小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)計(jì)探討

摘 要：文章對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的原理及節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了闡述，在進(jìn)一步介紹太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，就小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行進(jìn)行了分析，并結(jié)合太陽(yáng)能在小區(qū)的實(shí)際應(yīng)用情況，如太陽(yáng)能照明、太陽(yáng)能熱水器等，對(duì)太陽(yáng)能在小區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以期為建設(shè)節(jié)能環(huán)保的新型小區(qū)提供參考。

關(guān)鍵詞：小區(qū)；太陽(yáng)能；發(fā)電設(shè)計(jì)

引言

不可再生能源的逐漸枯竭以及環(huán)境問(wèn)題的日益突出，要求人類必須減少對(duì)傳統(tǒng)石油煤炭類資源的使用，并尋找新的可替代的環(huán)境友好型資源。在此基礎(chǔ)上，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新能源的開發(fā)利用也成為了現(xiàn)今世界上的研究熱點(diǎn)。

1 太陽(yáng)能發(fā)電

1.1 太陽(yáng)能的特點(diǎn)

太陽(yáng)能是一種普遍存在的能源，并且無(wú)需采集、運(yùn)輸就可以直接開發(fā)利用；其次，太陽(yáng)能作為一種清潔能源，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何損害，在環(huán)保意識(shí)逐步提高的今天，值得推廣應(yīng)用；有數(shù)據(jù)顯示，每年地球接受到的太陽(yáng)能相當(dāng)于130萬(wàn)億噸煤產(chǎn)生的能量，應(yīng)用潛力巨大；此外，太陽(yáng)能量可持續(xù)時(shí)間如果用地球的壽命來(lái)?yè)Q算，幾乎是取之不盡用之不竭的。然而，與此同時(shí)，太陽(yáng)能的利用目前還存在一些問(wèn)題，比如太陽(yáng)能雖然普遍存在，但是也存在嚴(yán)重的不穩(wěn)定性，同時(shí)總量雖大但是能流密度卻相對(duì)較低，并且人類對(duì)于太陽(yáng)能的利用率還處于較低的水平，同時(shí)應(yīng)用成本也較高。

1.2 太陽(yáng)能發(fā)電的原理

發(fā)電是太陽(yáng)能重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，主要的發(fā)電方式包括光-熱-電轉(zhuǎn)換和光-電轉(zhuǎn)換兩種。前者是利用太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱能產(chǎn)生蒸汽從而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生電能，經(jīng)歷了光-熱轉(zhuǎn)換和熱-電轉(zhuǎn)換兩個(gè)過(guò)程；后者則是利用光生伏特效應(yīng)，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并通過(guò)太陽(yáng)能電池的方式進(jìn)行儲(chǔ)存、利用。

1.3 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成

太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分，此外逆變器也是常見的輔助設(shè)備，用于輸出合適交流電。

太陽(yáng)能電池板的主要功能是轉(zhuǎn)換太陽(yáng)的輻射能為電能，送往電池組中進(jìn)行存儲(chǔ)，并推動(dòng)負(fù)載作用，是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中最核心、最有價(jià)值的組成部分，它的質(zhì)量也直接決定了整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量。太陽(yáng)能控制器負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)蓄電池組起到一個(gè)保護(hù)的作用，此外，部分控制器可能還兼具有光控和時(shí)控功能。值得注意的是，一個(gè)合格的控制器在溫差較大的地方，還應(yīng)該配備溫差補(bǔ)償功能。太陽(yáng)能蓄電池組的功能，就是將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)以備用，鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池是最常見的蓄電池種類，除鉛酸電池外，主要用于小微型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中。我們知道，太陽(yáng)能直接輸出的電能為12VDC、24VDC、48VDC，而我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔軇t為220VAC、110VAC，因此逆變器的主要作用就是為我們提供合適的電能。

2 小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式

2.1 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)計(jì)

