我国的光伏发电系统的应用仍不尽人意。大力发展光伏发电系统，亟不可待。

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