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中國是世界第二大用能國家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤炭消耗排在世界第一位，石油的消耗排在世界第二位，清潔可再生能源的消耗卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。同其他多種可再生能源相比，太陽能光伏發(fā)電具有清潔性、安全性、應(yīng)用的廣泛性、確實(shí)的長壽命和免維護(hù)性、充足性及經(jīng)濟(jì)性，這些無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)為愈來愈多的國家政府和企業(yè)界所認(rèn)識(shí)，許多發(fā)達(dá)國家紛紛制定光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃，如美國的“百萬屋頂計(jì)劃”，日本的“新陽光計(jì)劃”等等，21世紀(jì)，世界太陽能光伏發(fā)電將會(huì)具有良好的發(fā)展前景。

21世紀(jì)則是太陽能的世紀(jì)。伴隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，太陽能應(yīng)用特別是太陽能照明應(yīng)用的步伐明顯加快。太陽能比其它可再生能源更具優(yōu)越性，是取之不盡、用之不竭的、無污染、人類能夠自由利用的清潔能源，太陽每秒鐘照射到地球上的能量相當(dāng)于500萬t煤，40min內(nèi)投射到地球表面的能量相當(dāng)于全世界每年消耗能量的總和。

1 主要研究內(nèi)容

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，主要用于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū);在有公共電網(wǎng)的地區(qū)，光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接并網(wǎng)運(yùn)行，省去蓄電池，不僅可以大幅度降低造價(jià)，而且具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。

2 工作原理

太陽能光伏發(fā)電的最核心器件是太陽電池?，F(xiàn)有大部分城市白天與黑夜都會(huì)出現(xiàn)用電峰谷差，供電公司只有通過壓低產(chǎn)能來平抑峰谷差，因此，利用太陽能光伏發(fā)電在白天發(fā)電儲(chǔ)存起來或者直接輸送到電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，可以有效的平抑電網(wǎng)峰谷差。當(dāng)然，問題是住宅小區(qū)內(nèi)的太陽能光伏發(fā)電規(guī)模較小，需要大量小區(qū)同時(shí)運(yùn)用即可以扭轉(zhuǎn)電網(wǎng)峰谷差的現(xiàn)象。這就是美國的“百萬屋頂計(jì)劃”，日本的“新陽光計(jì)劃”等項(xiàng)目的理想結(jié)果。本項(xiàng)目具體過程為：在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。通過充逆變器將白天發(fā)的電輸一部分送到電網(wǎng)中，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電銷售給電網(wǎng)公司，另一部分儲(chǔ)存在蓄電池中。晚上，直接運(yùn)用輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進(jìn)行供電。蓄電池組的放電情況由控制器進(jìn)行控制，保證蓄電池的正常使用。光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護(hù)和防雷裝置，以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的過負(fù)載運(yùn)行及免遭雷擊，維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。系統(tǒng)白天發(fā)電輸入電網(wǎng)，可以有效的緩解電網(wǎng)白天電力不足的“電峰”情況，而黑夜中利用電池中的直流電直接供應(yīng)直流LED照明燈具，大大提高了用電效率，減少電力從交流轉(zhuǎn)換為直流的損失。

3 組成部分

光伏系統(tǒng)是由太陽能電池方陣，免維護(hù)鉛酸鉛酸蓄電池組、充放電控制器，逆變器，交流配電柜、自動(dòng)太陽能組件除塵系統(tǒng)等設(shè)備組成。

泰安奧林匹克花園五期工程采用獨(dú)立供電的光電互補(bǔ)裝置，當(dāng)連陰天時(shí)間長了后，可以用市電補(bǔ)充，天氣在正常情況下(2-3個(gè)連陰天)內(nèi)，不用市電供電。室外一、二、三、五期照明采用直流24VDC供電方式，按照原有的會(huì)所內(nèi)部經(jīng)過逆變器逆變后交流220VAC供電。樓頂上是采用180W，34V的工作電壓的單晶硅電池板，8個(gè)串聯(lián)成18串后進(jìn)入?yún)R流箱并聯(lián)，每一串電池板串聯(lián)一個(gè)30A/1200V防回流二極管，這樣共需要144塊180Wp的太陽能電池板，共計(jì)25920Wp。