以呼和浩特市為例，該市地處內(nèi)蒙古西部，屬于日照資源二類地區(qū)，太陽(yáng)輻射能強(qiáng)，很多地區(qū)全年日照時(shí)間在2800-3100h，年均為1600小時(shí)。根據(jù)筆者參與設(shè)計(jì)的呼和浩特市某住宅小區(qū)用電智能系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例，為滿足小區(qū)地下停車場(chǎng)照明、樓道間照明的需求，太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量為322.56KW，年總發(fā)電量為294456KW，日均發(fā)電801.2KW。

2.2 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行

2.2.1 并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能將直接分配到需要太陽(yáng)能供電的用電負(fù)載上，包括樓道間照明以及地下停車場(chǎng)照明，不足的電力將由連接的電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)。具體工作起來(lái)，就是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在早晚分別對(duì)太陽(yáng)能電池板陣列的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)：早上達(dá)到設(shè)定值即執(zhí)行并網(wǎng)發(fā)電，并將產(chǎn)生的直流電經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)換為可供使用的交流電；晚上低于設(shè)定值時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行。除此以外，發(fā)生以下情況時(shí)，太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也需要自動(dòng)停止運(yùn)行：一是白天日照不足導(dǎo)致發(fā)電困難時(shí)；二是當(dāng)小區(qū)電網(wǎng)發(fā)生故障而無(wú)法正常工作時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要與小區(qū)電網(wǎng)分離并即刻停止運(yùn)行，若停電時(shí)間較長(zhǎng)，還需要手動(dòng)關(guān)閉太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；三是當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力超過(guò)了小區(qū)電網(wǎng)負(fù)載時(shí)，也需要逐步關(guān)閉并網(wǎng)發(fā)電的部分功能，避免逆流的發(fā)生。此外，為了避免頻繁的不必要的啟動(dòng)，太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)啟用啟動(dòng)延時(shí)功能。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式一般是白天發(fā)電量大負(fù)載耗電量小，晚上不發(fā)電而負(fù)載耗電量大?；诖耍梢詫⑻?yáng)能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)成與小區(qū)已有電網(wǎng)相互連接，這樣一來(lái)就可以調(diào)劑白天與黑夜發(fā)電的差別，做到隨取隨用。與此同時(shí)，也省掉了太陽(yáng)能蓄電池系統(tǒng)。

2.2.2 并聯(lián)運(yùn)行方式

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行方式與并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式在電能利用和調(diào)節(jié)方式上基本一致，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)。該方式的配電方式與柴油發(fā)電機(jī)的配電方式基本相同，即增加一路交流市電供電，將經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換的交流電和市電組成ATSE雙電源自動(dòng)切換，這是一種簡(jiǎn)單、靈活、獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)，ATSE雙電源自動(dòng)切換系統(tǒng)會(huì)在太陽(yáng)能供電中斷，或者供電不足的時(shí)候自動(dòng)切換到市電供電，供電的可靠性也隨之提高。然而，并聯(lián)運(yùn)行方式也有一定缺點(diǎn)，那就是ATSE雙電源自動(dòng)切換的過(guò)程中，將會(huì)中斷一段時(shí)間的供電，這將不利于一些用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至可能會(huì)造成一定的損壞。同時(shí)，考慮到太陽(yáng)能發(fā)電的不穩(wěn)定性，并聯(lián)運(yùn)行方式的用電量也很難達(dá)到平衡。不過(guò)，由于并聯(lián)運(yùn)行方式可以盡量更多的發(fā)揮太陽(yáng)能的發(fā)電量，從而部分節(jié)約備用的蓄電池，進(jìn)而節(jié)約投資。

