光伏发电系统应用分析

国家能源局于2013年11月18日发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》中第三条：鼓励各类电力用户、投资企业、专业化合同能源服务公司、个人等作为项目单位，投资建设和经营分布式光伏发电项目。所以加强光伏发电在各个领域的应用将会是一种趋势。图1为光伏发电。
光伏发电系统主要的能量来源是利用太阳光能、热能来转化成电能，满足人类用电的需求。太阳能转化成电能具有干净清洁、无污染、能源可生等优点。本文以下内容从几个方面简述光伏发电的应用。
1光伏发电的应用
1.1用户太阳能电源
（1）小型电源，主要是指军民生活用电，比如一些高原、小岛等的照明、家用电器等；（2）光伏水泵主要解决无电地区的生活用水问题，光伏水泵如图2所示。工作原理是指能源来自太阳，太阳光照射到太阳能组件上，吸收光能，接着传输到控制器，控制器再转到蓄电池上，最后转换成直流电或交流电使用。
1.2交通领域
海上灯塔的方向灯、铁路轨道上的信号灯、马路警示/标志牌、空中指示灯、无人值守道供电等。据相关报道：未来交通运输部将继续推进绿色出行，能源尽量来自光伏发电。
从居民乘坐较多的公共交通优先考虑，比如公共汽车、电动车、自行车等在都市还是使用范围较大和极其方便的，应该积极推进城市轨道交通、公交专用道、快速公交系统等公共交通基础设施使用光伏发电。这些推广应用，主要采用的能源供给就是绿色能源，可以减少污染，实现空气净化。光伏发电能源的大幅度使用，出行工具就可以达到要绿色低碳，这对能源节约和环境保护都是极其重要的。

图2 太阳能水泵原理
1.3汽车领域
太阳能汽车、电池充电设备、灯和温度控制等。很多公司已经在研发新能源汽车了，有一部分甚至已经在使用了。随着经济的发展和人们生活水平的提高，我国作为一个人口大国，多数的都是家庭都是用汽车，汽车的使用率在逐年上升，汽车销售量就大涨。如果汽车使用太阳供电和供能，那对环境保护起到重要作用，而且能源得到充分利用，成本也会降低。化石燃料相对廉价，也容易获得，但是也造成空气污染和导致严重环境问题。很久以前环保就成为大家关注的问题，但是风能、太阳能这些新能源发电来驱动汽车并不是瞬间实现的。光伏发电系统一直有人研究，并且逐渐发展。其中的工作原理和核心就是；充分吸收太阳能，然后在光能转化成电能效率高。因为太阳能是很容易得到的，太阳本身具有无穷的能量，尤其在夏天，太阳能得吸收可以降低室内温度又可以充分利用能源。人们已经意识到为减少污染，光伏发电应用在汽车领域是很重要的。新能源动车、汽车、公交车在现代化城市慢慢盛行，而且越来越受到国家的支持鼓励和提倡，提出一些相关的优惠政策。《上海市燃料电池汽车发展规划》中提到符合上海市燃料电池汽车示范运行有关技术标准，并在本市确定的燃料电池汽车商业运营示范区内运行的燃料电池汽车，按照不超过中央财政补助1∶1的比例给予本市财政补助。
1.4太阳能建筑
太阳能建筑是新兴的一种建筑，将光伏发电与建筑物相结合，这里面考虑了多方面因素，是在原建筑设计的基础上融入了光伏板。主要原理就是在建筑物的表面，尤其是有利于接收太阳光的一面把光伏板设置成一个完美的角度以最大程度吸收太阳能。现在有许多这种太阳能发电建筑的设计，不仅美观还起到能源充分利用的效果。就像个巨大的遮阳伞，冬暖夏凉。光伏建筑一体化光伏发电属于分散式小型并网光伏，是光伏发电并网的主流。世界各国在极力发展太阳能建筑。光伏能源在德国热回收达到80%，连接到区域热网，外围3层玻璃；奥地利是主动和被动吸收太阳能，一部分面积是太阳能集暖器，一部分生活热水喝采暖（低温采暖）；瑞典的一处建筑与风电发电厂相连，通风热回收80%，仅用5m2太阳能集热；西班牙是3000m2面积，自然采光，10kWP光电利用，辐射制冷。由此可见，太阳能不仅可以发电，还可以用于采暖、供热等。也可以发电后，用电产生热能。除此外，世界上有许多很特别的太阳能建筑物。比如说印度孟买的一个像鸡蛋一样形状的办公楼，它的外形就像是一个倾斜的鸡蛋，有一定倾斜角，表面是覆盖式太阳能电池板。能量由此和屋顶风力涡轮机提供。这个建筑集中了很多自动化控制在其中，建筑内部温度、湿度可以自行调节，吸收的太阳能能量还可以用于照顾乔木，灌溉花草。外形是网状，具备美观、节能的特点；弗莱堡太阳能城市相对来说建筑的艺术性没有那么强，同样也是在居民的屋顶覆盖光伏板，光伏板在屋顶就像一个巨大的遮阳伞，起到遮阴的作用。屋顶是具备能源可再生、给居民提供凉快的特点。虽然外形不算奇特，但是太阳能的利用很充分，最大程度吸收太阳能并且利用起来；迪拜的垂直村落，这个建筑非常怪异，同样的特点也是可持续发展设计，有利用太阳能，设计目的也是最大程度吸收太阳能并且可以自主调节建筑物内的温度，希望可以清凉一些。外形从上空往下看，上面这部分像是21两个数字，底下部分是不规则形状做基底，两部分分别约有20层楼高，是一个大型建筑，表面覆盖太阳能吸收板。在世界上这些美妙的太阳能建筑还有很多。事实上，很多国家的建筑行业已经跟太阳能结合起来，建筑表面的面积可以得到充分利用，太阳能也得到充分吸收。这个对太阳的吸收和利用具有非常大的意义，同时提高生活水平又不至于浪费巨大能源。
1.5其他领域
其他领域包括：（1）光伏电站；（2）电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等；（5）石油、海洋、气象领域等；（6）独立光伏电站以及各种大型停车厂充电站等。
2光伏发电未来设想
手机已经成为人人必备的工具，具备各种功能，是满足大家娱乐、交流的工具。因此人们离不开手机的同时，手机耗电也很快，假想，如果手机充电用的也是光伏发电，我们就不需要随身携带充电器了，出行就方便多了。再比如，在旅行途中，随身带的一些小电器，收音机、笔记本电脑等，如果实现太阳能充电，那给充电又增加了一种方式和可能性，这样我们生活就会很方便。当然这里面解决的技术问题也涉及其他领域，包括光伏电板体积变小、吸收光能效率提高等。这些美好的设想随着经济发展和光伏发电技术的逐渐成长，或许都能一一实现。
3结语
光伏发电已经逐渐渗透到各个领域，在将来的可持续发展中起到重要的作用。清洁能源是未来能源发展的必然趋势。但是目前太阳能发电存在一些问题，其中一个是价格问题，光伏发电的成本过高，导致不能大众化。光伏发电的费用是普通发电的3倍。虽然中国的光伏发电系统的安装近几年是排在世界前面，但是其中光伏发电系统用到的硅材料的大部分不在中国生产，这又提高了成本。另一个问题就是目前光伏发电系统的研究历史并不长，我们拥有的技术、环境资源及技术人员十分欠缺。现有的技术水平要提高的话，同样需要经济实力作为支撑条件。解决以上两个问题依赖于经济的发展，但是存在的问题仍然不妨碍我们对光伏的设想。由此可见，光伏发电对我国来说，仍是任重而道远。