前南墻立面上安裝100Wp非晶硅太陽能電池板，100V的工作電壓，3個(gè)串聯(lián)后并聯(lián)，共32串，進(jìn)入?yún)R流箱，共計(jì)96塊非晶硅電池板，共計(jì)9600Wp。蓄電池采用1500AH/2V的膠體蓄電池120塊、逆便器24VDC-380VAC逆變器一臺(tái)、需要200A/400V的控制器一臺(tái)。

太陽能光伏電站是利用太陽能的光生伏打效應(yīng)原理，把太陽光能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過蓄電池儲(chǔ)能，直接逆變成交流電供給地下停車場照明、園區(qū)室外照明、草坪燈、路燈、廣場燈或其它負(fù)載。主要由太陽能電池方陣、蓄電池組、控制器、逆變器、光電互補(bǔ)系統(tǒng)、光散定時(shí)控制器組成，日照時(shí)，太陽能電池方陣發(fā)出電經(jīng)過控制器給蓄電池充電，用電時(shí)通過逆變器將電能轉(zhuǎn)換為交流電供給負(fù)載，當(dāng)太陽能發(fā)電電力不足的情況下，由電網(wǎng)直供負(fù)載。

系統(tǒng)運(yùn)行2年來一直穩(wěn)定，根據(jù)運(yùn)行測試結(jié)構(gòu)，電力在白天基本實(shí)現(xiàn)樓內(nèi)公共照明自用，不滿足部分由電網(wǎng)供給，光伏發(fā)電保證率可以達(dá)到40%以上。室外公共照明燈具電力全部由電池供給，即使在今年發(fā)生連續(xù)雨天7d的情況，為發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)向電池充電情況發(fā)生，這表明單晶光伏發(fā)電板的“弱光”發(fā)電能力十分優(yōu)秀。

4 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

根據(jù)運(yùn)營一年后的測試結(jié)果和工程當(dāng)?shù)氐哪甓绕骄照諘r(shí)間，我們可以得出經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析：

(1)太陽能發(fā)電的主要特點(diǎn)是：采用高效率單晶體硅太陽能電池片，轉(zhuǎn)換效率高;使用壽命長：≥25年，衰減少;采用高透光率鋼化玻璃封裝，透光率和機(jī)械強(qiáng)度高;無人值守，免人維護(hù);初期投資較大。

(2)經(jīng)濟(jì)效益：按山東泰安市平均日照時(shí)間4.5h計(jì)算，總發(fā)電量：35520×4.5×365=58342KWH如前所述，奧園采用的是綜合節(jié)能技術(shù)，公共照明采用LED燈，節(jié)省電量2/3，該光伏電站所發(fā)電量，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行來看，滿足了設(shè)計(jì)和使用要求，經(jīng)濟(jì)效益較明顯。

(3)社會(huì)效益顯現(xiàn)：據(jù)統(tǒng)計(jì)，每安裝1KW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，每年可減少CO2排放量2000kg，按25年計(jì)算：35.5×25×2000=1775t，折合減少1775t的CO2排放量，社會(huì)效益顯著。

5 結(jié)束語

在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都具備的條件下，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在住宅中可以大力發(fā)展。技術(shù)運(yùn)用中根據(jù)實(shí)際情況，選用適合當(dāng)?shù)厍闆r的離并網(wǎng)形式可以提高發(fā)電效率，減少用能浪費(fèi)。國家能在推廣使用綠色能源的初期，在太陽能發(fā)電使用政策上給予傾斜和鼓勵(lì)，推行太陽能與建筑一體化技術(shù)，把太陽能用在更多更廣的場所。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在住宅中大量運(yùn)用的明天即將到來。 

原標(biāo)題：太陽能光伏發(fā)電獨(dú)立系統(tǒng)在住宅中的應(yīng)用