3 小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用

現(xiàn)代小區(qū)的地下停車場(chǎng)一般面積較大，并且大都缺少采光措施，因此需要耗費(fèi)較大的電力來(lái)提供照明；同時(shí)，高層建筑樓梯間過(guò)道較多，耗電量也較大，在小區(qū)利用較大的屋頂面積，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，就可以很好的為這些區(qū)域提供電能。同時(shí)，小區(qū)內(nèi)路燈也可以購(gòu)置太陽(yáng)能路燈，提高小區(qū)的品質(zhì)的同時(shí)，也提高小區(qū)居民的環(huán)保意識(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在小區(qū)中的應(yīng)用還存在著諸多問(wèn)題。首先是投資成本較大，而回報(bào)相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較差，因此很多小區(qū)不愿意采用；二是大多數(shù)電力企業(yè)還不允許太陽(yáng)能發(fā)電進(jìn)入并網(wǎng)，這制約了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展；此外，一些太陽(yáng)能系統(tǒng)的配套設(shè)備研究依然處于研發(fā)、試用階段，真正得到大面積的推廣應(yīng)用，可能還需要一段時(shí)間。然而，太陽(yáng)能作為一種綠色、環(huán)保、可持續(xù)的新能源，從長(zhǎng)久來(lái)看依然具備巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]牛明成，楊雷，王恒.居住小區(qū)太陽(yáng)能光伏照明研究[J].山西建筑，2008，34（1）：248-249.

[2]丁吉財(cái)，余國(guó)光，王恩政.小區(qū)建設(shè)太陽(yáng)能綜合應(yīng)用模式研究[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2011（5）：49-50.

[3]符尊明.小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)計(jì)的探討[J].中華建設(shè)，2011（7）：110-111.

[4]王軼堯.住宅小區(qū)的太陽(yáng)能利用[J].鐵道工程企業(yè)管理，2013（6）：34-36.

作者簡(jiǎn)介：李麗（1985-），女，漢族，碩士研究生，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，工作單位：內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，主要從事發(fā)輸變電的自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作。endprint

摘 要：文章對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的原理及節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了闡述，在進(jìn)一步介紹太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，就小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行進(jìn)行了分析，并結(jié)合太陽(yáng)能在小區(qū)的實(shí)際應(yīng)用情況，如太陽(yáng)能照明、太陽(yáng)能熱水器等，對(duì)太陽(yáng)能在小區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以期為建設(shè)節(jié)能環(huán)保的新型小區(qū)提供參考。

關(guān)鍵詞：小區(qū)；太陽(yáng)能；發(fā)電設(shè)計(jì)

引言

不可再生能源的逐漸枯竭以及環(huán)境問(wèn)題的日益突出，要求人類必須減少對(duì)傳統(tǒng)石油煤炭類資源的使用，并尋找新的可替代的環(huán)境友好型資源。在此基礎(chǔ)上，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新能源的開發(fā)利用也成為了現(xiàn)今世界上的研究熱點(diǎn)。

1 太陽(yáng)能發(fā)電

1.1 太陽(yáng)能的特點(diǎn)

太陽(yáng)能是一種普遍存在的能源，并且無(wú)需采集、運(yùn)輸就可以直接開發(fā)利用；其次，太陽(yáng)能作為一種清潔能源，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何損害，在環(huán)保意識(shí)逐步提高的今天，值得推廣應(yīng)用；有數(shù)據(jù)顯示，每年地球接受到的太陽(yáng)能相當(dāng)于130萬(wàn)億噸煤產(chǎn)生的能量，應(yīng)用潛力巨大；此外，太陽(yáng)能量可持續(xù)時(shí)間如果用地球的壽命來(lái)?yè)Q算，幾乎是取之不盡用之不竭的。然而，與此同時(shí)，太陽(yáng)能的利用目前還存在一些問(wèn)題，比如太陽(yáng)能雖然普遍存在，但是也存在嚴(yán)重的不穩(wěn)定性，同時(shí)總量雖大但是能流密度卻相對(duì)較低，并且人類對(duì)于太陽(yáng)能的利用率還處于較低的水平，同時(shí)應(yīng)用成本也較高。

1.2 太陽(yáng)能發(fā)電的原理

發(fā)電是太陽(yáng)能重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，主要的發(fā)電方式包括光-熱-電轉(zhuǎn)換和光-電轉(zhuǎn)換兩種。前者是利用太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱能產(chǎn)生蒸汽從而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生電能，經(jīng)歷了光-熱轉(zhuǎn)換和熱-電轉(zhuǎn)換兩個(gè)過(guò)程；后者則是利用光生伏特效應(yīng)，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并通過(guò)太陽(yáng)能電池的方式進(jìn)行儲(chǔ)存、利用。

1.3 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成

太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分，此外逆變器也是常見的輔助設(shè)備，用于輸出合適交流電。

太陽(yáng)能電池板的主要功能是轉(zhuǎn)換太陽(yáng)的輻射能為電能，送往電池組中進(jìn)行存儲(chǔ)，并推動(dòng)負(fù)載作用，是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中最核心、最有價(jià)值的組成部分，它的質(zhì)量也直接決定了整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量。太陽(yáng)能控制器負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)蓄電池組起到一個(gè)保護(hù)的作用，此外，部分控制器可能還兼具有光控和時(shí)控功能。值得注意的是，一個(gè)合格的控制器在溫差較大的地方，還應(yīng)該配備溫差補(bǔ)償功能。太陽(yáng)能蓄電池組的功能，就是將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)以備用，鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池是最常見的蓄電池種類，除鉛酸電池外，主要用于小微型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中。我們知道，太陽(yáng)能直接輸出的電能為12VDC、24VDC、48VDC，而我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔軇t為220VAC、110VAC，因此逆變器的主要作用就是為我們提供合適的電能。

2 小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式

2.1 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)計(jì)

以呼和浩特市為例，該市地處內(nèi)蒙古西部，屬于日照資源二類地區(qū)，太陽(yáng)輻射能強(qiáng)，很多地區(qū)全年日照時(shí)間在2800-3100h，年均為1600小時(shí)。根據(jù)筆者參與設(shè)計(jì)的呼和浩特市某住宅小區(qū)用電智能系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例，為滿足小區(qū)地下停車場(chǎng)照明、樓道間照明的需求，太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量為322.56KW，年總發(fā)電量為294456KW，日均發(fā)電801.2KW。

2.2 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行

2.2.1 并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能將直接分配到需要太陽(yáng)能供電的用電負(fù)載上，包括樓道間照明以及地下停車場(chǎng)照明，不足的電力將由連接的電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)。具體工作起來(lái)，就是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在早晚分別對(duì)太陽(yáng)能電池板陣列的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)：早上達(dá)到設(shè)定值即執(zhí)行并網(wǎng)發(fā)電，并將產(chǎn)生的直流電經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)換為可供使用的交流電；晚上低于設(shè)定值時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行。除此以外，發(fā)生以下情況時(shí)，太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也需要自動(dòng)停止運(yùn)行：一是白天日照不足導(dǎo)致發(fā)電困難時(shí)；二是當(dāng)小區(qū)電網(wǎng)發(fā)生故障而無(wú)法正常工作時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要與小區(qū)電網(wǎng)分離并即刻停止運(yùn)行，若停電時(shí)間較長(zhǎng)，還需要手動(dòng)關(guān)閉太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；三是當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力超過(guò)了小區(qū)電網(wǎng)負(fù)載時(shí)，也需要逐步關(guān)閉并網(wǎng)發(fā)電的部分功能，避免逆流的發(fā)生。此外，為了避免頻繁的不必要的啟動(dòng)，太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)啟用啟動(dòng)延時(shí)功能。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式一般是白天發(fā)電量大負(fù)載耗電量小，晚上不發(fā)電而負(fù)載耗電量大?；诖?，可以將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)成與小區(qū)已有電網(wǎng)相互連接，這樣一來(lái)就可以調(diào)劑白天與黑夜發(fā)電的差別，做到隨取隨用。與此同時(shí)，也省掉了太陽(yáng)能蓄電池系統(tǒng)。

2.2.2 并聯(lián)運(yùn)行方式

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行方式與并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式在電能利用和調(diào)節(jié)方式上基本一致，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)。該方式的配電方式與柴油發(fā)電機(jī)的配電方式基本相同，即增加一路交流市電供電，將經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換的交流電和市電組成ATSE雙電源自動(dòng)切換，這是一種簡(jiǎn)單、靈活、獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)，ATSE雙電源自動(dòng)切換系統(tǒng)會(huì)在太陽(yáng)能供電中斷，或者供電不足的時(shí)候自動(dòng)切換到市電供電，供電的可靠性也隨之提高。然而，并聯(lián)運(yùn)行方式也有一定缺點(diǎn)，那就是ATSE雙電源自動(dòng)切換的過(guò)程中，將會(huì)中斷一段時(shí)間的供電，這將不利于一些用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至可能會(huì)造成一定的損壞。同時(shí)，考慮到太陽(yáng)能發(fā)電的不穩(wěn)定性，并聯(lián)運(yùn)行方式的用電量也很難達(dá)到平衡。不過(guò)，由于并聯(lián)運(yùn)行方式可以盡量更多的發(fā)揮太陽(yáng)能的發(fā)電量，從而部分節(jié)約備用的蓄電池，進(jìn)而節(jié)約投資。

3 小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用

現(xiàn)代小區(qū)的地下停車場(chǎng)一般面積較大，并且大都缺少采光措施，因此需要耗費(fèi)較大的電力來(lái)提供照明；同時(shí)，高層建筑樓梯間過(guò)道較多，耗電量也較大，在小區(qū)利用較大的屋頂面積，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，就可以很好的為這些區(qū)域提供電能。同時(shí)，小區(qū)內(nèi)路燈也可以購(gòu)置太陽(yáng)能路燈，提高小區(qū)的品質(zhì)的同時(shí)，也提高小區(qū)居民的環(huán)保意識(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在小區(qū)中的應(yīng)用還存在著諸多問(wèn)題。首先是投資成本較大，而回報(bào)相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較差，因此很多小區(qū)不愿意采用；二是大多數(shù)電力企業(yè)還不允許太陽(yáng)能發(fā)電進(jìn)入并網(wǎng)，這制約了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展；此外，一些太陽(yáng)能系統(tǒng)的配套設(shè)備研究依然處于研發(fā)、試用階段，真正得到大面積的推廣應(yīng)用，可能還需要一段時(shí)間。然而，太陽(yáng)能作為一種綠色、環(huán)保、可持續(xù)的新能源，從長(zhǎng)久來(lái)看依然具備巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]牛明成，楊雷，王恒.居住小區(qū)太陽(yáng)能光伏照明研究[J].山西建筑，2008，34（1）：248-249.

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作者簡(jiǎn)介：李麗（1985-），女，漢族，碩士研究生，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，工作單位：內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，主要從事發(fā)輸變電的自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作。endprint

摘 要：文章對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的原理及節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了闡述，在進(jìn)一步介紹太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，就小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行進(jìn)行了分析，并結(jié)合太陽(yáng)能在小區(qū)的實(shí)際應(yīng)用情況，如太陽(yáng)能照明、太陽(yáng)能熱水器等，對(duì)太陽(yáng)能在小區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以期為建設(shè)節(jié)能環(huán)保的新型小區(qū)提供參考。

關(guān)鍵詞：小區(qū)；太陽(yáng)能；發(fā)電設(shè)計(jì)

引言

不可再生能源的逐漸枯竭以及環(huán)境問(wèn)題的日益突出，要求人類必須減少對(duì)傳統(tǒng)石油煤炭類資源的使用，并尋找新的可替代的環(huán)境友好型資源。在此基礎(chǔ)上，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新能源的開發(fā)利用也成為了現(xiàn)今世界上的研究熱點(diǎn)。

1 太陽(yáng)能發(fā)電

1.1 太陽(yáng)能的特點(diǎn)

太陽(yáng)能是一種普遍存在的能源，并且無(wú)需采集、運(yùn)輸就可以直接開發(fā)利用；其次，太陽(yáng)能作為一種清潔能源，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何損害，在環(huán)保意識(shí)逐步提高的今天，值得推廣應(yīng)用；有數(shù)據(jù)顯示，每年地球接受到的太陽(yáng)能相當(dāng)于130萬(wàn)億噸煤產(chǎn)生的能量，應(yīng)用潛力巨大；此外，太陽(yáng)能量可持續(xù)時(shí)間如果用地球的壽命來(lái)?yè)Q算，幾乎是取之不盡用之不竭的。然而，與此同時(shí)，太陽(yáng)能的利用目前還存在一些問(wèn)題，比如太陽(yáng)能雖然普遍存在，但是也存在嚴(yán)重的不穩(wěn)定性，同時(shí)總量雖大但是能流密度卻相對(duì)較低，并且人類對(duì)于太陽(yáng)能的利用率還處于較低的水平，同時(shí)應(yīng)用成本也較高。

1.2 太陽(yáng)能發(fā)電的原理

發(fā)電是太陽(yáng)能重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，主要的發(fā)電方式包括光-熱-電轉(zhuǎn)換和光-電轉(zhuǎn)換兩種。前者是利用太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱能產(chǎn)生蒸汽從而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生電能，經(jīng)歷了光-熱轉(zhuǎn)換和熱-電轉(zhuǎn)換兩個(gè)過(guò)程；后者則是利用光生伏特效應(yīng)，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并通過(guò)太陽(yáng)能電池的方式進(jìn)行儲(chǔ)存、利用。

1.3 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成

太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分，此外逆變器也是常見的輔助設(shè)備，用于輸出合適交流電。

太陽(yáng)能電池板的主要功能是轉(zhuǎn)換太陽(yáng)的輻射能為電能，送往電池組中進(jìn)行存儲(chǔ)，并推動(dòng)負(fù)載作用，是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中最核心、最有價(jià)值的組成部分，它的質(zhì)量也直接決定了整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量。太陽(yáng)能控制器負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)蓄電池組起到一個(gè)保護(hù)的作用，此外，部分控制器可能還兼具有光控和時(shí)控功能。值得注意的是，一個(gè)合格的控制器在溫差較大的地方，還應(yīng)該配備溫差補(bǔ)償功能。太陽(yáng)能蓄電池組的功能，就是將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)以備用，鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池是最常見的蓄電池種類，除鉛酸電池外，主要用于小微型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中。我們知道，太陽(yáng)能直接輸出的電能為12VDC、24VDC、48VDC，而我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔軇t為220VAC、110VAC，因此逆變器的主要作用就是為我們提供合適的電能。

2 小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式

2.1 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)計(jì)

以呼和浩特市為例，該市地處內(nèi)蒙古西部，屬于日照資源二類地區(qū)，太陽(yáng)輻射能強(qiáng)，很多地區(qū)全年日照時(shí)間在2800-3100h，年均為1600小時(shí)。根據(jù)筆者參與設(shè)計(jì)的呼和浩特市某住宅小區(qū)用電智能系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例，為滿足小區(qū)地下停車場(chǎng)照明、樓道間照明的需求，太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量為322.56KW，年總發(fā)電量為294456KW，日均發(fā)電801.2KW。

2.2 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行

2.2.1 并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能將直接分配到需要太陽(yáng)能供電的用電負(fù)載上，包括樓道間照明以及地下停車場(chǎng)照明，不足的電力將由連接的電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)。具體工作起來(lái)，就是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在早晚分別對(duì)太陽(yáng)能電池板陣列的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)：早上達(dá)到設(shè)定值即執(zhí)行并網(wǎng)發(fā)電，并將產(chǎn)生的直流電經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)換為可供使用的交流電；晚上低于設(shè)定值時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行。除此以外，發(fā)生以下情況時(shí)，太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也需要自動(dòng)停止運(yùn)行：一是白天日照不足導(dǎo)致發(fā)電困難時(shí)；二是當(dāng)小區(qū)電網(wǎng)發(fā)生故障而無(wú)法正常工作時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要與小區(qū)電網(wǎng)分離并即刻停止運(yùn)行，若停電時(shí)間較長(zhǎng)，還需要手動(dòng)關(guān)閉太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；三是當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力超過(guò)了小區(qū)電網(wǎng)負(fù)載時(shí)，也需要逐步關(guān)閉并網(wǎng)發(fā)電的部分功能，避免逆流的發(fā)生。此外，為了避免頻繁的不必要的啟動(dòng)，太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)啟用啟動(dòng)延時(shí)功能。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式一般是白天發(fā)電量大負(fù)載耗電量小，晚上不發(fā)電而負(fù)載耗電量大?；诖耍梢詫⑻?yáng)能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)成與小區(qū)已有電網(wǎng)相互連接，這樣一來(lái)就可以調(diào)劑白天與黑夜發(fā)電的差別，做到隨取隨用。與此同時(shí)，也省掉了太陽(yáng)能蓄電池系統(tǒng)。

2.2.2 并聯(lián)運(yùn)行方式

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行方式與并網(wǎng)全自動(dòng)運(yùn)行方式在電能利用和調(diào)節(jié)方式上基本一致，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)。該方式的配電方式與柴油發(fā)電機(jī)的配電方式基本相同，即增加一路交流市電供電，將經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換的交流電和市電組成ATSE雙電源自動(dòng)切換，這是一種簡(jiǎn)單、靈活、獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)，ATSE雙電源自動(dòng)切換系統(tǒng)會(huì)在太陽(yáng)能供電中斷，或者供電不足的時(shí)候自動(dòng)切換到市電供電，供電的可靠性也隨之提高。然而，并聯(lián)運(yùn)行方式也有一定缺點(diǎn)，那就是ATSE雙電源自動(dòng)切換的過(guò)程中，將會(huì)中斷一段時(shí)間的供電，這將不利于一些用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至可能會(huì)造成一定的損壞。同時(shí)，考慮到太陽(yáng)能發(fā)電的不穩(wěn)定性，并聯(lián)運(yùn)行方式的用電量也很難達(dá)到平衡。不過(guò)，由于并聯(lián)運(yùn)行方式可以盡量更多的發(fā)揮太陽(yáng)能的發(fā)電量，從而部分節(jié)約備用的蓄電池，進(jìn)而節(jié)約投資。

3 小區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用

現(xiàn)代小區(qū)的地下停車場(chǎng)一般面積較大，并且大都缺少采光措施，因此需要耗費(fèi)較大的電力來(lái)提供照明；同時(shí)，高層建筑樓梯間過(guò)道較多，耗電量也較大，在小區(qū)利用較大的屋頂面積，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，就可以很好的為這些區(qū)域提供電能。同時(shí)，小區(qū)內(nèi)路燈也可以購(gòu)置太陽(yáng)能路燈，提高小區(qū)的品質(zhì)的同時(shí)，也提高小區(qū)居民的環(huán)保意識(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在小區(qū)中的應(yīng)用還存在著諸多問(wèn)題。首先是投資成本較大，而回報(bào)相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較差，因此很多小區(qū)不愿意采用；二是大多數(shù)電力企業(yè)還不允許太陽(yáng)能發(fā)電進(jìn)入并網(wǎng)，這制約了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展；此外，一些太陽(yáng)能系統(tǒng)的配套設(shè)備研究依然處于研發(fā)、試用階段，真正得到大面積的推廣應(yīng)用，可能還需要一段時(shí)間。然而，太陽(yáng)能作為一種綠色、環(huán)保、可持續(xù)的新能源，從長(zhǎng)久來(lái)看依然具備巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]牛明成，楊雷，王恒.居住小區(qū)太陽(yáng)能光伏照明研究[J].山西建筑，2008，34（1）：248-249.

[2]丁吉財(cái)，余國(guó)光，王恩政.小區(qū)建設(shè)太陽(yáng)能綜合應(yīng)用模式研究[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2011（5）：49-50.

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作者簡(jiǎn)介：李麗（1985-），女，漢族，碩士研究生，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，工作單位：內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，主要從事發(fā)輸變電的自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作。endprint